双电机齿轮传动系统广泛应用于重型工业生产,如轨道牵引和水泥旋转。电机间参数差异、齿轮啮合错位等因素都容易引起电机输出转矩不平衡,严重时甚至会发生断轴等事故,从而影响传动系统的控制精度和可靠性。因此,深入研究多电机同步控制策略,提高双电机同步控制性能,具有重要的现实意义。交叉耦合控制策略提出之后,双电机转矩同步系统在控制结构上已经难有改进,而传统同步控制策略无法实现对多电机转矩内环的统一控制,对系统转矩同步控制性能的改善是有限的。有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)作为一种先进的控制算法,具有动态响应快、易于实现系统的多目标控制等优点。因此,适用于双电机转矩同步控制系统,以解决控制目标的优化问题。在多电机系统加权求和型价值函数FCS-MPC中,随着电机数量的增加,权重系数的数量也随之增加,整定变得困难。为此,基于双电机转矩同步系统的统一建模,本文构造了二次型价值函数。将整定三个权重系数的问题转化为一个权重系数矩阵的求解,并基于系统的李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析,提出一种离线求解算法。在二次型价值函数中应用离线求解算法得到的权重系数矩阵,能够保证系统的渐近稳定性,从而可在连续控制周期内保证各误差收敛。在齿轮传动双电机转矩同步控制系统实验平台上对本文所提控制策略进行实验验证,并与加权求和型价值函数FCS-MPC进行对比。稳态实验结果表明,在二次型价值函数FCS-MPC的控制下,系统中各电机的跟踪误差和同步误差具有良好的收敛性,转矩同步控制性能大大提高,稳态控制精度也有所改善;动态跟踪实验结果表明,两种算法都能够保证系统动态调整过程中的转矩同步性能,然而,二次型价值函数FCS-MPC对于负载突变具有更好的动态响应能力。本文从理论和实验上证明了基于二次型价值函数的改进FCS-MPC算法能够在保证各电机较好的跟踪性能的同时,大大提高系统的转矩同步性能,同时本文所提控制策略还为拓展到多电机系统提供了可能。