現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣工程與自動化技術(shù)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(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著與信息科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和能源科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的交叉融合，它正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的方向發(fā)展?！　〗虝?，教材先行。機(jī)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(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書主要內(nèi)容包括：三相感應(yīng)電動機(jī)和三相永磁同步電動機(jī)矢量控制；三相感應(yīng)電動機(jī)和三相永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)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(shù)進(jìn)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(shù)的控制思想、特點及相互關(guān)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(jìn)性和實用性。書中還配有仿真實例、思考題和習(xí)題等。    本書可作為高等學(xué)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(jī)與電器、電力電子與電力傳動等學(xué)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(shù)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(xué)電機(jī)專業(yè)，現(xiàn)任沈陽工業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，兼任中國電工技術(shù)學(xué)會理事，永磁電機(jī)專業(yè)委員會主任委員，中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會電機(jī)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(jī)及控制的研究

書籍目錄

序前言第1章  基礎(chǔ)知識  1.1 電磁轉(zhuǎn)矩    1.1.1 磁場與磁能    1.1.2 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換    1.1.3 電磁轉(zhuǎn)矩的生成    1.1.4 電磁轉(zhuǎn)矩的控制  1.2 直、交流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩    1.2.1 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩    1.2.2 三相同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩    1.2.3 三相感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩  1.3 空間矢量    1.3.1 定、轉(zhuǎn)子的磁動勢矢量    1.3.2 定、轉(zhuǎn)子的電流矢量    1.3.3 定子電壓矢量    1.3.4 定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶? 1.4 矢量控制    1.4.1 電磁轉(zhuǎn)矩的矢量方程    1.4.2 電磁轉(zhuǎn)矩的矢量控制  思考題與習(xí)題第2章  三相感應(yīng)電動機(jī)矢量控制  2.1 基于轉(zhuǎn)子磁場的轉(zhuǎn)矩控制    2.1.1 轉(zhuǎn)矩控制穩(wěn)態(tài)分析    2.1.2 轉(zhuǎn)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(biāo)變換和矢量變換    2.2.3 任意同步旋轉(zhuǎn)MT軸系矢量方程    2.2.4 轉(zhuǎn)子磁場定向MT軸系矢量方程  2.3 基于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子磁場的矢量控制中的幾個技術(shù)問題    2.4.1 電動機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩控制    2.7.2 矢量控制方程  思考題與習(xí)題第3章  三相永磁同步電動機(jī)的矢量控制  3.1 基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量方程    3.1.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及物理模型    3.1.2 面裝式三相永磁同步電動機(jī)的矢量方程    3.1.3 插入式三相永磁同步電動機(jī)的矢量方程  3.2 基于轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)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(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速波動    3.5.1 諧波轉(zhuǎn)矩    3.5.2 諧波轉(zhuǎn)矩削弱方法  3.6 矢量控制系統(tǒng)仿真實例  思考題與習(xí)題第4章  三相感應(yīng)電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yù)期電壓控制  4.4 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的聯(lián)系和比較    4.4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制與轉(zhuǎn)子磁場矢量控制    4.4.2 直接轉(zhuǎn)矩控制與定子磁場矢量控制  4.5 直接轉(zhuǎn)矩控制仿真舉例  思考題與習(xí)題第5章  三相永磁同步電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制  5.1 控制原理與控制方式    5.1.1 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩估計    5.1.4 電動機(jī)參數(shù)和轉(zhuǎn)速的影響    5.1.5 預(yù)期電壓直接轉(zhuǎn)矩控制  5.2 最優(yōu)控制與弱磁控制    5.2.1 最大轉(zhuǎn)矩／電流比控制    5.2.2 弱磁控制  5.3 直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的聯(lián)系與比較    5.3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制與定子磁場矢量控制    5.3.2 直接轉(zhuǎn)矩控制與轉(zhuǎn)子磁場矢量控制  5.4 直接轉(zhuǎn)矩控制仿真舉例  思考題與習(xí)題第6章  無速度傳感器控制與智能控制  6.1 基于數(shù)學(xué)模型的開環(huán)估計    6.1.1 三相感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速估計    6.1.2 三相永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計  6.2 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)    6.2.1 參考模型和可調(diào)模型    6.2.2 自適應(yīng)律    6.2.3 轉(zhuǎn)子磁鏈和轉(zhuǎn)速估計系統(tǒng)  6.3 自適應(yīng)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(zhuǎn)速自適應(yīng)律  6.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波    6.4.1 結(jié)構(gòu)與原理    6.4.2 數(shù)學(xué)模型    6.4.3 狀態(tài)估計  6.5 智能控制應(yīng)用舉例    6.5.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)    6.5.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接轉(zhuǎn)矩控制  思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)

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(yīng)用舉例　　無論是由三相感應(yīng)電動機(jī)還是由三相永磁同步電動機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)，都是非線性的時變系統(tǒng)。　　盡管采用了矢量控制，仍然不能從根本上改變系統(tǒng)的非線性特性，而直接轉(zhuǎn)矩控制自身就是一種非線性控制方式?！　∈噶靠刂茋?yán)重依賴于電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，其參數(shù)在電動機(jī)運行中會發(fā)生較大變化。直接轉(zhuǎn)矩控制若采取滯環(huán)控制方式，雖然不再依賴電動機(jī)數(shù)學(xué)模型，但在對定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行估計時，仍然需要準(zhǔn)確的電動機(jī)參數(shù)。　　空間矢量理論的基礎(chǔ)是電動機(jī)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(shè)作為前提。事實上，這些與實際電動機(jī)是不完全相符的。其結(jié)果之一是在電磁轉(zhuǎn)矩中一定還包含有諧波轉(zhuǎn)矩，這些諧波轉(zhuǎn)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(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制性能?！　≈悄芸刂剖亲詣涌刂祁I(lǐng)域內(nèi)的一門新興學(xué)科，模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是其中的兩項關(guān)鍵技術(shù)，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(xué)模型，只按實際效果進(jìn)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(xué)來表達(dá)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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。　　近些年來，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(shù)。應(yīng)指出的是，雖然將智能控制用于伺服驅(qū)動的研究已取得了不少成果，但是還有許多理論和技術(shù)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(xiàn)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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