预测控制结构下的传感器复用优化方案

1）预测控制结构

考虑到多步预测模型计算的复杂度，本节采用单步预测方法实现对参考电流的精确追踪。单步预测模型的最优输入如式（8.15）所示

预测控制的准确性和位置预测的准确性有关，由于编码器在采样过程中有较大的干扰，本节采用低通滤波器对编码器信号处理后进行位置估计，滤波器和位置估算公式分别为式（8.17）和式（8.18）。

预测控制的结构如图8.3所示。

图8.3　预测控制结构图

2）传感器复用的实施方法(www.xing528.com)

在改进的驱动器中，导通相上桥在导通期间始终保持导通，下桥由PWM信号决定导通或关断。PWM信号由DSP中的PWM单元控制，工作在连续计数模式下。预测控制算法在PWM的周期中断时执行，周期的长度为一个控制步长，PWM单元的周期寄存器决定了周期的长度。电流采样点设置在PWM的中点处，采样结束后进入预测模型的计算，一个预测模型的计算跨越两个PWM周期，前一个PWM周期的后半段和后一个PWM周期的前半段。图8.4表示在单相导通区的PWM动作。

图8.4　单相导通时PWM的实现

DPWMk表示第k周期中PWM比较器的值。两相导通区域的PWM动作如图8.5所示。

如果前一相和后一相的控制周期相差180°，当前一相关闭时，后一相开始进行电流采样。如果前一相的占空比小于100%，当后一相开始采样时，前一相的下桥已关闭，此时电流传感器中的电流仅为后一相的电流。当控制算法中计算的占空比为100%时，需要对占空比进行修正以保证传感器复用。

式中，

图8.5　两相导通时PWM的实现

为修正后的PWM比较器设定值，该值决定了PWM的占空比。tsamp是保证电流采样精度的最小采样时间，取决于电流传感器的响应时间和A/D转换时间，tsamp相比控制周期值非常小，一般不会对电流控制产生影响。

电流传感器复用算法可以比较容易地集成在预测控制算法中，不需要对现有的预测控制算法流程进行更改，仅需要在相邻相的控制周期上保持180°相位差，通过预测控制比较容易实现。