基于有限集模型預(yù)測(cè)控制在電力電子系統(tǒng)中的發(fā)展

　　模型預(yù)測(cè)控制（ Model Predictive Control．MPC）是產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代后期的一種計(jì)算機(jī)控制算法，它的概念直觀、易于建模、無(wú)需精確模型和復(fù)雜控制參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)克服工業(yè)控制過(guò)程中的非線性及不確定性等問(wèn)題有非常好的效果，而且易于增加約束、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、魯棒性強(qiáng)。鑒于其巨大優(yōu)勢(shì)，模型預(yù)測(cè)控制在過(guò)去幾十年廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、造紙、冶金、食品加工等復(fù)雜工業(yè)過(guò)程。

　　電力電子系統(tǒng)中，變換器可以視為一種典型的混雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。由于存在功率開(kāi)關(guān)器件、二極管等不連續(xù)元器件，變換器的工作由多種模態(tài)組成，不同的工作模態(tài)對(duì)應(yīng)不同的電路拓?fù)?。隨著外部輸入的改變，變換器工作模態(tài)間斷地、動(dòng)態(tài)地發(fā)生變化，構(gòu)成了離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。而隨著時(shí)間和外部輸入的改變，變換器中的狀態(tài)變量（電流、電壓等）連續(xù)地、動(dòng)態(tài)地發(fā)生變化，體現(xiàn)出連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的特征。這種離散事件和連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)特性相互作用，使變換器呈現(xiàn)出混雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征。所以要想獲得變換器精確的數(shù)學(xué)模型非常困難，以至于一些經(jīng)典的控制方法（如PI控制等）在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)總是存在一定的局限性，而根據(jù)模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)良特性可以看出其在電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用具有巨大的潛力。

　　所以分析這些問(wèn)題的產(chǎn)生原因并歸納總結(jié)關(guān)于這些問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，繼而提出FCS-MPC在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用后期發(fā)展的思路是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文將按照這個(gè)思路對(duì)相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)及評(píng)述，主要涉及FCS-MPC的基本原理及存在問(wèn)題分析、當(dāng)前關(guān)于這些問(wèn)題的研究現(xiàn)狀及解決新思路、FCS-MPC后期發(fā)展趨勢(shì)三個(gè)方面。