中国研究人员探讨永磁同步电机的控制方案

据国外媒体报道，目前，市场上的电机种类繁多，其中永磁同步电机具有体积小，效率高，功率因数高等关键优势因此，这种电机在电动车驱动系统，高速列车，高端数控加工系统等领域赢得了一席之地

左:MPC与功率变换器，变速器，电流控制系统的关系，右图:目前MPC应用中存在的主要问题。

为了使永磁同步电机达到预期的运行状态，采用合适的控制策略与选择电机部件同等重要目前，模型预测控制是最有吸引力的方法简单地说，MPC是指利用一个关于被控动态过程的数学模型，根据模型的预测来调整控制信号这样，人们就可以利用成熟的功率变换器和输电系统模型，使PMSM在要求的约束集内运行

值得一提的是，有限控制集MPC策略是PMSM实现MPC最直观，最简单的方法之一，已经成为MPC研究的热点可是，为了充分发挥PMSM的潜力，仍然有许多挑战需要解决

最近，中国江苏大学孙效东教授领导的研究小组在《自动化学报》英文版上发表了一篇综述文章研究人员阐述了FCS—MPC的基本原理和缺点，以及目前针对这些问题开发的解决方案和未来的研究方向

当FCS—MPC应用于永磁同步电机时，更突出的挑战在于与基本模型预测和确定控制信号合适值的优化算法相关的计算复杂度和延时此外，FCS—MPC计算依赖于几个模型参数，这些参数必须精确设置，以使预测有意义

本文从解决这些挑战和潜在的解决方案入手，旨在使FCS—MPC在参数，波动和外部扰动的不确定性下更加稳定地运行一些研究侧重于评估可能的干扰并对其进行补偿，其他研究侧重于通过改进预测模型来消除参数波动的影响，如非参数预测模型或在线参数辨识方法

本文还介绍了减少FCS—MPC计算负担的最新进展研究人员提出了一些其他有吸引力的方案来提高性能，如多向量FCS—MPC策略，以补偿MPC计算带来的延迟，并调整应用于系统必须控制的变量的权重因子，以实现优先级概念

最后，总结了PMSM应用FCS—MPC的几个重要研究方向其中一种是多步控制策略，可以大大降低开关损耗，提高整个系统的效率此外，还包括促进FCS—MPC理论的重要部分，如稳定性分析，以及探索结合不同控制方案的新方法以获得更好的性能

孙教授说:最近，新的解决方案不断出现在实际应用中，永磁同步电机驱动系统可以集成相关解决方案，如容错控制和无传感器控制为了探索如何组合这些方案以获得更好的结果，还需要进一步的研究

一般来说，改进MPC技术有助于在给定的环境下更有效地运行PMSM，无论运行条件有多差另一方面，这会转化为各方面的社会效益孙教授说:模型预测控制方法旨在解决具有优化要求的控制问题伴随着MPC研究的深入，人们的生活将变得更加经济，安全和环保