一、基本信息：

沈阳工业大学·电气工程学院，研究方向：伺服电机控制

发表于IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics

影响因子：5.5

二、论文内容简介

本文针对PMSM提出了一种基于降阶广义比例积分观测器的鲁棒谐振无差拍预测电流控制（RRDPCC）方法。首先，分析了参数失配产生的非周期性不确定性和逆变器非线性引起的周期性电流谐波。然后，考虑周期性和非周期性扰动，建立了精确的PMSM数学模型。其次，在电流预测模型中嵌入谐振多项式，并证明该多项式能有效抑制周期性电流谐波。第三，利用降阶广义比例积分（GPI）观测器来跟踪参数失配引起的非周期集总扰动。此外，还提供了观测器的稳定性分析。因此，所提出的RRDPCC方法对非周期性和周期性扰动都具有鲁棒性。

三、研究背景

模型预测控制具有处理非线性和多约束的能力，实现系统在目标函数下的最优控制。无差拍预测电流控制（DPCC）作为连续集模型预测控制（CCS-MPC）的一种形式，利用PMSM离散时间预测模型计算出最优连续电压，具有恒定的开关频率、快速的动态响应和低电流纹波。

然而，DPCC的性能对电机参数非常敏感。参数失配会产生稳态电流误差，甚至导致控制系统不稳定。由于温度漂移、磁饱和或正常老化，参数不匹配是不可避免的。同时，由于逆变器非线性引入周期性电压扰动，导致电流谐波和转矩脉动，最终使DPCC性能恶化。因此，抑制由于逆变器非线性导致的周期性扰动是必要的。

 四、创新内容与工程应用价值

本文提出了一种基于降阶GPI观测器的RRDPCC方法。创新点归纳如下：1）逆变器的非线性会导致常规DPCC无法抑制的周期性正弦扰动，导致电流谐波和转矩脉动。为此，将与扰动频率相同的谐振多项式嵌入到电流预测模型中，建立无差拍谐振预测电流控制器，该控制器可抑制周期性正弦扰动，从而实现更稳定的电流输出。2）进行了参数灵敏度分析，评估PMSM参数失配对系统控制性能的不利影响，从而导致稳态电流误差。本文引入一种降阶GPI观测器来补偿非周期集总扰动，有效地消除了稳态电流误差，提高了系统的鲁棒性。

总之，所提出的RRDPCC在面对非周期性和周期性扰动时表现出良好的电流跟踪能力和扰动抑制能力。

五、基于灵思创奇设备

为了检验算法性能，将常规DPCC、DPCC+ESO和所提出的RRDPCC方法分别在灵思创奇的Links-Box半实物仿真实验平台上实现。

首先在Simulink中创建仿真模型，并加入I/O模块，完成相应硬件参数的配置，将编译后的代码下载至仿真机内，通过RT-Sim软件的控制面板不断调节控制器各项参数操控电机，并实现在线监视系统状态

此平台提供了非常方便的控制算法实现和快速验证的实验平台，为我们缩短了大量的研发时间，实时性好，可靠性高。