本书综合介绍了模型预测控制的原理与新进展及其在永磁同步电机控制中的应用。主要包括永磁同步电机模型及基础、常规模型预测控制技术，以及多种永磁同步电机模型预测控制方案。本书打破了常规交流电机模型预测控制的默认规则与理论局限，提出了基于死区电压矢量的模型预测控制、多级串联模型预测控制等系统思想，在继承常规模型预测控制优点的同时有效提升了系统整体控制表现，丰富了模型预测控制的理论体系。
本书可供电机驱动方向的研究人员、研究生以及高年级本科生使用，也可供从事交流电机控制技术研发的工程技术人员参考。

张晓光，博士，北方工业大学“毓杰人才”特聘教授，现为电力电子与电气传动北京市工程研究中心主任。曾先后入选北京市“科技新星”、北京市委组织部“青年拔尖人才”、北京市高创计划“青年拔尖人才”；担任国际电气传动与电力电子预测控制会议（PRECEDE 19）技术委员会共同主席、IET Power Electronics期刊编委及Associate Editor、《电工技术学报》交流电机模型预测控制专刊特邀副主编，国家自然科学基金通信评审专家。主要从事交流电机控制及其应用方面的研究工作，主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、企业合作开发项目等20余项，截至2022年2月以第一/通讯作者发表或录用SCI/EI论文70余篇；入选斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜单（2021），获得北京市科学技术三等奖、国际学术期刊Journal of Power Electronics最佳论文奖、国际会议最佳论文奖等奖励5项。

序
前言
第1章 概述
1.1 研究背景及意义
1.2 永磁同步电机控制技术概述
1.3 模型预测控制研究现状
1.4 本书主要内容
参考文献
第2章 三相永磁同步电机数学模型
2.1 三相静止坐标系下的数学模型
2.2 两相静止坐标系下的数学模型
2.3 两相旋转坐标系下的数学模型
2.4 本章小结
参考文献
第3章 传统模型预测控制
3.1 模型预测控制简述
3.2 模型预测电流控制
3.2.1 基本工作原理
3.2.2 控制延时补偿
3.2.3 仿真结果
3.3 模型预测转矩控制
3.3.1 基本控制原理
3.3.2 最优矢量遴选
3.3.3 仿真结果
3.3.4 实验结果
3.4 本章小结
参考文献
第4章 鲁棒模型预测控制
4.1 鲁棒模型预测控制策略简述
4.2 模型参数失配对模型预测控制的影响
4.3 基于参数扰动估计的鲁棒模型预测控制
4.3.1 滑模扰动观测器设计
4.3.2 基于滑模观测器的模型预测电流控制系统
4.3.3 仿真和实验结果
4.4 基于增量式模型的鲁棒模型预测控制
4.4.1 增量式预测模型
4.4.2 增量式MPCC的参数敏感性分析
4.4.3 基本控制原理
4.4.4 仿真和实验结果
4.5 基于电流预测误差的鲁棒模型预测控制
4.5.1 电流预测误差与模型参数间的关系
4.5.2 鲁棒双矢量模型预测电流控制方法
4.5.3 实验结果
4.6 本章小结
参考文献
第5章 模型预测电压控制
5.1 基于电流无差拍的模型预测电压控制与电流控制的关系
5.2 基于转矩磁链无差拍的模型预测电压控制（基于参考电压追踪的单矢量MPTC）
5.2.1 转矩磁链无差拍的基本原理
5.2.2 基于转矩磁链无差拍的模型预测电压控制
5.2.3 实验结果
5.3 基于转矩磁链无差拍的模型预测电压控制（基于参考电压追踪的双矢量MPTC）
5.3.1 双矢量MPTC基本原理
5.3.2 基于参考电压追踪误差的双矢量MPTC方法
5.3.3 仿真和实验结果
5.4 本章小结
参考文献
第6章 直接速度模型预测控制
6.1 常规模型预测直接速度控制
6.1.1 基本原理
6.1.2 实际应用的问题
6.2 基于电压选择的无权重模型预测直接速度控制
6.2.1 基本原理
6.2.2 基于电压限制圆的模型预测直接速度控制电流限制方法
6.2.3 实验结果
6.3 基于全参数及负载观测器的鲁棒模型预测直接速度控制
6.3.1 模型预测直接速度控制的基本原理及参数敏感性分析
6.3.2 全参数及负载转矩观测器
6.3.3 实验结果
6.4 本章小结
参考文献
第7章 基于死区电压矢量的模型预测控制
7.1 死区的影响
7.1.1 死区对逆变器输出电压的影响
7.1.2 死区电压矢量及其对模型预测控制的影响
7.2 基于死区电压矢量的模型预测电流控制方法
7.2.1 最优电压矢量选择
7.2.2 死区电压矢量判别
7.2.3 死区持续时间的计算
7.2.4 实验结果
7.3 基于死区电压矢量的双矢量模型预测控制
7.3.1 传统双矢量模型预测控制
7.3.2 死区效应分析和死区电压矢量判断
7.3.3 基于死区电压矢量的双矢量模型预测控制
7.3.4 实验结果
7.4 本章小结
参考文献
第8章 两级和多级串联模型预测控制
8.1 概述
8.2 两级串联模型预测控制
8.2.1 第一级预测和评估
8.2.2 第二级预测和评估
8.3 多级串联模型预测控制
8.3.1 每级候选电压矢量的确定
8.3.2 第m级的预测与评估
8.4 实验结果
8.5 两级串联模型预测转矩控制
8.5.1 数学模型
8.5.2 模型预测双转矩控制
8.5.3 两级串联模型预测转矩控制
8.5.4 实验结果
8.6 本章小结
参考文献

模型预测控制理论已经
发展了数十载，但是鉴于电
气变量的精确控制需要快速
的处理速度，因此受限于数
据处理器的计算能力和处理
速度，模型预测控制在电机
控制领域的应用在近十几年
才获得长足发展。模型预测
控制将驱动电机的变换器当
作离散和非线性执行机构，
并将变换器与电机视为整体
，根据两者的离散模型及电
机当前控制变量的状态，对
未来时刻的电机控制变量进
行预测，借助于能够体现控
制目标的代价函数对基本电
压矢量进行评估，从而选择
最优电压矢量并作用于电机
。该控制技术具有概念清晰
、控制结构直观、易于操作
与实现、具有多变量协同控
制能力等诸多优势与特点，
在交流电机控制领域受到了
普遍关注。
本书内容涵盖了永磁同
步电机模型及基础、常规模
型预测控制技术，以及多种
永磁同步电机模型预测控制
方案。本书涉及面广、内容
丰富，在大量理论分析基础
上配有翔实的实验结果与图
表数据，便于读者快速掌握
并理解所述内容，对电机控
制领域的研究者、工程师、
研究生十分有益。
本书作者是电机驱动领
域的青年学者，长期从事永
磁同步电机高性能控制的研
究工作，经过多年积累，这
本书即将呈现在读者面前。
相信本书能够为读者提供不
一样的视角去认知与发掘电
机驱动的魅力，同时也希望
本书能进一步启发读者开阔
思路，为我国电机驱动事业
做出贡献。
程明
IEEE Fellow
东南大学首席教授