[发明专利]无刷直流电机驱动系统预测控制方法

权利要求书

1.无刷直流电机驱动系统预测控制方法，所述无刷直流电机驱动系统包括电源、无刷直流电机、传感器以及控制器，所述无刷直流电机是由一个恒压源、电机本体以及三相全桥逆变器组成，所述电机本体包括星型对称的三相绕组以及三相反电动势，所述三相全桥逆变器由六个功率开关器件两两串联得到的三个半桥电路、分别并联在六个功率开关器件上的六个二极管组成，所述三相绕组对应着a相电枢绕组、b相电枢绕组以及c相电枢绕组，所述a相电枢绕组、b相电枢绕组以及c相电枢绕组分别对应连接在三相全桥逆变器的三个桥臂的中点，其特征在于：所述预测控制方法包括以下步骤：

(1)、将基于混合逻辑动态模型的无刷直流电机驱动系统放入状态估计器中，对该无刷直流电机驱动系统的逆变器的一只功率开关器件的开关状态进行估计，并采样得到一个系统输出的状态估计电流值I_r；

(2)、对实际的无刷直流电机驱动系统的逆变器的一只功率开关器件导通时其输出电流进行采样，并采样得到一个实际电流值I_o；

(3)、设定一个优化目标函数，并选取一个优化目标函数值g(i)作为初始参考值，所述设定的优化目标函数为：g＝|i_r-i_o|，其中i_r为参考电流，i_o为采集到的输出电流，将步骤(1)中采样得到的状态估计电流值I_r和步骤(2)中得到的实际电流值I_o代入优化目标函数中，求取状态估计电流值与实际电流值之间的差值的绝对值；

(4)、将所求差值的绝对值输入到控制器中，并将所求差值的绝对值与选取的初始参考值作比较，如果所求差值的绝对值小于初始参考值，那么就赋予该所求差值的绝对值为优化目标函数值g(i)来作为初始参考值，并选取该所求差值的绝对值所对应的功率开关器件的开关状态s(j)作为控制器下一时刻的输出控制量，该输出控制量分别输入到状态估计器中的无刷直流电机驱动系统和实际的无刷直流电机驱动系统来进行下一采样时刻的控制；如果所求差值的绝对值大于或等于初始参考值，那么就选取下一支功率开关器件从步骤(1)开始执行。

2.根据权利要求1所述的无刷直流电机驱动系统预测控制方法，其特征在于：步骤(1)中无刷直流电机驱动系统的混合逻辑动态模型为：

其中，a、b、c为系统三相绕组：a相电枢绕组、b相电枢绕组以及c相电枢绕组，L为电感，R为电阻，V_dc为系统的电源电压，i＝[i_a、i_b、i_c]^T为系统的状态向量；e＝[e_a、e_b、e_c]^T为反电势向量，可视为系统的连续输入向量；为状态系数矩阵；为连续输入系数矩阵；为离散输入系数矩阵；

其中，i_a，i_b，i_c分别对应a相电枢绕组、b相电枢绕组以及c相电枢绕组的三相绕组电流，δ₁，δ₂和δ₃为分别与三相绕组对应的辅助逻辑变量。

3.根据权利要求2所述的无刷直流电机驱动系统预测控制方法，其特征在于：无刷直流电机驱动系统的混合逻辑动态模型需要进行离散化处理，离散化处理后得到的混合逻辑动态模型为：i_(k+1)＝A*i_(k)+B₁*e+B₂*δ，其中,T_S为采样周期，k表示第k个时刻，k+1表示第k+1个时刻，δ＝[δ₁，δ₂,δ₃]^T为辅助逻辑变量向量。