[发明专利]一种开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法

说明书

一种开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法，属于开关磁阻电机控制技术领域。包括转矩分配单元、转矩‑电流转换器、鲁棒型模型预测控制器、功率变换器、开关磁阻电机。还包括如下步骤：步骤1，求得非线性转矩模型；步骤2，计算k时刻相转矩值；步骤3，将总参考转矩转换为相参考转矩；步骤4，获得相参考电流；步骤5，建立鲁棒型离散预测模型；步骤6，预测k+1时刻电流值；步骤7，输出开关状态至功率变换器。在本开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法中，对转矩‑电流转换误差进行实时补偿，同时对存在建模误差和参数变化时离散预测模型的在线校正，提高了电流控制精度，有助于进一步平滑转矩输出，降低开关磁阻电机转矩脉动。

技术领域

一种开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法，属于开关磁阻电机控制技术领域。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单、可靠性高、调速范围宽、容错性能好、易于实现四象限运行，并且无需稀土永磁材料等优点，在通用工业、航空航天、电动汽车及家用电器等多个领域都有广阔应用前景。尽管目前对开关磁阻电机的理论和应用研究已经取得了较大进展，但开关磁阻电机转矩脉动严重的缺点一直没有得到有效解决。转矩脉动不仅会恶化电机驱动性能，引起传动系统轴系振荡，而且严重的还会造成传动系统的损坏，极大地限制了开关磁阻电机在许多高品质要求场合下(如电动汽车、伺服系统)的应用。

在现有技术中，解决开关磁阻电机转矩脉动问题普遍采用的方法包括如下几种：

(1)基于转矩分配的转矩控制方法。基于转矩分配的转矩控制方法是利用转矩分配函数将总转矩分配到各相，然后通过转矩-电流转换器获得相电流指令，进而可以通过控制各相电流实时跟踪相参考电流，使得各相转矩可以跟踪相参考转矩，间接实现转矩控制。因此，转矩-电流转换器和电流控制器的性能直接决定了最终的转矩控制性能。

现有转矩-电流转换器一般采用对非线性转矩逆模型进行查表插值或者基于迭代学习法对转换误差进行非线性补偿(哀薇，胡林威，李向阳等，基于自抗扰迭代学习控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制，控制理论与应用，2020，37(10)：2098-2106)。然而，这些方法过于复杂，不易于工程实施。

(2)模型预测控制方法。在申请号为201710537544.5，专利名称为“一种三相开关磁阻电机预测转矩控制系统及方法”的中国专利，以及申请号为201911180594.8，专利名称为“一种开关磁阻电机转矩分配模型预测控制方法”的中国专利中，分别公开了开关磁阻电机模型预测控制方法，然而传统的模型预测控制方法在实际应用时，未在算法设计时考虑建模误差、参数变化和采样误差等扰动因素对系统被控量预测精度的影响，控制系统的鲁棒性有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对转矩-电流转换误差进行实时补偿，同时对存在建模误差和参数变化时离散预测模型的在线校正，提高了电流控制精度，有助于进一步平滑转矩输出，降低开关磁阻电机转矩脉动的开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该开关磁阻电机鲁棒型预测转矩控制系统，其特征在于：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。