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。　　全書共分八章。第一章介紹了無刷直流電機的發(fā)展歷史、研究現狀及其發(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學模型、機械特性、調節(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，包括經典的雙閉環(huán)調速系統(tǒng)和各種基于智能算法的調速控制以及電機內部參數對調速性能的影響等；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——轉矩波動分析與抑制，分析了產生轉矩波動的原因和類型，主要研究了基于自抗擾、BP神經網絡和模糊小生境遺傳算法的轉矩波動抑制問題；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、電動汽車和電動自行車等場合中的應用?！　”緯亲髡咴跓o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?！　∩蜿柟I(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。

內容概要

本書內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狀　　1.3.1　無位置傳感器控制技術　　1.3.2　轉矩波動抑制研究　　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　無刷直流電機數學模型及特性分析　2.1　無刷直流電機結構類型及驅動方式　　2.1.1　無刷直流電機本體結構　　2.1.2　功率驅動方式　2.2　無刷直流電機數學模型　　2.2.1　微分方程模型　　2.2.2　傳遞函數模型　　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)調速　　3.1.1　P1D調速原理　　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　神經網絡控制　　3.2.3　遺傳算法優(yōu)化控制　　3.2.4　滑模變結構控制　　3.2.5　灰色控制　　3.2.6　其他智能調速方法　3.3　電機參數對動態(tài)響應和調速范圍的影響　　3.3.1　電阻參數　　3.3.2　電感參數　　3.3.3　轉動慣量參數　參考文獻第四章　無刷直流電機換相轉矩波動分析與抑制　4.1　分時換相策略抑制轉矩波動　　4.1.1　換相轉矩波動分析　　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矩波動抑制　　4.2.1　抑制轉矩波動的自抗擾策略　　4.2.2　實驗結果　4.3　基于BP神經網絡的換相轉矩波動抑制　　4.3.1　BP神經網絡　　4.3.2　自校正調節(jié)器　　4.3.3　實驗結果　4.4　基于模糊小生境遺傳算法的電機優(yōu)化設計與轉矩波動抑制　　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“一種轉子為永磁體，帶轉子位置信號，通過電子換相控制的自同步旋轉電機”，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構簡單、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、研究現狀及其相關技術的發(fā)展趨勢。

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