CN118157521B

CN118157521B - 一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质

Info

Publication number: CN118157521B
Application number: CN202410401263.7A
Authority: CN
Inventors: 孟庆辉; 孙楠楠; 付有良; 邹爱龙
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2024-04-03
Filing date: 2024-04-03
Publication date: 2024-08-16
Anticipated expiration: 2044-04-03
Also published as: CN118157521A

Abstract

本发明实施例提供了一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质，涉及控制技术领域，其中，方法包括：基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测状态量，根据当前采样时刻的状态量参考值和各预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测控制量，根据状态量参考值和各预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，以使永磁同步电机按照输入控制量运行。本发明实现了各种工况下对永磁同步电机的准确控制。

Description

一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

在永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）使用过程中，需要通过对电流环的控制来保证其稳定运行。现有的电流环控制主要是通过比例积分控制（proportional-integral control，以下简称PI）方式来实现。但是，由于单一的PI参数无法同时满足不同工况下的控制需求，使得工程师需要花费大量的时间和精力对各工况对应的PI参数分别进行整定，导致实现准确控制的成本增加和周期变长。

为了解决上述问题，现有技术提供了一种模型预测控制（Model PredictiveControl，以下简称MPC）方法，基于永磁同步电机的数学模型，采用固定的预设步长实现对永磁同步电机在各工况下的控制状态量的求解。但是，由于该方法严重依赖数学模型，且采用由技术人员人为设定的一个预设固定步长进行求解，使得在数学模型构建精度低或预设固定步长与工况的适配性低的情况下，采用上述MPC方法获得的控制状态量难以满足各种工况下的准确控制需求。因此，如何实现各种工况下对永磁同步电机的准确控制，以成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质，以实现各种工况下对永磁同步电机的准确控制。具体技术方案如下：

一种永磁同步电机的控制方法，所述方法包括：

基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测状态量，所述实测状态量包括所述当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，所述历史控制量包括所述当前采样时刻的所述预设步长对应的直轴电压和交轴电压；

根据获得的所述当前采样时刻的状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测控制量；

根据所述状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各所述预测控制量中与最优的预设步长对应的一个所述预测控制量确定为所述当前采样时刻的输入控制量，以使永磁同步电机按照所述输入控制量运行。

可选的，所述根据在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测状态量，包括：

对各所述预设步长：

根据所述当前采样时刻的所述实测状态量、所述系统扰动值和该预设步长对应的历史控制量，通过所述预设离散定子电流方程：，求得在所述当前采样时刻该预设步长对应的所述预测状态量，其中，所述为状态转移矩阵，所述，所述为控制输入矩阵，所述，所述为所述永磁同步电机的控制周期，所述为所述永磁同步电机的定子电阻名义值，所述为所述永磁同步电机的直轴电感名义值，所述为所述永磁同步电机的交轴电感名义值。

可选的，所述根据获得的所述当前采样时刻的状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测控制量，包括：

对各所述预设步长：

根据该预设步长的所述预测状态量和所述状态量参考值，通过公式：，求得所述当前采样时刻该预设步长对应的反馈控制输入量，其中，所述为预设状态反馈系数；

根据该预设步长对应的所述反馈控制输入量，利用所述预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻该预设步长对应的所述预测控制量。

可选的，所述根据该预设步长对应的所述反馈控制输入量，利用所述预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻该预设步长对应的所述预测控制量，包括：

根据该预设步长对应的所述反馈控制输入量，以及所述当前采样时刻的系统总扰动估计值，通过所述预设扰动补偿方程：，求得所述当前采样时刻该预设步长对应的所述预测控制量，其中，所述为所述控制输入矩阵的逆矩阵，所述当前采样时刻的所述系统总扰动估计值与所述当前采样时刻的前一时刻的系统总扰动值相同。

可选的，所述根据所述状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各所述预测控制量中与最优的预设步长对应的一个所述预测控制量确定为所述当前采样时刻的输入控制量，包括：

根据所述状态量参考值和各预设步长对应的所述预测状态量，通过预设最优控制量选择函数：，将使得所述为最小值时的所述预设步长确定为所述最优的预设步长，并将所述最优的预设步长对应的所述预测控制量确定为所述输入控制量，其中，所述为任一个正整数。

一种永磁同步电机的控制系统，所述系统包括：

状态量预测模块，用于基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测状态量，所述实测状态量包括所述当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，所述历史控制量包括所述当前采样时刻的所述预设步长对应的直轴电压和交轴电压；

控制量预测模块，用于根据获得的所述当前采样时刻的状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻的各所述预设步长分别对应的预测控制量；

控制量选择模块，用于根据所述状态量参考值和各所述预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各所述预测控制量中与最优的预设步长对应的一个所述预测控制量确定为所述当前采样时刻的输入控制量，以使永磁同步电机按照所述输入控制量运行。

可选的，所述状态量预测模块被设置为：

对各所述预设步长：

可选的，所述控制量预测模块被设置为：

对各所述预设步长：

可选的，所述控制量预测模块在根据该预设步长对应的所述反馈控制输入量，利用所述预设扰动补偿方程求得所述当前采样时刻该预设步长对应的所述预测控制量时被设置为：

可选的，所述控制量选择模块被设置为：

一种永磁同步电机的控制设备，所述控制设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述任一种所述的永磁同步电机的控制方法。

一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由永磁同步电机的控制设备的处理器执行时，使得所述永磁同步电机的控制设备能够执行如上述任一种所述的永磁同步电机的控制方法。

本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制方法、系统、设备及存储介质，可以通过利用预设离散定子电流方程实现了对当前采样时刻各预设步长分别对应的预测状态量的自动求解，使得本发明相较于现有技术，在无需针对不同工况人工进行参数整定，满足各种工况下的控制需求。同时，通过配置预设扰动步长方程根据各预设步长分别对应的预测状态量，分别求解各预设步长分别对应的预测控制量，实现了对不同工况下的准确控制需求。最后，通过配置预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，使得本发明相较于现有模型预测控制方法采用一个预设固定步长进行控制的方式，提高了控制精度。可见，本发明实现了各种工况下对永磁同步电机的准确控制。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制方法的流程图；

图2为本发明的一个可选实施例提供的一种永磁同步电机的双环控制系统的结构示意图；

图3为本发明的一个可选实施例提供的一种电流环控制系统的框图；

图4为本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制系统的框图；

图5为本发明实施例提供的一种永磁同步电机的控制设备的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种永磁同步电机的控制方法，如图1所示，该永磁同步电机的控制方法包括：

S101、基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测状态量，实测状态量包括当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，历史控制量包括当前采样时刻的预设步长对应的直轴电压和交轴电压。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述预设步长可以是一个控制周期对应的时间长度。上述预设步长可以由技术人员根据实际需求自行设定的非负整数。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述实测状态量可以是由部署于永磁同步电机的电流传感器在当前采样时刻采集的实测值。

需要说明的是，在实际应用场景下，由于永磁同步电机电流环控制需要满足10kHZ的开关频率（10kHZ的开关频率对应于控制周期为100微秒），在该开关频率内，永磁同步电机系统的总扰动相对于系统状态的变化慢，即相邻两个控制周期内的系统总扰动值相等。需要说明的是，在实际应用场景下，上述预设离散定子电流方程是通过联立永磁同步电机的交直轴的定子电压方程和定子磁链方程，并利用前向欧拉法（Forward Euler Method）进行改写后获得的方程。本发明通过利用上述预设离散定子电流方程实现了对当前采样时刻各预设步长分别对应的预测状态量的自动求解，使得本发明相较于现有技术，在无需针对不同工况人工进行参数整定，满足各种工况下的控制需求。

S102、根据获得的当前采样时刻的状态量参考值和各预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测控制量。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述状态量参考值可以是由永磁同步电机的双环控制系统（即速度环和电流环）中的速度环根据当前采样时刻永磁同步电机的转速和转速参考值输出的电流参考值。上述双环控制系统的结构示意图如图2所示。其中，速度环根据当前采样时刻的转速参考值和实测转速值，向电流环发送包括电流参考值的指令信息，以使电流环根据当前采样时刻的指令信息中的电流参考值和永磁同步电机的实测状态量（实测电流值），生成当前时刻的输入控制量（控制电压），并向永磁同步电机的逆变器发送输入控制量，从而控制永磁同步电机的运行。

需要说明的是，在实际应用场景下，由于工况的变化会导致永磁同步电机控制系统的总扰动产生变化，且不同工况间的变化产生的总扰动存在区别。这就使得在发生变化的工况与现有模型预测控制方法采用的预设固定步长的适配性低时，现有模型预测控制方法无法实现对该工况下永磁同步电机的运行进行准确控制。而本发明通过配置预设扰动步长方程根据各预设步长分别对应的预测状态量，分别求解各预设步长分别对应的预测控制量，实现了对不同工况下的准确控制需求。

S103、根据状态量参考值和各预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，以使永磁同步电机按照输入控制量运行。

需要说明的是，在实际应用场景下，本方明通过配置预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，使得本发明相较于现有模型预测控制方法采用一个预设固定步长进行控制的方式，提高了控制精度、鲁棒性和工况适应性。

需要说明的是，上述如图1所示的步骤S101至步骤S103需要在同一个预设步长内完成。

需要说明的是，在实际应用场景下，由于现有的模型预测控制方法在预测控制电流时需要在线求解二次规划优化问题，对永磁同步电机控制器算力的需求成本高，导致现有的模型预测控制方法难以在普通的永磁同步电机控制器中应用。而本发明不涉及二次规划优化问题的在线求解，对算力需求成本小。使得上述如图1所示的永磁同步电机的控制方法可以应用于普通的永磁同步电机控制器中，避免了硬件成本的增加。

本发明通过利用预设离散定子电流方程实现了对当前采样时刻各预设步长分别对应的预测状态量的自动求解，使得本发明相较于现有技术，在无需针对不同工况人工进行参数整定，满足各种工况下的控制需求。同时，通过配置预设扰动步长方程根据各预设步长分别对应的预测状态量，分别求解各预设步长分别对应的预测控制量，实现了对不同工况下的准确控制需求。最后，通过配置预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，使得本发明相较于现有模型预测控制方法采用一个预设固定步长进行控制的方式，提高了控制精度。可见，本发明实现了各种工况下对永磁同步电机的准确控制。

可选的，基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测状态量，包括：

对各预设步长：

根据当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值和该预设步长对应的历史控制量，通过预设离散定子电流方程：，求得在当前采样时刻该预设步长对应的预测状态量，其中，为状态转移矩阵，，为控制输入矩阵，，为永磁同步电机的控制周期，为永磁同步电机的定子电阻名义值，为永磁同步电机的直轴电感名义值，为永磁同步电机的交轴电感名义值。

需要明的是，在实际应用场景下，本发明通过配置上述状态转移矩阵和控制输入矩阵为对角矩阵，实现了对永磁同步电机的直轴和交轴的电流解耦，提高了控制精度。同时，基于时变电感特性，通过配置将时变的永磁同步电机参数转换为名义值（如、和），从而使和得本发明相较于现有的模型预测控制方法，在保证控制效果的情况下，无需动态获取永磁同步电机的实时参数，降低了对永磁同步电机的数学模型的依赖，降低了控制复杂度。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述预设离散定子电流方程推导过程，可以是：

根据永磁同步电机的相关参数，构建定子电压方程：

，其中，为定子的直轴，为定子的交轴，为定子的直轴电压，为定子的交轴电压，为永磁同步电机的定子电阻，为定子的直轴电流，为定子的交轴电流，为求定子的直轴磁链对时间的导数，为求定子的交轴磁链对时间的导数，为永磁同步电机的转子磁链角速度。

上述和通过定子磁链方程表示为：，上述为永磁同步电机的转子永磁体磁链，为直轴电感，为交轴电感。

联立上述定子电压方程和定子磁链方程，并考虑电感随系统状态变化而变化的特性，获得联立公式：和，其中，表征考虑恒值电感时的直轴电流的变化率，表征考虑恒值电感的交轴电流的变化率，表征的时变特性对定子的直轴电流的影响程度，表征的时变特性对定子的交轴电流的影响程度。

本领域技术人员可以理解的是，在实际应用场景下，若不考虑电感时变特性，则上述联立公式会退化为常规的定子电流方程。

对上述联立公式进行项的拆分合并后可得：和，其中，上述为定子直轴电流对的导数，为定子交轴电流对的导数，为直轴电感的名义值，为交轴电感的名义值，为永磁同步电机的定子电阻的名义值。

将上述经过项的拆分合并后获得的方程转换为矩阵形式为：

，其中，和分别表征了直轴和交轴中包含时变电感特性、参数名义值和交轴直轴耦合特性的扰动汇总量。

利用前向欧拉法对上述矩阵形式的方程进行改写，获得上述预设离散定子电流方程。显然，由上述矩阵形式的方程可知，通过状态转移矩阵和上述控制输入矩阵，实现了直轴和交轴的参数解耦，从而避免了由于交轴和直轴的参数耦合对后续控制的精度影响。且无需实时获得随工况变化的电机参数值（如定子电阻、直轴电感、交轴电感等），降低了对永磁同步电机实时参数的依赖，减少了永磁同步电机电流环控制的复杂度。

可选的，上述根据获得的当前采样时刻的状态量参考值和各预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测控制量，包括：

对各预设步长：

根据该预设步长的预测状态量和状态量参考值，通过公式：，求得当前采样时刻该预设步长对应的反馈控制输入量，其中，为预设状态反馈系数；

根据该预设步长对应的反馈控制输入量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻该预设步长对应的预测控制量。

可选的，在本发明的一个可选实施例中，上述状态量参考值可以是由永磁同步电机的双环控制系统中的速度环给出的。

本领域技术人员可以理解的是，在实际应用场景下，上述预设状态反馈系数可以通过零极点配置（zero-pole placement）方法获得，本发明对上述预设状态反馈系数的具体获得过程不作过多限定和赘述。

本领域技术人员可以理解的是，在实际应用场景下，上述反馈控制输入量还可以通过现有的比例积分方式控制获得。本发明对通过比例积分方式获得反馈控制输入量的具体过程不作过多赘述。

需要说明的是，由上述反馈控制输入量的求解公式可知，需要获取的、用于求解反馈控制输入量的参数仅有预设步长的预测状态量和状态量参考值，且上述两个数据均可通过实时的计算获得，无需人工进行参数整定。

可选的，根据该预设步长对应的反馈控制输入量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻该预设步长对应的预测控制量，包括：

根据该预设步长对应的反馈控制输入量，以及当前采样时刻的系统总扰动估计值，通过预设扰动补偿方程：，求得当前采样时刻该预设步长对应的预测控制量，其中，为控制输入矩阵的逆矩阵，当前采样时刻的系统总扰动估计值与当前采样时刻的前一时刻的系统总扰动值相同。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述系统总扰动估计值的求解过程，可以是：由上述预设离散定子电流方程：可知，假设在预设步长=1的情况下，上述预设离散定子电流方程变化为：，则基于该变化后的预设离散定子电流方程可获得预设步长=1的情况下，系统总扰动的表达式为：。由于永磁同步电机电流环控制需要满足10kHZ的开关频率（10kHZ的开关频率对应于控制周期为100微秒），在该开关频率内，永磁同步电机系统的总扰动相对于系统状态的变化慢，即相邻两个控制周期内的系统总扰动值相等。则上述当前采样时刻的系统总扰动估计值可以表示为。即当前采样时刻的系统总扰动估计值与当前采样时刻的前一时刻的系统总扰动值相同。显然，获得上述系统总扰动估计值的过程不涉及大量的计算开销，使得本发明对永磁同步电机控制器的硬件算力的需求降低。

可选的，根据状态量参考值和各预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，包括：

根据状态量参考值和各预设步长对应的预测状态量，通过预设最优控制量选择函数：，将使得为最小值时的预设步长确定为最优的预设步长，并将最优的预设步长对应的预测控制量确定为输入控制量，其中，为任一个正整数。

为了便于对上述如图1所示的永磁同步电机的控制方法的理解，在此特结合本发明的一个可选实施例进行说明：

如图3所示为可以实现上述如图1所示的永磁同步电机的控制方法的电流环控制系统的框图。该电流环控制系统由具有扰动补偿的基础控制器302、可变预设步长的控制量选择模块303、永磁同步电机304和考虑扰动补偿的状态更新模块301，其中，考虑扰动补偿的状态更新模块301用于根据永磁同步电机的实测状态量和上一历史时刻的预测控制量，计算预测状态量。具有扰动补偿的基础控制器302用于接收速度环发送的状态量参考值和考虑扰动补偿的状态更新模块301发送的预测状态量，求得各预设步长分别对应的预测控制量。可变预设步长的控制量选择模块303用于根据接收具有扰动补偿的基础控制器302发送的各预设步长分别对应的预测控制量和考虑扰动补偿的状态更新模块301发送的预测状态量，选取最优的预设步长对应的所述预测控制量确定为输入控制量，并将输入控制量发送至永磁同步电机304。上述状态更新模块301 配置有上述预设离散定子电流方程，上述基础控制器302配置有上述预设扰动补偿方程，上述可变预设步长的控制量选择模块303配置有上述预设最优控制量选择函数。

需要说明的是，在实际应用场景下，上述预设步长的取值范围可以根据不同应用场景自行设定。例如，当永磁同步电机处于启动状态时，由于不存在当前采样时刻的历史时刻的实测状态量和历史控制量，则上述预设步长的取值范围可以是非负的整数。而当永磁同步电机处于持续运行状态时，由于存在当前采样时刻的历史时刻的实测状态量和历史控制量，则上述预设步长的取值范围可以是非零的正整数。

与上述方法实施例相对应地，本发明还提供了一种永磁同步电机的控制系统，如图4所示，该永磁同步电机的控制系统包括：

状态量预测模块401，用于基于在当前采样时刻的实测状态量、系统扰动值以及分别与各预设步长对应的历史控制量，利用预设离散定子电流方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测状态量，实测状态量包括当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，历史控制量包括当前采样时刻的预设步长对应的直轴电压和交轴电压；

控制量预测模块402，用于根据获得的当前采样时刻的状态量参考值和各预测状态量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻的各预设步长分别对应的预测控制量；

控制量选择模块403，用于根据状态量参考值和各预测状态量，利用预设最优控制量选择函数将各预测控制量中与最优的预设步长对应的一个预测控制量确定为当前采样时刻的输入控制量，以使永磁同步电机按照输入控制量运行。

可选的，上述状态量预测模块401被设置为：

对各预设步长：

可选的，上述控制量预测模块402被设置为：

对各预设步长：

可选的，上述控制量预测模块402在根据该预设步长对应的反馈控制输入量，利用预设扰动补偿方程求得当前采样时刻该预设步长对应的预测控制量时被设置为：

可选的，上述控制量选择模块403被设置为：

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的控制设备，如图5所示，该永磁同步电机的控制设备包括：

处理器501；

用于存储处理器501可执行指令的存储器502；

其中，处理器501被配置为执行指令，以实现如上述任一种的永磁同步电机的控制方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，当计算机可读存储介质中的指令由永磁同步电机的控制设备的处理器执行时，使得永磁同步电机的控制设备能够执行如上述任一种的永磁同步电机的控制方法。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

对各预设步长：

根据当前采样时刻k的实测状态量x_k+j-1、系统扰动值f_k和该预设步长j对应的历史控制量u_k,j-1，通过预设离散定子电流方程：x_k+j＝Ax_k+j-1+Bu_k,j-1+f_k，求得在所述当前采样时刻k该预设步长j对应的预测状态量x_k+j，其中，所述A为状态转移矩阵，所述所述B为控制输入矩阵，所述所述T_s为所述永磁同步电机的控制周期，所述R_s0为所述永磁同步电机的定子电阻名义值，所述L_d0为所述永磁同步电机的直轴电感名义值，所述L_q0为所述永磁同步电机的交轴电感名义值，所述实测状态量包括所述当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，所述历史控制量包括所述当前采样时刻的所述预设步长对应的直轴电压和交轴电压；

根据该预设步长j的所述预测状态量x_k+j和状态量参考值x^ref(k)，通过公式：u_fb(k,j)＝k_fb(x^ref(k)-x_k+j)，求得所述当前采样时刻k该预设步长j对应的反馈控制输入量u_fb(k,j)，其中，所述k_fb为预设状态反馈系数；根据该预设步长j对应的所述反馈控制输入量u_fb(k,j)，以及所述当前采样时刻k的系统总扰动估计值通过预设扰动补偿方程：求得所述当前采样时刻k该预设步长j对应的预测控制量u_k,j，其中，所述B^-为所述控制输入矩阵B的逆矩阵，所述当前采样时刻k的所述系统总扰动估计值与所述当前采样时刻k的前一时刻k-1的系统总扰动值相同；

根据所述状态量参考值x^ref(k)和各预设步长j对应的所述预测状态量x_k+j，通过预设最优控制量选择函数：将使得所述(x^ref(k)-x_k+j)²为最小值时的所述预设步长j确定为所述最优的预设步长，并将所述最优的预设步长对应的所述预测控制量确定为输入控制量，以使永磁同步电机按照所述输入控制量运行，其中，所述N_p为任一个正整数。

2.一种永磁同步电机的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

对各预设步长：

状态量预测模块，用于根据当前采样时刻k的实测状态量x_k+j-1、系统扰动值f_k和该预设步长j对应的历史控制量u_k,j-1，通过预设离散定子电流方程：x_k+j＝Ax_k+j-1+Bu_k,j-1+f_k，求得在所述当前采样时刻k该预设步长j对应的预测状态量x_k+j，其中，所述A为状态转移矩阵，所述所述B为控制输入矩阵，所述所述T_s为所述永磁同步电机的控制周期，所述R_s0为所述永磁同步电机的定子电阻名义值，所述L_d0为所述永磁同步电机的直轴电感名义值，所述L_q0为所述永磁同步电机的交轴电感名义值，所述实测状态量包括所述当前采样时刻的永磁同步电机的直轴电流和交轴电流，所述历史控制量包括所述当前采样时刻的所述预设步长对应的直轴电压和交轴电压；

控制量预测模块用于根据该预设步长j的所述预测状态量x_k+j和状态量参考值x^ref(k)，通过公式：u_fb(k,j)＝k_fb(x^ref(k)-x_k+j)，求得所述当前采样时刻k该预设步长j对应的反馈控制输入量u_fb(k,j)，其中，所述k_fb为预设状态反馈系数；根据该预设步长j对应的所述反馈控制输入量u_fb(k,j)，以及所述当前采样时刻k的系统总扰动估计值通过预设扰动补偿方程：求得所述当前采样时刻k该预设步长j对应的预测控制量u_k,j，其中，所述B^-为所述控制输入矩阵B的逆矩阵，所述当前采样时刻k的所述系统总扰动估计值与所述当前采样时刻k的前一时刻k-1的系统总扰动值相同；

控制量选择模块用于根据所述状态量参考值x^ref(k)和各预设步长j对应的所述预测状态量x_k+j，通过预设最优控制量选择函数：将使得所述(x^ref(k)-x_k+j)²为最小值时的所述预设步长j确定为所述最优的预设步长，并将所述最优的预设步长对应的所述预测控制量确定为输入控制量，以使永磁同步电机按照所述输入控制量运行，其中，所述N_p为任一个正整数。

3.一种永磁同步电机的控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由永磁同步电机的控制设备的处理器执行时，使得所述永磁同步电机的控制设备能够执行如权利要求1所述的永磁同步电机的控制方法。