在大中型水平轴风力发电机组中,偏航系统是必不可少的重要组成部分,其性能关系到整个风力发电机组的效率。因此,为了最大限度的利用风能,提高风力发电机的工作效率,需使得风力发电机处于迎风位置。但传统偏航系统存在诸多缺点,如结构复杂、占用空间大、故障率高、维护不方便,一旦发生故障,更换困难,停机检修时间长,给整个电网的正常运行造成严重不利的影响,因而亟需开发一种对风精度高、可靠性高、维护方便的偏航系统。为此,本课题组提出了一种具有自主知识产权的新型风电磁悬浮偏航系统(MYS),本文基于模型预测控制理论对此磁悬浮偏航系统的悬浮过程和偏航过程进行建模与控制:首先,依据电磁学和力学理论,建立了磁悬浮偏航系统悬浮过程的非线性动态模型,将其进行泰勒级数展开,在平衡点附近近似得出悬浮过程的线性模型。同时,运用电磁学和动力学理论对磁悬浮偏航系统的偏航过程进行理论分析,建立了偏航过程的数学模型,利用前向欧拉公式进行线性化处理,最终推导出偏航过程的线性化模型。其次,依据上述模型,采用基于状态方程的预测控制理论设计了外环预测气隙控制器,内环采用传统PID控制,利用待定系数法推导出悬浮过程的闭环状态空间方程。同时考虑到磁悬浮偏航系统在悬浮过程中模型参数易受到外界环境及温度的影响,设计了模型失配补偿器,最终通过仿真验证了此方案的可行性。第三,为了进一步提高磁悬浮偏航系统悬浮过程的抗干扰能力和动态响应能力,将PID控制与状态反馈控制(SFC)相结合作为气隙外环控制器,将带有延时补偿的有限集模型预测控制(FCS-MPC)作为电流内环控制器。最终,将此方案与传统PID控制进行仿真对比,结果表明所提控制方案抗干扰能力较强,动态响应速度较快。第四,基于FCS-MPC理论设计得到磁悬浮偏航系统偏航过程的预测电流模型。基于MATLAB/Simulink进行仿真,结果验证了所提方案的可行性。最后,通过对dSPACE软件及硬件的学习,搭建了基于dSPACE的风电磁悬浮偏航实验平台,并完成了DS5203、DS4002外围硬件电路的设计。