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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116594457B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310409042.X，技术领域涉及：G05F1/40；该发明授权一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法是由王志福;田昊;万择安设计研发完成，并于2023-04-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法，可有效抑制参数扰动、提高控制系统鲁棒性以及维护系统稳定。方法在控制系统中通过构建状态观测器，将参数扰动所造成的影响及延迟补偿环节抽象为电流电压的观测，一方面抑制了参数扰动所造成的影响，提高了控制系统鲁棒性；另一方面实现了接口电流预测值的同步计算，提高了控制系统实时性。基于卡尔曼滤波原理构建的状态观测器，使得观测器增益能随模型参数及系统参数的变化而自适应调节，无需手动配置、更改即可实现观测器高性能实时稳定运行。

本发明授权一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法在权利要求书中公布了：1.一种用于永磁同步电机模拟器的电流预测控制算法，其特征在于：具体包括以下步骤： 步骤一、利于传感器采集待测电驱动系统输出的三相电流及三相电压、电机模拟器功率级逆变器输出的三相电流及三相电压、接口电路部分元件端电压，并转换到dq轴坐标系；针对接口电路部分的拓扑结构建立接口电路数学模型和相应的接口电压状态空间方程；对所述接口电压状态空间方程进行离散化处理，得到下一时刻由待测电驱动系统输入接口电路和经接口电路滤波后输出的电流离散时间预测模型； 具体包括采用LCL型接口电路拓扑结构建立以下电压方程： 其中，uid、uiq为待测电驱动系统输出电压d、q轴分量；iid、iiq为接口电流d、q轴分量；uod、uoq为电机模拟器输出电压的d、q轴分量；iod、ioq为接口电路滤波后的电流d、q轴分量；ωe为电角速度；t为时间变量；Ri为待测电驱动系统侧电感内阻；Rc为阻尼电阻；Li为待测电驱动系统侧滤波电感；Lo为电机模拟器侧滤波电感；uc为滤波电容两端电压； 基于上述电压方程建立接口电压状态空间方程并离散化处理后，得到以下下一时刻由待测电驱动系统输入接口电路电流iik+1和经接口电路滤波后输出电流iok+1的离散时间预测模型： 其中， 式中，Ts为采样周期；k为当前时刻；io、ii、uo、ui、uC均为向量，分别表示： ii＝[iidiiq]T,io＝[iodioq]T,ui＝[uiduiq]T,uo＝[uoduoq]T,uc＝[ucducq]T； 步骤二、利用步骤一中由传感器采集的数据并执行无差拍电流预测控制算法，使待测电驱动系统输出电流的预测值对电机模型的模拟参考电流进行跟踪，同时对相应的功率级逆变器输出电压期望值进行计算；考虑延迟补偿执行调制算法控制功率级逆变器，以实现对接口电路输出电流的控制； 具体是令待测电驱动系统输出电流的预测值，也即输入接口电路电流iik+1等于电机模型的模拟参考电流i*ik以进行跟踪，同时整理得到接口电路滤波后输出电流的期望值i*ok： 令接口电路滤波后输出电流iok+1等于上述i*ok，并计算得到相应的功率级逆变器输出电压期望值u*ok： 考虑延迟补偿执行调制算法控制功率级逆变器，对接口电路输出电流控制并满足以下关系： 步骤三、考虑接口参数扰动由扰动电流和扰动电压两部分构成建立系统参数扰动模型；基于卡尔曼滤波构建状态观测器，以扰动补偿电流和扰动补偿电压作为被观测状态量之一、延迟的接口电路输入和输出电流预测值作为被观测状态量之二； 具体过程包括：在参数扰动模型建立时将参数扰动抽象为系数矩阵扰动ΔAi、ΔBi、ΔCi、ΔAo、ΔBo、ΔCo，得到以下关系： 通过与前述i*ok、u*ok公式相减得到发生参数扰动后接口滤波后输出电流期望值、功率级逆变器输出电压期望值的偏差，从而将参数扰动造成的影响转化为接口电流期望值、输出电压期望值偏差，如下式所示： 以扰动补偿电流ilk+1和扰动补偿电压ulk+1作为被观测状态量之一、延迟的输入接口电路电流iik+1和输出电流iok+1预测值作为被观测状态量之二，分别构建KFIO、KFVO两个基于卡尔曼滤波的状态观测器； 其中，KFIO状态观测器用于对延迟的输入接口电路电流iik+1和扰动补偿电流ilk+1进行观测，其系统状态方程和观测方程分别为： 式中，vik表示过程噪声、wik表示KFIO的观测噪声，二者相互独立，Qi、Ri分别表示二者的协方差矩阵； KFIO状态观测器的预测环节先验估计、先验估计协方差分别如以下所示： 式中，分别代表iik+1、ilk+1的先验估计，分别代表iik、ilk的观测值，Pik代表KFIO中k时刻误差协方差，代表KFIO中先验误差协方差； KFIO状态观测器的校正环节卡尔曼增益、后验估计、误差协方差更新分别如以下所示： 式中，Kik代表KFIO的卡尔曼增益，分别代表iik+1、ilk+1的后验估计，Pik+1代表更新后的误差协方差； 同理，KFVO状态观测器用于对延迟的接口电路输出电流iok+1和和扰动补偿电压ulk+1进行观测，其系统状态方程和观测方程分别为： 式中，vuk表示过程噪声、wuk表示KFVO的观测噪声，二者相互独立，Qu、Ru分别表示二者的协方差矩阵； KFVO状态观测器的预测环节先验估计、先验估计协方差分别如以下所示： 式中，分别代表iok+1、ulk+1的先验估计，分别代表k时刻延迟电流、补偿电压的观测值，Puk代表KFVO中k时刻误差协方差，代表KFVO中先验误差协方差； KFVO状态观测器的校正环节卡尔曼增益、后验估计、误差协方差更新分别如以下所示： 式中，Kuk代表KFVO的卡尔曼增益，分别代表iok+1、ulk+1的后验估计，Puk+1代表更新后的误差协方差； 步骤四、将状态观测器得到的下一时刻扰动补偿电流和扰动补偿电压补偿至当前时刻的电机模型的模拟参考电流值、功率级逆变器输出电压期望值，实现对参数扰动的抑制；并且将延迟的接口电路输入和输出电流作为考虑延迟补偿的无差拍电流预测控制算法的延迟输入，实现同步计算以保证系统实时性。

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