無刷直流電機控制系統(tǒng)

前言

　　無刷直流電機控制系統(tǒng)是集電機技術、電力電子技術、控制理論和計算機技術等現(xiàn)代科學技術于一身的機電一體化系統(tǒng)。無刷直流電機在保持傳統(tǒng)直流電機優(yōu)越的調(diào)速性能基礎上，克服了原來機械換向和電刷引起的一系列問題，在現(xiàn)代社會的各個領域均有較好的應用。新型稀土永磁材料的開發(fā)和利用，將會使無刷直流電機具有更加廣闊的應用前景?！　∪珪卜职苏隆５谝徽陆榻B了無刷直流電機的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景；第二章闡述了無刷直流電機的基本原理，并對無刷直流電機的數(shù)學模型、機械特性、調(diào)節(jié)特性和換相暫態(tài)過程進行了系統(tǒng)的分析和研究；第三章重點分析了無刷直流電機速度控制系統(tǒng)的相關問題，包括經(jīng)典的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和各種基于智能算法的調(diào)速控制以及電機內(nèi)部參數(shù)對調(diào)速性能的影響等；第四章介紹了無刷直流電機控制系統(tǒng)中的一個重要研究方向——轉(zhuǎn)矩波動分析與抑制，分析了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動的原因和類型，主要研究了基于自抗擾、BP神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊小生境遺傳算法的轉(zhuǎn)矩波動抑制問題；第五章研究了當前無刷直流電機控制系統(tǒng)的另一個熱點——無位置傳感器控制，分析了各類無刷直流電機位置檢測方法和多種基于現(xiàn)代控制理論與智能算法的無位置傳感器控制方法；第六章介紹了基于MATLAB的無刷直流電機仿真控制系統(tǒng)設計方法，并給出了典型實例及其分析過程；第七章論述了基于單片機和DSP的無刷直流電機控制系統(tǒng)的軟硬件設計方法及其關鍵技術；第八章介紹了無刷直流電機在電梯門機、電梯曳引機、變頻空調(diào)、電動汽車和電動自行車等場合中的應用。　　本書是作者在無刷直流電機控制領域十多年研究工作的基礎上完成的一部學術著作，是作者主持的多個國家級和省部級基金項目的成果匯總，其中包括作者所指導的多名博士研究生和碩士研究生的研究工作，尤其是方紅偉博士、陳煒博士，以及宋鵬、李志強、王迎發(fā)、耿強等博士研究生參與了本書部分章節(jié)的編寫工作。　　沈陽工業(yè)大學的王鳳翔教授對本書提出了很多寶貴意見，值此新書出版之際，向他表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容主要涵蓋無刷直流電機原理分析及其控制系統(tǒng)的設計與應用，并對無刷直流電機速度控制、轉(zhuǎn)矩波動抑制和無位置傳感器控制等關鍵技術問題進行了詳細論述。全書力求貫徹理論與實際相結(jié)合的原則，既闡明無刷直流電機控制系統(tǒng)的基本概念和基本原理，又給出其設計與分析的具體過程，并反映其新技術、新成就和實際應用動態(tài)。    本書可供從事無刷直流電機控制系統(tǒng)設計與開發(fā)的相關人員參考，既適合作為具有電機學、自動控制、電機控制、單片機、DSP等基礎知識的高等學校本科生、研究生的參考教材，也可以作為相關工程技術人員的參考書。

作者簡介

夏長亮，1968年4月出生，天津大學教授、搏士生導師，1995年于浙江大學獲博士學位。
    中國青年科技獎、國家杰出青年科學基金獲得者。獲教育部新世紀優(yōu)秀人才、霍英東高校教師獎、天津市杰出青年、天津青年科技獎、天津市五一勞動獎章、天津青年五四獎章等榮譽。
    擔任

書籍目錄

前言　第一章　緒論　1.1　無刷直流電機發(fā)展歷程　1.2　無刷直流電機應用場合　1.3　無刷直流電機研究現(xiàn)狀　　1.3.1　無位置傳感器控制技術　　1.3.2　轉(zhuǎn)矩波動抑制研究　　1.3.3　無刷直流電機控制器研究　1.4　無刷直流電機發(fā)展趨勢　參考文獻第二章　無刷直流電機數(shù)學模型及特性分析　2.1　無刷直流電機結(jié)構(gòu)類型及驅(qū)動方式　　2.1.1　無刷直流電機本體結(jié)構(gòu)　　2.1.2　功率驅(qū)動方式　2.2　無刷直流電機數(shù)學模型　　2.2.1　微分方程模型　　2.2.2　傳遞函數(shù)模型　　2.2.3　狀態(tài)空間模型  2.3　無刷直流電機特性分析　　2.3.1　無刷直流電機啟動特性　　2.3.2　無刷直流電機穩(wěn)態(tài)運行特性　　2.3.3　無刷直流電機動態(tài)性能分析　　2.3.4　無刷直流電機換相暫態(tài)分析　參考文獻第三章　無刷直流電機速度控制系統(tǒng)  3.1　無刷直流電機雙閉環(huán)調(diào)速　　3.1.1　P1D調(diào)速原理　　3.1.2　控制器設計  3.2　無刷直流電機速度智能控制技術　　3.2.1　模糊控制　　3.2.2　神經(jīng)網(wǎng)絡控制　　3.2.3　遺傳算法優(yōu)化控制　　3.2.4　滑模變結(jié)構(gòu)控制　　3.2.5　灰色控制　　3.2.6　其他智能調(diào)速方法　3.3　電機參數(shù)對動態(tài)響應和調(diào)速范圍的影響　　3.3.1　電阻參數(shù)　　3.3.2　電感參數(shù)　　3.3.3　轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)　參考文獻第四章　無刷直流電機換相轉(zhuǎn)矩波動分析與抑制　4.1　分時換相策略抑制轉(zhuǎn)矩波動　　4.1.1　換相轉(zhuǎn)矩波動分析　　4.1.2　分時換相策略分析　　4.1.3　最佳分時換相策略的研究　4.2　基于自抗擾技術的換相轉(zhuǎn)矩波動抑制　　4.2.1　抑制轉(zhuǎn)矩波動的自抗擾策略　　4.2.2　實驗結(jié)果　4.3　基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的換相轉(zhuǎn)矩波動抑制　　4.3.1　BP神經(jīng)網(wǎng)絡　　4.3.2　自校正調(diào)節(jié)器　　4.3.3　實驗結(jié)果　4.4　基于模糊小生境遺傳算法的電機優(yōu)化設計與轉(zhuǎn)矩波動抑制　　4.4.1　反電勢波形平頂寬度的計算　　4.4.2　模糊小生境遺傳算法　　4.4.3　無刷直流電機優(yōu)化設計　參考文獻第五章　無刷直流電機的無位置傳感器控制  5.1　轉(zhuǎn)子位置間接檢測法　　5.1.1　反電勢法　　5.1.2　磁鏈法　　5.1.3　電感法　　5.1.4　人工智能法  5.2　無位置傳感器控制　　5.2.1　基于擾動觀測器的無位置傳感器控制……第六章　無刷直流電機控制系統(tǒng)仿真第七章　無刷直注機控制系統(tǒng)實現(xiàn)第八章　無刷直流電機控制系統(tǒng)應用實例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　目前，國內(nèi)外對無刷直流電機（brushless DC motor，BLDCM）的定義一般有兩種：一種定義認為只有梯形波／方波無刷直流電機才可以被稱為無刷直流電機，而正弦波無刷電機則被稱為永磁同步電機（permanent magnet synchronousmotor，PMSM）；另一種定義認為梯形波／方波無刷電機和正弦波無刷電機都是無刷直流電機。ANSl／IEEE國際標準100—1984只定義了“brushless rotarymachinery”，NEMA標準MG7—1987則將無刷直流電機定義為“一種轉(zhuǎn)子為永磁體，帶轉(zhuǎn)子位置信號，通過電子換相控制的自同步旋轉(zhuǎn)電機”，其換相電路可以是獨立的也可以是集成于電機本體上的。但迄今為止，還沒有一個公認的統(tǒng)一標準對無刷直流電機進行準確的分類或者定義。本書將采用第一種定義，把具有串勵直流電機啟動特性和并勵直流電機調(diào)速特性的梯形波／方波無刷直流電機稱為無刷直流電機。無刷直流電機由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、出力大和效率高等特點，已在國防、航空航天、機器人、工業(yè)過程控制、精密機床、汽車電子、家用電器和辦公自動化等領域中得到了較好的應用。本章將分別敘述無刷直流電機的發(fā)展歷史、應用場合、研究現(xiàn)狀及其相關技術的發(fā)展趨勢。

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