PMLSM驅動系統的自適應模型預測電流控制

永磁直線同步電機(PMLSM)由于其高效率、快速瞬態響應和高推力密度，在高端制造設備中越來越普遍。已經為高性能PMLSM驅動器開發了許多先進的控制策略，包括主動抗擾控制、基于模型的預測控制(MPC)和二自由度電流控制。MPC最初應用于過程工業領域，已成為目前電機驅動控制最熱門的話題之一。部署在能量轉換系統中的MPC涉及有限控制集MPC(FCS-MPC)和連續控制集MPC(CCS-MPC)。

福建物質結構研究所王鳳翔教授課題組在IEEETransactionsonIndustrialElectronics發表的一項研究中，提出了一種自適應模型預測電流控制(AM-MPCC)來解決參數依賴問題基于CCS-MPC的電流控制(CCS-MPCC)。

配備調制器的CCS-MPC產生恒定的開關頻率，并且比FCS-MPC具有更低的電流紋波。由于在線數值優化算法一般非常復雜，在線優化CCS-MPC的輸入變量時計算負擔顯著增加。

研究人員提出了無需在線計算的CCS-MPC，以降低控制器實現的難度。他們通過離線求解優化問題，將CCS-MPC解決方案表達為系統狀態的顯式函數。雖然CCS-MPC方法獲得了小電流紋波、低計算成本和快速瞬態響應，但它容易受到實際應用中不可避免的參數變化的影響。

此外，他們通過引入基于最速下降法的自適應干擾觀測器，提出了一種穩健的電流控制方案。Luenberger觀測器雖然因其結構直觀、實現簡單而被廣泛使用，但如果參數快速變化，則無法精確觀察系統狀態。然而，部署在數字控制器中的滑模觀測器會產生嚴重的抖動噪聲。

得益于補償預測模型，DO-MPC在對抗參數不匹配和外部擾動的魯棒性方面優于傳統CCS-MPC。然而，DO-MPC控制器的帶寬不能不受電感變化的影響。在基于Zynq的硬件原型上進行了實驗，結果驗證了所提出的方法在對抗參數不匹配的魯棒性方面優于CCS-MPCC和DPCC+ASCDO。

此外，研究人員在基于Zynq的硬件原型上評估了提議的AM-MPCC。他們利用提出的AM-MPCC策略替代CCS-MPCC以獲得更好的參數魯棒性，為系數優化器提供Id、Iq、Vdc和Vqc以生成Λd和Λq，并將優化的Λd和Λq進入DSMDO以估計參數不匹配fd和fq。