永磁同步电机因其结构简单、稳定性强、转子不耗能等显著优势,在交通运输、工业生产等领域得到了广泛应用,面临着各种复杂多变的环境与运行工况,其永磁体易发生失磁问题,由此极大的影响永磁同步电机的性能。本文在考虑电机发生失磁故障的情况下,以滑模观测器为基础,研究了永磁同步电机有限集模型预测控制。本文的主要研究内容如下:针对永磁同步电机在复杂牵引工况下转子永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于磁链在线监测的有限集模型预测容错控制方法。首先,分析了永磁体失磁的特点,建立了失磁故障的永磁同步电机数学模型。其次,设计了永磁体磁链滑模观测器实时观测转子永磁体磁链,并对滑模观测器的稳定性进行了证明。最后,提出了基于有限集模型预测的容错控制算法,并把观测的磁链信息反馈到有限集预测容错控制器,使预测模型中的电机参数数值与电机实际参数数值保持一致,以减小永磁体失磁故障对永磁同步电机的控制性能的影响,从而实现了失磁故障的有限集模型预测容错控制。仿真及实验结果表明,与传统PI控制相比,有限集模型预测容错控制方法的容错能力和鲁棒性更强。针对永磁同步电机在复杂牵引工况下转子永磁体容易发生失磁故障的问题,对上述所提出的控制方法进行改进,提出一种基于磁链在线监测的双矢量有限集模型预测控制。首先,用超螺旋滑模观测器来替换原控制方法中的传统一阶滑模观测器,使得观测的磁链信息更加精确,同时消除了传统滑模观测器的抖振;其次,用双矢量有限集模型预测控制替代传统的单矢量有限集预测控制,且在预测模型的获取中,采用精度更高的二阶欧拉离散法替代传统一阶前向离散法,使其预测模型更加精确。最后,通过仿真验证表明,相比前述所提出的控制算法和传统PI控制方法,所提出的基于磁链在线监测的双矢量有限集模型预测控制算法,能适应控制精度要求更高的控制环境,进一步提高了永磁同步电机的控制性能。