[发明专利]一种开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法

权利要求书

1.一种开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法，其特征在于：包括：控制系统，控制系统包括：

转矩分配单元，用于将输入端接入的总参考转矩转换为相参考转矩，其输出端连接转矩-电流转换器的输入端；

转矩-电流转换器，用于将转矩分配单元输入的相参考转矩转换为相参考电流，转矩-电流转换器的输出端连接鲁棒型模型预测控制器的输入端；

鲁棒型模型预测控制器，用于生成开关状态信号，其输出端连接功率变换器的控制信号输入端；

功率变换器，其供电电源输入端连接供电电源，其输出端连接开关磁阻电机的电源输入端；

状态采集器，其输入端连接开关磁阻电机，其输出端分别连接转矩分配单元、转矩-电流转换器以及鲁棒型模型预测控制器；

还包括如下步骤：

步骤1，采用三阶傅里叶级数和五阶多项式相乘的形式建立开关磁阻电机磁链的解析模型，并通过开关磁阻电机磁链的解析模型进一步求得非线性转矩模型；

步骤2，通过状态采集器实时采集k时刻开关磁阻电机各相电流值采样值和转子位置值，并代入在步骤1中的非线性转矩模型，计算k时刻相转矩值；

步骤3，利用转矩分配单元的余弦型转矩分配函数，将总参考转矩转换为相参考转矩；

步骤4，将相参考转矩、转子位置和相转矩计算值送入转矩-电流转换器，获得相参考电流；

步骤5，建立包含建模误差和参数变化集总扰动的鲁棒型离散预测模型；

步骤6，通过鲁棒型模型预测控制器对集总扰动进行估计，对鲁棒型离散预测模型进行实时更新校正，预测k+1时刻电流值；

步骤7，基于有限集模型预测控制原理，遍历k时刻功率变换器中导通相全部开关状态，选取使价值函数最小的开关状态输出至功率变换器；

所述的步骤4，进一步包括如下步骤：

步骤4-1，将由转矩分配单元获得的相参考转矩和状态采集器采集的开关磁阻电机转子位置信息送入转矩-电流转换器中的线性转矩逆模型，利用线性转矩逆模型转换得到相参考电流；

步骤4-2，将k时刻相参考转矩、开关磁阻电机转子位置和相电流采样值送入转矩-电流转换器中的误差补偿器，利用误差补偿器中的非线性转矩模型，得k时刻相转矩值；

步骤4-3，基于反馈控制原理，利用误差补偿器中的相转矩误差调节单元计算k时刻时，相转矩参考值和相转矩值之间的相转矩误差，将相转矩误差和转换误差补偿系数相乘，得到转矩-电流转换误差补偿值；

步骤4-4，将k时刻基于线性电感模型转换得到的相参考电流和步骤4-3中得到的转矩-电流转换误差补偿值相加获得k+1时刻参考相电流；

所述包含建模误差和参数变化集总扰动的鲁棒型离散预测模型的表达式为：

其中，i_ph(k)为k时刻相电流采样值，T_s表示采样周期，增量电感L_inc的标称值，为反电势系数E_bmf的标称值，为定子相绕组电阻R的标称值，ω(k)为k时刻转速，v_ph(k)为k时刻开关磁阻电机相电压，d_ph(k)为k时刻集总扰动；

所述k+1时刻电流预测值的表达式为：

其中，i_ph(k)为k时刻相电流采样值，T_s表示采样周期，增量电感L_inc的标称值，为反电势系数E_bmf的标称值，为定子相绕组电阻R的标称值，ω(k)为k时刻转速，v_ph(k)为k时刻开关磁阻电机相电压，为k时刻集总扰动的估计值：

其中，为增量电感L_inc的标称值，表示集总扰动的估计值，γ为扰动观测器增益，i_ph(k)为k时刻相电流采样值，为前一时刻预测电流；

考虑模型预测的主要控制目标是使电机实际相电流跟踪参考相电流，次要控制目标是功率器件开关频率最小，因此定义价值函数J如下：

其中，q_sw是价值函数第二项的权重因子，s_ph代表第ph相开关状态，表示k+1时刻电流预测值，i_ph^*(k+1)表示k+1时刻参考相电流，s_ph(k)表示k时刻第ph相开关状态，s_ph(k-1)表示k-1时刻第ph相开关状态。