1.一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，由转矩预测控制系统(21)和悬浮力预测控制系统(41)组成，其特征是：转矩预测控制系统(21)包括转矩子系统预测控制器(11)以及依次串联的PI控制器(26)、代价函数计算模块(23)、代价函数在线寻优模块(24)和第一电压型逆变器(25)，悬浮力预测控制系统(41)包括悬浮力子系统预测控制器(31)以及依次串联的悬浮力电压参考发生器(44)、SVPWM调制模块(45)和第二电压型逆变器(46)，第一、第二电压型逆变器(25、46)的输出端连接无轴承永磁薄片电机；

电机的转矩绕组相电压u1a,u1b、相电流i1a,i1b、转子角度θ和角速度ω共同输入转矩子系统预测控制器(11)，转矩子系统预测控制器(11)输出k+2时刻的转矩磁链预测值ψs1(k+

2)、转矩预测值Te(k+2)、转矩绕组磁链相位角λ1(k+2)以及k+1时刻的α‑β坐标系下的转矩绕组电流i1α(k+1),i1β(k+1)；

所述的转矩子系统预测控制器(11)输出端分别连接所述的代价函数计算模块(23)和悬浮力子系统预测控制器(31)，所述的转矩磁链预测值ψs1(k+2)和转矩预测值Te(k+2)作为* *代价函数计算模块(23)的第一和第二个输入，转矩指令值Te和转矩磁链指令值ψs1作为代价函数计算模块(23)的第三和第四个输入，代价函数计算模块(23)输出8个代价函数值m，经代价函数在线寻优模块(24)评估出最优开关状态并输入第一电压型逆变器(25)；

所述的转矩磁链预测值ψs1(k+2)、转矩绕组磁链相位角λ1(k+2)、转矩绕组电流i1α(k+

1),i1β(k+1)作为悬浮力子系统预测控制器(31)的第一至第四个输入，悬浮绕组相电压u2a,u2b和相电流i2a,i2b作为悬浮力子系统预测控制器(31)的第五至第八个输入，所述的悬浮力子系统预测控制器(31)输出k+2时刻的α‑β坐标系下的预测悬浮力Fα(k+

2),Fβ(k+2)、k+2时刻的合成气隙磁链ψm(k+2)及其相位角μ(k+2)，以及k+1时刻的α‑β坐标系下的转矩绕组电流i1α(k+1),i1β(k+1)；

所述的合成气隙磁链ψm(k+2)及其相位角μ(k+2)以及转矩绕组电流i1α(k+1),i1β(k+1)这四个参数作为悬浮力电压参考发生器(44)的第一至第四个输入；

*

电机的悬浮力指令值Fα和所述的预测悬浮力Fα(k+2)做差悬浮力比较值△Fα，悬浮力指*

令值Fβ 和所述的预测悬浮力Fβ(k+2)做差得悬浮力比较值△Fβ，悬浮力比较值△Fα,△Fβ作为悬浮力电压参考发生器(44)的第五和第六个输入，悬浮力电压参考发生器(44)得到悬浮* *绕组相电压指令值u2α ,u2β并输入SVPWM调制模块(45)；

所述的转矩子系统预测控制器(11)包括依次串联的第一3s/2s变换模块(12)、第一延时补偿器(13)、转矩绕组磁链观测器(14)和转矩绕组磁链预测模块(15)，还包括依次串联的第二延时补偿器(16)、电流预测模块(17)和转矩预测模块(18)；转矩绕组相电压、相电流u1a,u1b,i1a,i1b经第一3s/2s变换模块(12)变换得到α‑β坐标系下k时刻的转矩绕组相电压u1α(k),u1β(k)和相电流i1α(k),i1β(k)，再经第一延时补偿器(13)得到k+1时刻的转矩绕组相电压u1α(k+1),u1β(k+1)和相电流i1α(k+1),i1β(k+1)，转矩绕组相电流i1α(k+1),i1β(k+1)直接输入到悬浮力电压参考发生器(44)中，转矩绕组相电压u1α(k+1),u1β(k+1)和相电流i1α(k+1),i1β(k+1)共同输入到转矩绕组磁链观测器(14)，转矩绕组磁链观测器(14)获得k+1时刻的转矩绕组定子磁链ψs1α(k+1),ψs1β(k+1)；转矩绕组定子磁链ψs1α(k+1),ψs1β(k+1)、转矩绕组相电压u1α(k+1),u1β(k+1)与电流预测模块(17)输出的转矩绕组相电流i1α(k+2),i1β(k+2)共同输入转矩绕组磁链预测模块(15)，转矩绕组磁链预测模块(15)获得k+2时刻的转矩绕组定子磁链ψs1(k+2)和相位角λ1(k+2)；转矩绕组相电压、相电流u1a,u1b,i1a,i1b经第二延时补偿器(16)获得k+1时刻预测的转矩绕组相电压u1a(k+1),u1b(k+1)和相电流i1α(k+1),i1β(k+1)，转矩绕组相电压u1a(k+1),u1b(k+1)、相电流i1α(k+1),i1β(k+1)以及转子角度θ和电机角速度ω共同作为电流预测模块(17)的输入，电流预测模块(17)输出α‑β两相静止坐标系下预测的转矩绕组相电流i1α(k+2),i1β(k+2)，所述的转矩绕组相电流i1α(k+2),i1β(k+2)和转矩绕组定子磁链ψs1(k+2)、相位角λ1(k+2)共同作为转矩预测模块(18)的输入，转矩预测模块(18)得出k+2时刻的预测转矩Te(k+2)；

所述的悬浮力子系统预测控制器(31)包括依次串联的第二3s/2s变换模块(32)、第三延时补偿器(33)、悬浮绕组磁链观测器(34)和悬浮绕组磁链预测模块(35)，还包括依次串联的转矩绕组合成气隙磁链预测模块(36)和悬浮力预测模块(37)；悬浮力绕组相电压u2a,u2b、相电流i2a,i2b经第二3s/2s变换模块(32)变换后得到k时刻的相电压u2α(k),u2β(k)和相电流i2α(k),i2β(k)，再经第三延时补偿器(33)获得k+1时刻的悬浮绕组相电压u2α(k+1),u2β(k)和相电流i2α(k),i2β(k)，经悬浮绕组磁链观测器(34)获得k+1时刻的悬浮力绕组磁链ψs2(k+1)和相位角λ2(k+1)，再经悬浮绕组磁链预测模块(35)得到k+2时刻的悬浮力绕组磁链ψs2(k+2)和相位角λ2(k+2)，悬浮力绕组磁链ψs2(k+2)和相位角λ2(k+2)作为悬浮力预测模块(37)的第一和第二个输入；转矩绕组磁链ψs1(k+2)和相位角λ1(k+2)以及转矩绕组相电流i1α(k+1),i1β(k+1)共同输入转矩绕组合成气隙磁链预测模块(36)，转矩绕组合成气隙磁链预测模块(36)计算出转矩绕组合成气隙磁链ψm(k+2)和相位角μ(k+2)，并作为悬浮力预测模块(37)的第三和第四个输入，悬浮力预测模块(37)获得k+2时刻的预测悬浮力Fα(k+2),Fβ(k+2)。

2.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：所述的转矩绕组磁链预测模块(15)根据式 获得预测的k+2时刻的转矩绕组定子磁链ψs1(k+2)和相位角λ1(k+2)，Ts为一个采样周期。

3.根据权利要求2所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：转矩预测模块(18)根据式 计算出k+2时刻的预测转矩Te(k+2)，np为转矩绕组极对数。

4.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：所述的悬浮绕组磁链观测器(34)根据式获得k+1时刻的悬浮力绕组磁链ψs2(k+1)和相

位角λ2(k+1)，Rs2为悬浮绕组定子电阻。

5.根据权利要求4所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：

悬浮绕组磁链预测模块(35)根据式

得到k+2时刻的悬浮力绕组磁链ψs2(k+2)和相位角λ2(k+2)，ψs2α(k+2)、ψs2β(k+2)为k+2时刻的α‑β轴坐标系悬浮绕组磁链幅值。

6.根据权利要求5所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：转矩绕组合成气隙磁链预测模块(36)根据式计算并输出k+2时刻的转矩绕组合成气隙磁链ψm(k+

2)和相位角μ(k+2)；

L1l为漏磁电感，ψmα(k+2)、ψmβ(k+2)、ψm(k+2)、μ

(k+2)分别是k+2时刻α‑β轴的转矩绕组气隙磁链幅值、合成气隙磁链幅值和相位。

7.根据权利要求6所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：

悬浮力预测模块(37)根据式

计算出k+2时刻的预测悬浮力Fα(k+2),Fβ(k+2)， π为圆周率，P1、P2分别为

转矩绕组和悬浮力绕组磁场等效极对数；l为电机转子铁心有效长度；r为转子半径；W1、W2分别为转矩绕组和悬浮力绕组每相串联的有效匝数；μ0为空气磁导率；ψm(k+2)、μ2(k+2)分别是k+2时刻的转矩绕组合成气隙磁链幅值和相位；Fα(k+2)、Fβ(k+2)是k+2时刻的预测悬浮力。

8.根据权利要求1所述的一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，其特征是：悬浮力电压参考发生器(44)根据式：计算出悬浮力的电压

指令值