孙教授:模型预测控制方法旨在解决具有优化要求的控制问题

电动悟空摘录 据外媒报道，目前市场上电机种类繁多，其中永磁同步电机（PMSM）它具有体积小、效率高、功率因数高等关键优点。因此，这种电机在电动汽车驱动系统、高速列车和高端数控加工系统中赢得了一席之地。

左：MPC右：目前MPC应用中的主要问题。(图片来源:ieee-jas.net）

采取适当的控制策略，使永磁同步电机达到预期运行状态，与选择电机部件一样重要。在这方面，模型预测控制（MPC）是最有吸引力的方法。简单地说，MPC指使用需要控制的动态过程的数学模型，并根据模型的预测调整控制信号。通过这种方法，人们可以使用成熟的功率转换器和传输系统模型PMSM集中运行所需约束。

值得一提的是，有限控制集MPC（FCS-MPC）策略，是在PMSM中实现MPC最直观、最简单的方法之一已经成为MPC热点研究。然而，为了充分发挥永磁同步电机的潜力，仍有许多挑战需要解决。

近日，由中国江苏大学孙晓东教授领导的研究团队在英文版《自动化学报》中（IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica）发表了一篇综述文章。研究人员阐述了这一点FCS-MPC基本原理、缺点、解决这些问题的技术，以及未来的研究方向。

将FCS-MPC对于永磁同步电机，更突出的挑战是与基本模型预测和确定控制信号适当值的优化算法相关的计算复杂性和延迟。FCS-MPC计算依赖于多个模型参数，必须准确设置，预测才有意义。

本文从解决这些挑战和潜在解决方案案FCS-MPC在参数不确定性、波动和外部干扰下运行更稳定。一些研究侧重于评估可能的干扰并弥补它们；另一些研究致力于消除参数波动的影响，如无参数预测模型或在线参数识别方法。

本文还介绍了降低FCS-MPC计算负担的最新进展。研究人员建议通过多向量等其他有吸引力的方案来提高性能FCS-MPC以补偿为由的策略MPC调整应用于系统必须控制的变量的权重因素，以实现优先级概念。

最后，本文总结了永磁同步电机的应用FCS-MPC几个重要的研究方向。其中之一是多步控制策略，可以大大降低开关损耗，提高整个系统的效率。此外，还涉及推广FCS-MPC稳定性分析等理论的重要组成部分，以及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与容错控制和无传感器控制等相关解决方案相结合。为了讨论如何结合这些解决方案，以获得更好的结果，还需要进行深入的研究。

总的来说，改进MPC无论操作条件多么恶劣，技术都有助于在给定的环境下更有效地操作永磁同步电机。相反，这将从各个方面转化为社会效益。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。MPC随着研究的深入，人们的生活将变得更加经济、安全和环保。