脉冲平顶强磁场结合了脉冲磁场与稳态磁场的优点,能够在短时间内保持磁场基本不变,在科学实验中有许多广泛的应用场景。为了满足科学实验的需求,脉冲平顶磁场对平顶磁场强度,平顶时间以及平顶精度有所要求。于产生脉冲平顶强磁场的供电电源主要有:电网,蓄电池,电容器以及脉冲发电机-整流器系统。其中,脉冲发电机-整流器型电源具有储能密度大,对电网冲击小,易于调控的特点,适合作为脉冲平顶强磁场的供电电源。在磁场放电过程中,脉冲磁体因为大电流而剧烈发热,磁体电阻非线性快速上升,脉冲发电机电压幅值和频率随着放电过程而减小,这些非线性变化对脉冲发电机型平顶磁场的调控造成了困难。因此,如何通过控制策略根据系统的剧烈变化调整触发角,保持磁场稳定,就成了脉冲平顶磁场的关键问题。非线性模型预测控制（Nonlinear Model Predict Control,NMPC）算法一种基于系统模型的预测控制,可以通过对非线性系统的工作状态进行预测,从而补偿系统中的实时变化。本文对双脉冲发电机-整流器系统进行建模,得到了系统暂态输出特性,并以此为预测模型构建了基于换相点的非线性模型预测控制（Nonlinear Model Predict Control,NMPC）控制策略,而对于NMPC控制来说,需要获取系统中的线圈电阻值,三相电压幅值等信息才能利用模型预测进行优化计算。同时,脉冲发电机在工作中的非线性,强畸变的特定为锁相制造了难题。对于电阻参数的获取,本文提出了一种基于状态观测器的电阻辨识策略,通过比较电阻电流估计值与实际测量值之间的误差,对状态方程中的电阻变量进行修正,从而达到跟踪辨识线圈电阻的目的。在锁相环环节,本文提出了一种预滤波线性锁相环（Pre-Filter Linear Phase Locked Loop,PFL-PLL）进行滤波以及电压幅值估计,通过前置的级联陷波器消除三相电压中的低次谐波分量,从而使得锁相环中的环路滤波器的截止频率大大提升。另一方面,在锁相环中通过直接相位识别消除了非线性和电压幅值的影响,这种设计使得锁相环兼顾了快速响应能力和对频率变化的无静差跟踪。在电阻辨识系统和锁相环设计的基础上,本文提出了一套NMPC-PI平顶磁场控制策略,在磁场接近平顶时启动该策略,可以有效应对放电过程中的非线性变化,保证平顶磁场的稳定度。最终,本文通过实验验证了锁相环的性能,同时搭建了双脉冲发电机-整流器的相关电路以及控制系统的仿真模型。在该仿真平台上利用耦合双线圈生成了60T/100ms的脉冲平顶强磁场。仿真及实验证明本文所提出的电阻辨识系统以及锁相环的正确性。在电阻辨识系统和PFL-PLL提供电路参数,暂态特性模型提供精确的预测模型的基础上,NMPC-PI控制系统对平顶阶段的磁场控制性能良好,解决了双脉冲发电机这一复杂系统生成平顶磁场的控制难题。