感应电机（Induction Motor,IM）凭借结构简单、制造方便、成本低、运行可靠、坚固耐用并且在恶劣的工况下仍可应用等优势,被广泛应用于电动汽车以及高铁等现代电气化交通领域中。感应电机系统的高精度、高性能控制是当前电机系统控制的主要研究方向。模型预测控制（Model Predictive Contro,MPC）具有原理简单、易于实现、动态响应快等特点,而且能够有效地处理非线性、多变量、多约束等复杂问题,逐渐成为又一种高品质的感应电机控制方法。首先,本文基于MPC的基本原理,建立感应电机控制系统的数学模型,对电机数学模型进行离散化,推导定子电流、磁链以及电磁转矩的预测方程,并构建能够代表系统所需控制性能的价值函数,对常规模型预测转矩控制（Model Predictive Torque Control,MPTC）方法进行离线仿真,指出常规MPTC方法存在的不足,指明进一步开展研究的方向。其次,为了消除常规MPTC方法中的加权因子,本文引入定子磁链与定子电流矢量的叉积、点积,选择新的状态变量,推导新的感应电机多标量模型,构建由电磁转矩和无功转矩组成的价值函数,设计多标量MPTC方法的具体方案,并推导其理论及分析仿真结果。所提多标量MPTC方法与常规MPTC方法有相似的动态和稳态控制性能。但本文所提的多标量MPTC直接预测转矩和无功转矩,可以避免由定子磁链和定子电流预测值来间接获得转矩预测值时造成的转矩预测误差,在简化预测算法的同时抑制了转矩纹波。所提方法还引入了磁链闭环负反馈控制外环,能够分离不同时间尺度下的变量并独立控制,解耦性良好。此外,构成价值函数的电磁转矩与无功转矩的量纲相同,多标量MPTC方法统一了加权因子,避免了繁琐的加权因子设计选取过程。然后,为了避免电机中速度编码器安装困难、测速不准等问题,降低电机控制系统成本,提高可靠性,利用无速度传感器算法来获取转速信号。结合模型参考自适应方法,将电机数学模型作为参考模型,全阶状态观测器作为可调模型,在感应电机多标量MPTC系统中运用基于全阶状态观测器的自适应转速辨识方法来获取电机转速。将观测到的磁链与转速反馈至电机闭环控制系统,执行控制算法,使多标量MPTC方法同样适用于无速度传感器的电机系统。最后,基于d SPACE控制器与Control Desk配套软件搭建感应电机控制系统实验平台。在搭建的实验平台上,对常规MPTC方法、多标量MPTC方法以及基于全阶状态观测器的多标量MPTC转速辨识方法进行实验验证,实验结果表明所提多标量MPTC方法具有可行性与有效性。