（中车大连机车车辆有限公司技术开发部辽宁省大连市116022）
摘要：随着交流传动控制系统性能要求的日益提升，传统矢量控制系统中基于PI的控制方法已难以满足这些要求，而模型预测控制（MPC）考虑了控制量对系统未来状态的影响，能够达到更优良的控制性能。本文以永磁同步电机（PMSM）为研究对象，对MPC算法应用到PMSM电流控制进行了研究：通过分析PMSM离散时域模型，利用电压前馈补偿方法设计了基于MPC的PMSM电流控制器，实现了更精确、更快速的电流控制。
关键词：永磁同步电机；模型预测控制；矢量控制；前馈补偿
由于交流传动控制系统的内外环控制结构，作为内环的电流环性能对PMSM控制效果至关重要。目前普遍采用磁场定向控制，在dq坐标系下使用PI控制器对PMSM的交直轴电流分别进行控制。模型预测控制具有更高的动态响应性能。本文以PMSM预测模型为基础，在dq坐标系下利用电压前馈补偿设计了基于MPC的电流控制器。
1永磁同步电机数学模型
PMSM在dq坐标系下非线性动态方程为
2基于模型预测控制的电流控制器设计
本文采用一步预测优化策略。误差权重矩阵QyI，控制权重矩阵Ry0，pm=1。此时，控制器是模型逆的一步延迟，在模型无适配的情况下，受控系统的Z域传递函数为z-1，仅仅保留了因采样保持而出现在受控对象传递函数中的一拍固有滞后。因此，在控制启动后，系统输出将在一拍后立即达到设定值。
可得控制律解析式：
对于k时刻该控制律中的和，选择电流环在时刻的给定值和。这样，在时刻，电流控制器的输出就能够跟踪上给定值。
在MPC算法中，需要用到PMSM的标称参数来对未来系统动态进行预测。那么可以得到最终的电流控制器，其生成的电压给定信号改写为：
结束语
本文以交流传动系统中的永磁同步电机为研究对象，以提高电流环动态响应为目标，对PMSM在离散时域进行分析与建模，结合矢量控制、模型预测控制和前馈补偿对PMSM电流环控制策略进行了研究，最后设计了一种新颖的电流控制器，为基于永磁同步电机的交流传动控制系统程序的编写提供参考和指导。
参考文献：
[1]MorelF,LinshiX.Acomparativestudyofpredictivecurrentcontrolschemesforapermanentmagnetsynchronousmachinedrive[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2009,56(7):2715-2728.
[2]陈虹.模型预测控制[M].北京:科学出版社,2013.