現(xiàn)代電機控制技術

前言

　　隨著科學技術的不斷進步，電氣工程與自動化技術正以令人矚目的發(fā)展速度，改變著我國工業(yè)的整體面貌。同時，對社會的生產(chǎn)方式、人們的生活方式和思想觀念也產(chǎn)生了重大的影響，并在現(xiàn)代化建設中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著與信息科學、計算機科學和能源科學等相關學科的交叉融合，它正在向智能化、網(wǎng)絡化和集成化的方向發(fā)展?！　〗虝耍滩南刃?。機械工業(yè)出版社幾十年來出版了大量的電氣工程與自動化類教材，有些教材十幾年、幾十年長盛不衰，有著很好的基礎。

內(nèi)容概要

本書主要內(nèi)容包括：三相感應電動機和三相永磁同步電動機矢量控制；三相感應電動機和三相永磁同步電動機直接轉矩控制；無速度傳感器控制與智能控制。全書采用空間矢量理論，在對各種控制技術進行獨立分析的同時，利用空間矢量理論統(tǒng)一性特點分析和建立了它們之間的聯(lián)系，從中闡述了不同控制技術的控制思想、特點及相互關聯(lián)。本書深入淺出，力求體現(xiàn)內(nèi)容的系統(tǒng)性、理論性、先進性和實用性。書中還配有仿真實例、思考題和習題等。    本書可作為高等學校自動化、電氣工程及其自動化等專業(yè)高年級本科生和電機與電器、電力電子與電力傳動等學科研究生的教材，也可供高等院校、研究院(所)和企業(yè)從事數(shù)控、自動化、電氣傳動技術的研究和開發(fā)人員參考。

作者簡介

王成元，1943年生于沈陽，1967年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學電機專業(yè)，現(xiàn)任沈陽工業(yè)大學教授、博士生導師，兼任中國電工技術學會理事，永磁電機專業(yè)委員會主任委員，中國機械工業(yè)教育協(xié)會電機與電器分委員會主任委員。
    自1979年以來，長期從事電力電子、電機及控制的研究

書籍目錄

序前言第1章  基礎知識  1.1 電磁轉矩    1.1.1 磁場與磁能    1.1.2 機電能量轉換    1.1.3 電磁轉矩的生成    1.1.4 電磁轉矩的控制  1.2 直、交流電機的電磁轉矩    1.2.1 直流電機的電磁轉矩    1.2.2 三相同步電機的電磁轉矩    1.2.3 三相感應電機的電磁轉矩  1.3 空間矢量    1.3.1 定、轉子的磁動勢矢量    1.3.2 定、轉子的電流矢量    1.3.3 定子電壓矢量    1.3.4 定、轉子磁鏈矢量  1.4 矢量控制    1.4.1 電磁轉矩的矢量方程    1.4.2 電磁轉矩的矢量控制  思考題與習題第2章  三相感應電動機矢量控制  2.1 基于轉子磁場的轉矩控制    2.1.1 轉矩控制穩(wěn)態(tài)分析    2.1.2 轉矩控制動態(tài)分析  2.2 空間矢量方程    2.2.1 ABC軸系矢量方程    2.2.2 坐標變換和矢量變換    2.2.3 任意同步旋轉MT軸系矢量方程    2.2.4 轉子磁場定向MT軸系矢量方程  2.3 基于轉子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)    2.3.1 直接磁場定向    2.3.2 間接磁場定向    2.3.3 由電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)    2.3.4 由電流可控電壓源逆變器饋電的控制系統(tǒng)  2.4 基于轉子磁場的矢量控制中的幾個技術問題    2.4.1 電動機參數(shù)變化對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響    2.4.2 磁路飽和對磁場定向和系統(tǒng)性能的影響--  2.5 基于轉子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)仿真實例  2.6 基于氣隙磁場定向的矢量控制    2.6.1 基于氣隙磁場的轉矩控制    2.6.2 矢量控制方程    2.6.3 矢量控制系統(tǒng)  2.7 基于定子磁場定向的矢量控制    2.7.1 基于定子磁場的轉矩控制    2.7.2 矢量控制方程  思考題與習題第3章  三相永磁同步電動機的矢量控制  3.1 基于轉子磁場定向的矢量方程    3.1.1 轉子結構及物理模型    3.1.2 面裝式三相永磁同步電動機的矢量方程    3.1.3 插入式三相永磁同步電動機的矢量方程  3.2 基于轉子磁場定向的矢量控制及控制系統(tǒng)    3.2.1 面裝式三相永磁同步電動機的矢量控制及控制系統(tǒng)    3.2.2 插入式三相永磁同步電動機的矢量控制及控制系統(tǒng)  3.3 弱磁控制與定子電流的最優(yōu)控制    3.3.1 弱磁控制    3.3.2 定子電流的最優(yōu)控制  3.4 基于定子磁場的定向矢量控制    3.4.1 矢量控制方程    3.4.2 矢量控制系統(tǒng)  3.5 諧波轉矩及轉速波動    3.5.1 諧波轉矩    3.5.2 諧波轉矩削弱方法  3.6 矢量控制系統(tǒng)仿真實例  思考題與習題第4章  三相感應電動機的直接轉矩控制  4.1 控制原理與控制方式    4.1.1 基本原理    4.1.2 定子電壓矢量的作用與定子磁鏈軌跡變化  4.2 控制系統(tǒng)    4.2.1 滯環(huán)比較控制    4.2.2 定子磁鏈和轉矩估計  4.3 空間矢量調(diào)制    4.3.1 多位滯環(huán)比較控制    4.3.2 預期電壓控制  4.4 直接轉矩控制與矢量控制的聯(lián)系和比較    4.4.1 直接轉矩控制與轉子磁場矢量控制    4.4.2 直接轉矩控制與定子磁場矢量控制  4.5 直接轉矩控制仿真舉例  思考題與習題第5章  三相永磁同步電動機的直接轉矩控制  5.1 控制原理與控制方式    5.1.1 轉矩生成與控制    5.1.2 滯環(huán)比較控制與控制系統(tǒng)    5.1.3 磁鏈和轉矩估計    5.1.4 電動機參數(shù)和轉速的影響    5.1.5 預期電壓直接轉矩控制  5.2 最優(yōu)控制與弱磁控制    5.2.1 最大轉矩／電流比控制    5.2.2 弱磁控制  5.3 直接轉矩控制與矢量控制的聯(lián)系與比較    5.3.1 直接轉矩控制與定子磁場矢量控制    5.3.2 直接轉矩控制與轉子磁場矢量控制  5.4 直接轉矩控制仿真舉例  思考題與習題第6章  無速度傳感器控制與智能控制  6.1 基于數(shù)學模型的開環(huán)估計    6.1.1 三相感應電動機轉速估計    6.1.2 三相永磁同步電動機轉子位置估計  6.2 模型參考自適應系統(tǒng)    6.2.1 參考模型和可調(diào)模型    6.2.2 自適應律    6.2.3 轉子磁鏈和轉速估計系統(tǒng)  6.3 自適應觀測器    6.3.1 狀態(tài)估計方程    6.3.2 狀態(tài)觀測器    6.3.3 轉速自適應律  6.4 擴展卡爾曼濾波    6.4.1 結構與原理    6.4.2 數(shù)學模型    6.4.3 狀態(tài)估計  6.5 智能控制應用舉例    6.5.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的模型參考自適應系統(tǒng)    6.5.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡直接轉矩控制  思考題與習題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第6章　無速度傳感器控制與智能控制　　6.5　智能控制應用舉例　　無論是由三相感應電動機還是由三相永磁同步電動機構成的伺服系統(tǒng)，都是非線性的時變系統(tǒng)?！　”M管采用了矢量控制，仍然不能從根本上改變系統(tǒng)的非線性特性，而直接轉矩控制自身就是一種非線性控制方式?！　∈噶靠刂茋乐匾蕾囉陔妱訖C的數(shù)學模型，其參數(shù)在電動機運行中會發(fā)生較大變化。直接轉矩控制若采取滯環(huán)控制方式，雖然不再依賴電動機數(shù)學模型，但在對定子磁鏈和轉矩進行估計時，仍然需要準確的電動機參數(shù)?！　】臻g矢量理論的基礎是電動機內(nèi)磁動勢和磁場在空間必須是按正弦分布的，同時還以多項假設作為前提。事實上，這些與實際電動機是不完全相符的。其結果之一是在電磁轉矩中一定還包含有諧波轉矩，這些諧波轉矩是未知的，在實際控制系統(tǒng)中，通常將其作為一種擾動來處理。此外，還會有多種原因增加系統(tǒng)的非線性和不確定因素?！　≡诓煌瑮l件下，這些都會成為提高伺服系統(tǒng)控制品質(zhì)的障礙。因此，必須有效解決高性能伺服系統(tǒng)中的非線性、參數(shù)變化、擾動和噪聲等控制問題，才能進一步提高系統(tǒng)的控制性能?！　≈悄芸刂剖亲詣涌刂祁I域內(nèi)的一門新興學科，模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡是其中的兩項關鍵技術，可以用來解決一些傳統(tǒng)控制方法難以解決的問題。首先，智能控制不依賴于控制對象的數(shù)學模型，只按實際效果進行控制，在控制中有能力并可以充分考慮系統(tǒng)的不精確性和不確定性。其次，智能控制具有明顯的非線性特征。就模糊控制而言，無論是模糊化、規(guī)則推理，還是反模糊化，從本質(zhì)上來說都是一種映射，這種映射反映了系統(tǒng)的非線性，而這種非線性很難用數(shù)學來表達。神經(jīng)網(wǎng)絡在理論上就具有任意逼近非線性有理函數(shù)的能力，還能比其他逼近方法得到更加易得的模型?！　〗┠陙?，已提出了各種基于智能控制的控制策略和控制方法，已逐步形成了一種新的控制技術。應指出的是，雖然將智能控制用于伺服驅動的研究已取得了不少成果，但是還有許多理論和技術問題尚待解決。由于智能控制涉及面廣，不可能具體介紹很多內(nèi)容，好在這方面已有很多文獻可供參考，這里希望通過舉例來介紹它們的控制思想和控制方式。

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