CN113659893A - 一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法。该方法考虑到模型预测电流控制对电机参数变化较敏感，如此会使得其控制系统的输出性能下降。此外，模型预测电流容错控制由于缺相故障导致其自由度降低，因此系统输出性能不如正常相下稳健。本发明用增量模型预测控制消去永磁磁链参与预测控制；然后用温度传感器测出电机定子电阻变化和温度关系，并做出补偿；最后，利用容错模型参考自适应辨识出d‑q轴电感值，并应用在鲁棒模型预测电流容错控制中，以实时更新该系统中的原始参数。因此，该方法可以消除几乎所有参数的失配对系统带来的影响，从而提高了控制系统的输出性能，并增强了开路故障下的参数鲁棒性。

Description

一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法

技术领域

本发明涉及永磁同步电机模型预测容错控制技术领域，特别涉及一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法。该方法几乎考虑了电流模型预测控制所有参数变化，使得模型预测电流容错控制对参数变化的鲁棒性大大提高，有利用提高模型预测容错控制系统的输出性能，并增强了开路故障下的参数鲁棒性。

背景技术

基于安全性和可靠性的要求，如何抑制电机参数失配并实现高精度模型预测控制，是近年来研究的热点问题。因此能在不增加模型预测控制系统复杂性的前提下，同时考虑全参数的变化成为了模型预测控制安全性和可靠性的关键。此外，多相电机由于缺相导致自由度降低，系统输出性能不如正常相下稳健。因此，解决容错条件下参数失配显得更具有研究价值。

近年来，国内外学者在鲁棒预测控制方面做出了诸多工作，归纳起来可以分为两类：一种是忽视参数变化小的参数，如定子电阻参数，从而降低鲁棒性算法复杂程度；另一类全部考虑所有参数变化，并且将所有参数变化用各自提出的算法补偿，如此便增加控制系统算法复杂程度。

目前，有学者根据电机旋转坐标系下，模型预测方程中速度离散变化程度远小于电流离散变化，通过前一步和当下步做差减去含有转子永磁磁链参数部分，如此消去永磁磁链参与预测控制。但是，模型预测电流控制，特别是在容错控制下鲁棒性预测控制更鲜有学者探讨。通过将增量模型预测控制思想引入容错控制，便能提高参数鲁棒性，消除永磁磁链参数对系统的影响。此外，若通过用温度传感器测出电机定子电阻变化和温度关系做出补偿，实现定子电阻扰动的抑制，同时又能减轻控制系统算法复杂程度。同时，模型参考自适应具有结构简单，参数辨识精确度较高，广泛应用在参数辨识中。通过以上方法，把辨识到的参数实时更新在模型预测容错控制中，会实现较为理想的效果。

发明内容

本发明的目的是为解决模型预测电流容错控制系统对参数变化更敏感的问题，以及提出增强预测控制参数鲁棒性的方案。针对现有算法忽视参数变化小的参数，或者全部考虑所有参数变化，并且将所有参数变化用各自提出的算法补偿，但是以增加控制系统算法复杂程度为代价的矛盾。

本发明采用的技术方案：用增量模型预测控制消去永磁磁链参与预测控制；然后用温度传感器测出电机定子电阻变化和温度关系，并做出补偿；同时利用容错模型参考自适应辨识出d-q轴电感值，并应用在鲁棒模型预测电流容错控制中，以实时更新该系统中的原始参数。

因此，本发明提出一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，为达到技术目的，所采用如下技术方案：

一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，包括如下步骤：

步骤1，由于五相电机不管任何一相发生开路故障，其效果是完全等价的，设定五相永磁同步电机A相发生开路故障首先建立A相开路故障下的容错控制模型；

步骤2，其次将上述容错控制模型离散化，并应用在五相永磁同步电机下的模型预测电流容错控制中；

步骤3，用增量模型预测控制方法重新推导上述模型预测电流容错控制，如此可以消去永磁磁链参数参与预测控制；

步骤4，用温度传感器测出五相永磁同步电机在连续运行过程的温度变化，然后计算出定子电阻在不同温度下对应的电阻值，实现电机实际运行过程中定子电阻温度上升多少对应补偿多少；

步骤5，用离线测量的方法求取单相开路故障下的永磁磁链参数，并且应用在容错模型参考自适应方法中，实现对d-q轴电感参数的辨识，将辨识出的参数应用在模型预测电流容错控制中，如此可以消除交-直轴电感变化对系统的影响；

通过以上步骤便可以消除电机参数对模型预测控制的影响，从而提高系统的参数鲁棒性，进而改善控制系统性能。

进一步，所述步骤1的具体过程为：

步骤1-1，五相永磁电机的给定转速n^*，与反馈转速n相减可得到转速误差，将该转速误差通过PI控制器可得到五相永磁电机的参考电流i_qref，忽略磁阻转矩，且设定i_dref＝0；

步骤1-2，最小代价函数将电流预测输出的电流i^p(k+2)和参考电流做差，并且根据做差后的最小代价函数，选取对应矢量触发逆变器桥臂开关的顺序信号S_i，用该信号来驱动逆变器的开关触发顺序和脉宽大小组合生成相电流I_bcde和转子位置角θ_e；

步骤1-3，由步骤1-2生成的相电流I_bcde，经过容错Park变换，将自然坐标系下的电流I_bcde转换成旋转坐标系下的电流i_d、i_q和i_z，

设定A相发生开路故障，对原有的5×5矩阵进行重构，可得到A相开路故障时基波空间上的降阶Clark变换矩阵以及对应的Park变换矩阵为：

其中，T_postclark为基波空间上的降阶Clark变换矩阵，T_postpark为基波空间上的降阶Park变换矩阵，α＝0.4π，θ表示转子的位置角；

步骤1-4，i_d、i_q和i_z经过一步延时补偿后，通过欧拉离散转换成预测模型控制的输入信号i^p(k+1)；

步骤1-5，容错参数在线辨识的输入信号分别为旋转坐标系d-q轴电压u_d、u_q，电流i_d、i_q和转子角速度ω_m，辨识到的L^{^} _d和L^{^} _q替换模型预测控制中的L_d和L_q；

步骤1-6，模型预测电流i_p(k+2)由备选矢量V_i(i＝16)，以及输入信号i^p(k+1)、转子角速度ω_m、母线电压U_dc和电机参数共同作用生成：

其中，i_d(k+2)、i_q(k+2)和i_z(k+2)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电流输出，i_d(k+1)、i_q(k+1)和i_z(k+1)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电流输入，u_d(k+1)、u_q(k+1)和u_z(k+1)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电压输入，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，l_s为漏感，ψ_f为永磁磁链，R为定子电阻，ω_m是电机中的转子角速度，T为采样周期，k为采样顺序；

步骤1-7，将模型预测电流i_p(k+1)和上一步电流输入i_p(k)做差，可以消去永磁磁链参数参与模型预测控制：

其中，x^p(k+1)为k+1步的增量模型预测电流，x^p(k)为第k步的增量模型预测电流，i_d(k+1)和i_q(k+1)为k+1步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k)和i_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k-1)和i_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电流输入，v^p(k)为第k步的增量模型预测电压输入，u_d(k)和u_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电压输入，u_d(k-1)和u_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电压输入；

步骤1-8，将步骤1-7中x^p(k)和v^p(k)，以及电机参数矩阵A、B代入下列增量模型预测控制表达式中，

x^p(k+1)＝Ax^p(k)+Bv^p(k)

其中，参数矩阵,

展开便得下列表达式：

其以上式子中，i^p _d(k+2)、i^p _q(k+2)和i^p _z(k+2)为增量模型预测控制电流输出，L^_d和L^_q为容错参数辨识求取的d-q电感参数，R_s为定子电阻温度变化补偿值，其余输入信号以及参数在步骤1-6和步骤1-7均以定义，此处不在赘述；

补偿定子电阻R_s如图3测量，用温度传感器测出五相永磁同步电机在连续运行过程的温度变化T_s，然后计算出定子电阻在不同温度下对应的电阻值，实现电机实际运行定子电阻温度上升多少对应值补偿多少，

R_s＝R+KR(T_s-T₀)

其中，R为定子电阻0.8Ω(室温20摄氏度下的值)，K是所用定子电阻铜材料的电阻温度系数0.00393，T₀为室温20摄氏度，T_s为定子电阻运行过程中测量到的温度值。

经过上述步骤便可以全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法。

进一步，所述步骤2的具体过程为：

步骤2-1，设定A相发生开路故障，在电机离线状态下测出转子转子永磁磁链参数ψ_f，

其中，E_Φi为B、C、D和E相的反电势i＝(b,c,d,e)，ω_e为电角频率，N_r为电机转速，p电机磁极对数；

步骤2-2，首先，给定电机转速50r/min，测量出对应的反电势，此时便能够计算出对应的磁链参数；

步骤2-3，同理，逐渐升高电机转速为100r/min，亦能测量出对应的反电势和对应的磁链参数；

步骤2-4，如此每次增加50r/min，直到增加到电机的额定转速1000r/min为止，分别求出对应的磁链参数；

步骤2-5，将转速50r/min到1000r/min下求到的磁链参数求其平均值，便可得到B相的永磁磁链参数；

步骤2-6，重复步骤2-2到2-5，分别求出C、D和E相的永磁磁链参数；

步骤2-7，将B、C、D和E相的永磁磁链参数再求平均值，便可得到转子永磁磁链参数ψ_f，并将此值应用在容错参数辨识中。

进一步，所述步骤3的具体过程为：

步骤3-1，缺相电压信号V_bcde通过参考模型可得到缺相电流信号I_bcde，其中，i_d、i_q是旋转坐标d-q轴输入电流，u_d、u_q是旋转坐标d-q轴输入电压，R是定子电阻，L_d、L_q是d-q轴电感，ω_m是电机中的转子角速度，ψ_f是转子永磁磁链，该电流经过容错Park变换(具体如权利2要求所述步骤1-3过程)将自然坐标系下的电流转换成旋转坐标系下的电流i_d和i_q；

模型参考自适应的参考模型方程表示为：

步骤3-2，缺相电压信号V_bcde通过Park变换将五相自然坐标系下的电压转换成旋转坐标系下的电压u_d和u_q，并作为可调模型的输入信号；

模型参考自适应的可调模型方程表示为：

其中，符号“^”表示需要辨识的参数或者信号；

步骤3-3，经过参考模型的输出电流信号i_d和i_q，与可调模型的输出电流信号i_d^和i_q^做差，便能够得到含有需要辨识的参数信息，并且经过模型参考自适应将辨识到的交轴电感参数L^_d、L^_q反馈到可调模型中，直到参考模型的输出电流和可调模型的输出电流信号差几乎为零就可到辨识值。

进一步，所述步骤4的具体过程为：

步骤4-1，为了简洁地描述方程，分别将步骤3-1的参考模型和步骤3-2的可调模型公，用如下标准形式重写：

i＝Ai+Bu+Cw

其中，

上述符号“.”表示差分运算符，根据标准形式建立可调模型，除d-q轴电感和电流外，所有参数与参考模型完全一致，辨识值用符号“^”表示；式中u_d和u_q为定子轴旋转坐标轴电压,i_d和i_q为定子子轴旋转坐标轴电流，R为定子相电阻,ω_m是电角速度，ψ_f是电机转子永磁体磁链(该值权利要求3求得)；

步骤3-2，把可调模型改写如下：

其中,

步骤3-3，所述自适应律的设计采用比例积分的调节原理，根据超稳态定律为了满足模型参考自适应控制系统超稳定，不仅要满足线性定常前向通道严格正实，而且非线性反馈回路满足积分不等式，通过下列推导过程，得到电机参数的自适应律表达式子，根据Popov超稳定性理论的原理，如果反馈系统要保持稳定，则非线性回路应满足以下公式

且有

其中，η(0,t)为积分函数，r²为一个不依赖积分上限t的有限正常量，W是非线性反馈输入，w1为中间变量且w1＝-W；

参数自适应律的设计目的是为了在线估计出需要的参数，然后通过反馈调节使得控制系统的广义误差逐渐趋向于零；

首先，分析直轴电感辨识的自适应规律，并给出了相应的计算公式，交轴自适应律的推导过程与其相似，在此略去；

其中，L^_d为需辨识的直轴电感参数，L_d为参考直轴电感参数，R₁(τ)是关于τ的积分函数，R₂(τ)是关于τ的函数；

然后，将上式代入步骤3-3方程，可得

其中，符号“.”表示差分运算符，ε为参考模型与可调模型电流输出差，ε₁为参考模型与可调模型直轴电流输出差；

用以下定理求解上面公式，

且正实常数k大于0，f(t)是关于t的可积函数，

设以下式子为

则可得到R₁(τ)＝K_i1ε₁u_d，只要K_p1大于0，则R₂(τ)＝K_p1ε₁u_d，则自适应律有如下式：

其中，K_p1、K_i1分别为直轴电感参数L^_d自适应率的比例积分增益，K_p2、K_i2分别为交轴电感参数L^_q自适应率的比例积分增益。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明在单相开路条件下，采用离线方式求得转子永磁磁链参数，将该值应用在模型参考自适应中求得d-q轴电感；相较与正常条件下求取的永磁磁链参数，开路条件下所求值更加符合容错模型参考自适应需求，如此能够提高容错条件下d-q轴电感辨识准确性。

2、本发明通过用温度传感器测出电机定子电阻变化和温度关系做出补偿，实现定子电阻扰动的抑制，同时又能减轻控制系统算法复杂程度。

3、本发明用增量模型预测控制消去永磁磁链参与预测控制；然后用温度传感器测出电机定子电阻变化，和并且随温度变化做出相应补偿；且用容错模型参考自适应辨识出d-q轴电感辨识并应用在鲁棒模型预测电流容错控制中，以实时更新该系统中的原始参数；通过以上考虑了系统全参数扰动变化，如此提高了预测电流容错控制性能，亦增强了永磁电机在开路故障下的参数鲁棒性。

附图说明

图1：(a)鲁棒模型预测电流容错控制框图；(b)FT-MRAS参数辨识结构框图。

图2：FT-MRAS辨识的d-q轴电感。(a)L_d(b)L_q。

图3：定子电阻随温度变化情况。

图4：在参数失配情况下采用和不采用参数辨识的模型预测的电流和转矩输出比较。(a)模型预测采用参数辨识和不采用整体对比图(b)不采用参数辨识的THD含量(c)采用参数辨识的THD含量。

具体实施方式

本发明公开了一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，以及结合附图，仔细说明该实施例的具体实施方式和实施效果。

具体过程包括如下步骤：

步骤1，如图1(a)所示为其整体控制框图，首先检测电机转速，将给定转速n*与实际反馈转速n进行相减得到其转速误差，将该转速误差通过PI控制器可得到五相永磁电机的参考电流i_dref、i_qref；

步骤2，在利用最小代价函数将电流预测输出的电流i^p(k+2)和参考电流做差，并且根据做差后的最小代价函数，选取对应矢量触发逆变器桥臂开关的顺序信号S_i；用该信号来驱动逆变器的开关触发顺序和脉宽大小组合生成相电流I_bcde和转子位置角θ_e；

步骤3，将自然坐标系下生成的相电流I_bcde经过容错Park变换，转换成旋转坐标系下的电流i_d、i_q和i_z，

以A相发生开路故障为例，对原有的5×5矩阵进行重构，可得到A相开路故障时基波空间上的降阶Clark变换矩阵以及对应的Park变换矩阵为：

其中，T_postclark为基波空间上的降阶Clark变换矩阵，T_postpark为基波空间上的降阶Park变换矩阵，α＝0.4π，θ表示转子的位置角；

步骤4，将容错输出的旋转坐标电流i_d、i_q和i_z经过一步延时补偿后，通过欧拉离散转换成预测模型控制的输入信号i^p(k+1)；

步骤5，容错参数在线辨识的输入信号分别为旋转坐标系d-q轴电压电流u_d和u_q，i_d和i_q和转子角速度ω_m，辨识到的L^_d和L^_q替换模型预测控制中的L_d和L_q，如图1(b)所示为容错参数在线辨识控制框图，如图2为辨识到的L^_d和L^_q；

步骤6，模型预测电流i_p(k+2)由备选矢量V_i(i＝16)，以及输入信号i^p(k+1)、转子角速度ω_m、母线电压U_dc和电机参数共同作用生成：

其中，i_d(k+2)、i_q(k+2)和i_z(k+2)为模型预测d-q-z轴下电流输出，i_d(k+1)、i_q(k+1)和i_z(k+1)为模型预测d-q-z轴电流输入，u_d(k+1)、u_q(k+1)和u_z(k+1)为模型预测d-q-z轴电压输入，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，l_s为漏感，ψ_f为永磁磁链，R为定子电阻，ω_m是电机中的转子角速度，T为采样周期，k为采样顺序；

步骤7，将模型预测电流i_p(k+1)和上一步电流输入i_p(k)做差，可以消去永磁磁链参数参与模型预测控制；

其中，x^p(k+1)为k+1步的增量模型预测电流，x^p(k)为第k步的增量模型预测电流，i_d(k+1)和i_q(k+1)为k+1步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k)和i_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k-1)和i_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电流输入，v^p(k)为第k步的增量模型预测电压输入，u_d(k)和u_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电压输入，u_d(k-1)和u_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电压输入；

步骤7，将步骤1-7中x^p(k)和v^p(k)，以及电机参数矩阵A、B代入下列增量模型预测控制表达式中

x^p(k+1)＝Ax^p(k)+Bv^p(k)

其中，参数矩阵,

展开便得下列表达式：

其以上式子中，i^p _d(k+2)、i^p _q(k+2)和i^p _z(k+2)为增量模型预测控制电流输出，L^_d和L^_q为容错参数辨识求取的d-q电感参数如图2测量，R_s为定子电阻温度变化补偿值，其余输入信号以及参数在步骤1-6和步骤1-7均以定义，此处不在赘述；

补偿定子电阻R_s如图3测量，用温度传感器测出五相永磁同步电机在连续运行过程的温度变化T_s，然后计算出定子电阻在不同温度下对应的电阻值，实现电机实际运行定子电阻温度上升多少对应值补偿多少；

R_s＝R+KR(T_s-T₀)

其中，R为定子电阻0.8Ω(室温20摄氏度下的值)，K是所用定子电阻铜材料的电阻温度系数0.00393，T₀为室温20摄氏度，T_s为定子电阻运行过程中测量到的温度值；

步骤8，经过上述步骤便可以全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法。由图4所示，本发明所提出的考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制有参数辨识应用在模型预测控制系统中可以减小电流谐波畸变(Total harmonic distortions，THD)和转矩脉动(转矩的峰峰值)，没有参数辨识的THD和转矩脉动却较大。本发明所提出的方法却具有良好的鲁棒性，由此证明了所提方法的正确性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，由于五相电机不管任何一相发生开路故障，其效果是完全等价的，设定五相永磁同步电机A相发生开路故障首先建立A相开路故障下的容错控制模型；

步骤2，其次将上述容错控制模型离散化，并应用在五相永磁同步电机下的模型预测电流容错控制中；

步骤3，用增量模型预测控制方法重新推导上述模型预测电流容错控制，如此可以消去永磁磁链参数参与预测控制；

步骤4，用温度传感器测出五相永磁同步电机在连续运行过程的温度变化，然后计算出定子电阻在不同温度下对应的电阻值，实现电机实际运行过程中定子电阻温度上升多少对应补偿多少；

步骤5，用离线测量的方法求取单相开路故障下的永磁磁链参数，并且应用在容错模型参考自适应方法中，实现对d-q轴电感参数的辨识，将辨识出的参数应用在模型预测电流容错控制中，如此可以消除交-直轴电感变化对系统的影响；

通过以上步骤便可以消除电机参数对模型预测控制的影响，从而提高系统的参数鲁棒性，进而改善控制系统性能。

2.根据权利要求1所述的一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：

步骤1-1，五相永磁电机的给定转速n^*，与反馈转速n相减可得到转速误差，将该转速误差通过PI控制器可得到五相永磁电机的参考电流i_qref，忽略磁阻转矩，且设定i_dref＝0；

步骤1-2，最小代价函数将电流预测输出的电流i^p(k+2)和参考电流做差，并且根据做差后的最小代价函数，选取对应矢量触发逆变器桥臂开关的顺序信号S_i，用该信号来驱动逆变器的开关触发顺序和脉宽大小组合生成相电流I_bcde和转子位置角θ_e；

步骤1-3，由步骤1-2生成的相电流I_bcde，经过容错Park变换，将自然坐标系下的电流I_bcde转换成旋转坐标系下的电流i_d、i_q和i_z，

设定A相发生开路故障，对原有的5×5矩阵进行重构，可得到A相开路故障时基波空间上的降阶Clark变换矩阵以及对应的Park变换矩阵为：

其中，T_postclark为基波空间上的降阶Clark变换矩阵，T_postpark为基波空间上的降阶Park变换矩阵，α＝0.4π，θ表示转子的位置角；

步骤1-4，i_d、i_q和i_z经过一步延时补偿后，通过欧拉离散转换成预测模型控制的输入信号i^p(k+1)；

步骤1-5，容错参数在线辨识的输入信号分别为旋转坐标系d-q轴电压u_d、u_q，电流i_d、i_q和转子角速度ω_m，辨识到的L^{^} _d和L^{^} _q替换模型预测控制中的L_d和L_q；

步骤1-6，模型预测电流i_p(k+2)由备选矢量V_i(i＝16)，以及输入信号i^p(k+1)、转子角速度ω_m、母线电压U_dc和电机参数共同作用生成：

其中，i_d(k+2)、i_q(k+2)和i_z(k+2)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电流输出，i_d(k+1)、i_q(k+1)和i_z(k+1)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电流输入，u_d(k+1)、u_q(k+1)和u_z(k+1)分别为模型预测在d-q轴和z轴的下电压输入，L_d为直轴电感，L_q为交轴电感，l_s为漏感，ψ_f为永磁磁链，R为定子电阻，ω_m是电机中的转子角速度，T为采样周期，k为采样顺序；

步骤1-7，将模型预测电流i_p(k+1)和上一步电流输入i_p(k)做差，可以消去永磁磁链参数参与模型预测控制：

其中，x^p(k+1)为k+1步的增量模型预测电流，x^p(k)为第k步的增量模型预测电流，i_d(k+1)和i_q(k+1)为k+1步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k)和i_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电流输入，i_d(k-1)和i_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电流输入，v^p(k)为第k步的增量模型预测电压输入，u_d(k)和u_q(k)为第k步的离散旋转坐标下电压输入，u_d(k-1)和u_q(k-1)为第k-1步的离散旋转坐标下电压输入；

步骤1-8，将步骤1-7中x^p(k)和v^p(k)，以及电机参数矩阵A、B代入下列增量模型预测控制表达式中，

x^p(k+1)＝Ax^p(k)+Bv^p(k)

其中，参数矩阵,

展开便得下列表达式：

其以上式子中，i^p _d(k+2)、i^p _q(k+2)和i^p _z(k+2)为增量模型预测控制电流输出，L^_d和L^_q为容错参数辨识求取的d-q电感参数，R_s为定子电阻温度变化补偿值，其余输入信号以及参数在步骤1-6和步骤1-7均以定义，此处不在赘述；

用温度传感器测出五相永磁同步电机在连续运行过程的温度变化T_s，然后计算出定子电阻在不同温度下对应的电阻值，实现电机实际运行定子电阻温度上升多少对应值补偿多少，则补偿定子电阻R_s

R_s＝R+KR(T_s-T₀)

R为定子电阻，K是所用定子电阻铜材料的电阻温度系数，T₀为室温，T_s为定子电阻运行过程中测量到的温度值，经过上述步骤便可以全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法。

3.根据权利要求2所述的一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，R为定子电阻0.8Ω，室温20摄氏度下的值，K是所用定子电阻铜材料的电阻温度系数0.00393，T₀为室温20摄氏度，T_s为定子电阻运行过程中测量到的温度值。

4.根据权利要求2所述的一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体过程为：

步骤2-1，设定A相发生开路故障，在电机离线状态下测出转子转子永磁磁链参数ψ_f，

其中，E_Φi为B、C、D和E相的反电势i＝(b,c,d,e)，ω_e为电角频率，N_r为电机转速，p电机磁极对数；

步骤2-2，首先，给定电机转速50r/min，测量出对应的反电势，此时便能够计算出对应的磁链参数；

步骤2-3，同理，逐渐升高电机转速为100r/min，亦能测量出对应的反电势和对应的磁链参数；

步骤2-4，如此每次增加50r/min，直到增加到电机的额定转速1000r/min为止，分别求出对应的磁链参数；

步骤2-5，将转速50r/min到1000r/min下求到的磁链参数求其平均值，便可得到B相的永磁磁链参数；

步骤2-6，重复步骤2-2到2-5，分别求出C、D和E相的永磁磁链参数；

步骤2-7，将B、C、D和E相的永磁磁链参数再求平均值，便可得到转子永磁磁链参数ψ_f，并将此值应用在容错参数辨识中。

5.根据权利要求1所述的一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：

步骤3-1，缺相电压信号V_bcde通过参考模型可得到缺相电流信号I_bcde，其中，i_d、i_q是旋转坐标d-q轴输入电流，u_d、u_q是旋转坐标d-q轴输入电压，R是定子电阻，L_d、L_q是d-q轴电感，ω_m是电机中的转子角速度，ψ_f是转子永磁磁链，该电流经过容错Park变换(具体如权利2要求所述步骤1-3过程)将自然坐标系下的电流转换成旋转坐标系下的电流i_d和i_q；

模型参考自适应的参考模型方程表示为：

步骤3-2，缺相电压信号V_bcde通过Park变换将五相自然坐标系下的电压转换成旋转坐标系下的电压u_d和u_q，并作为可调模型的输入信号；

模型参考自适应的可调模型方程表示为：

其中，符号“^”表示需要辨识的参数或者信号；

步骤3-3，经过参考模型的输出电流信号i_d和i_q，与可调模型的输出电流信号i_d^和i_q^做差，便能够得到含有需要辨识的参数信息，并且经过模型参考自适应将辨识到的交轴电感参数L^_d、L^_q反馈到可调模型中，直到参考模型的输出电流和可调模型的输出电流信号差几乎为零就可到辨识值。

6.根据权利要求5所述的一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为：

步骤4-1，为了简洁地描述方程，分别将步骤3-1的参考模型和步骤3-2的可调模型公，用如下标准形式重写：

其中，

上述符号“.”表示差分运算符，根据标准形式建立可调模型，除d-q轴电感和电流外，所有参数与参考模型完全一致，辨识值用符号“^”表示；式中u_d和u_q为定子轴旋转坐标轴电压,i_d和i_q为定子子轴旋转坐标轴电流，R为定子相电阻,ω_m是电角速度，ψ_f是电机转子永磁体磁链；

步骤3-2，把可调模型改写如下：

其中,

步骤3-3，所述自适应律的设计采用比例积分的调节原理，根据超稳态定律为了满足模型参考自适应控制系统超稳定，不仅要满足线性定常前向通道严格正实，而且非线性反馈回路满足积分不等式，通过下列推导过程，得到电机参数的自适应律表达式子，根据Popov超稳定性理论的原理，如果反馈系统要保持稳定，则非线性回路应满足以下公式

且有

其中，η(0,t)为积分函数，r²为一个不依赖积分上限t的有限正常量，W是非线性反馈输入，w1为中间变量且w1＝-W；

参数自适应律的设计目的是为了在线估计出需要的参数，然后通过反馈调节使得控制系统的广义误差逐渐趋向于零；

首先，分析直轴电感辨识的自适应规律，并给出了相应的计算公式，交轴自适应律的推导过程与其相似，在此略去；

其中，L^{^} _d为需辨识的直轴电感参数，L_d为参考直轴电感参数，R₁(τ)是关于τ的积分函数，R₂(τ)是关于τ的函数；

然后，将上式代入步骤3-3方程，可得

其中，符号“.”表示差分运算符，ε为参考模型与可调模型电流输出差，ε₁为参考模型与可调模型直轴电流输出差；

用以下定理求解上面公式，

且正实常数k大于0，f(t)是关于t的可积函数，

设以下式子为

则可得到R₁(τ)＝K_i1ε₁u_d，只要K_p1大于0，则R₂(τ)＝K_p1ε₁u_d，则自适应律有如下式：

其中，K_p1、K_i1分别为直轴电感参数L^{^} _d自适应率的比例积分增益，K_p2、K_i2分别为交轴电感参数L^{^} _q自适应率的比例积分增益。

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