PMLSM驱动系统的自适应模型预测电流控制

永磁直线同步电机(PMLSM)由于其高效率、快速瞬态响应和高推力密度，在高端制造设备中越来越普遍。已经为高性能PMLSM驱动器开发了许多先进的控制策略，包括主动抗扰控制、基于模型的预测控制(MPC)和二自由度电流控制。MPC最初应用于过程工业领域，已成为目前电机驱动控制最热门的话题之一。部署在能量转换系统中的MPC涉及有限控制集MPC(FCS-MPC)和连续控制集MPC(CCS-MPC)。

福建物质结构研究所王凤翔教授课题组在IEEETransactionsonIndustrialElectronics发表的一项研究中，提出了一种自适应模型预测电流控制(AM-MPCC)来解决参数依赖问题基于CCS-MPC的电流控制(CCS-MPCC)。

配备调制器的CCS-MPC产生恒定的开关频率，并且比FCS-MPC具有更低的电流纹波。由于在线数值优化算法一般非常复杂，在线优化CCS-MPC的输入变量时计算负担显着增加。

研究人员提出了无需在线计算的CCS-MPC，以降低控制器实现的难度。他们通过离线求解优化问题，将CCS-MPC解决方案表达为系统状态的显式函数。虽然CCS-MPC方法获得了小电流纹波、低计算成本和快速瞬态响应，但它容易受到实际应用中不可避免的参数变化的影响。

此外，他们通过引入基于最速下降法的自适应干扰观测器，提出了一种稳健的电流控制方案。Luenberger观测器虽然因其结构直观、实现简单而被广泛使用，但如果参数快速变化，则无法精确观察系统状态。然而，部署在数字控制器中的滑模观测器会产生严重的抖动噪声。

得益于补偿预测模型，DO-MPC在对抗参数不匹配和外部扰动的鲁棒性方面优于传统CCS-MPC。然而，DO-MPC控制器的带宽不能不受电感变化的影响。在基于Zynq的硬件原型上进行了实验，结果验证了所提出的方法在对抗参数不匹配的鲁棒性方面优于CCS-MPCC和DPCC+ASCDO。

此外，研究人员在基于Zynq的硬件原型上评估了提议的AM-MPCC。他们利用提出的AM-MPCC策略替代CCS-MPCC以获得更好的参数鲁棒性，为系数优化器提供Id、Iq、Vdc和Vqc以生成Λd和Λq，并将优化的Λd和Λq进入DSMDO以估计参数不匹配fd和fq。