無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)

前言

　　無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)是集電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)于一身的機(jī)電一體化系統(tǒng)。無刷直流電機(jī)在保持傳統(tǒng)直流電機(jī)優(yōu)越的調(diào)速性能基礎(chǔ)上，克服了原來機(jī)械換向和電刷引起的一系列問題，在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用。新型稀土永磁材料的開發(fā)和利用，將會(huì)使無刷直流電機(jī)具有更加廣闊的應(yīng)用前景?！　∪珪卜职苏?。第一章介紹了無刷直流電機(jī)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(jī)的基本原理，并對(duì)無刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、機(jī)械特性、調(diào)節(jié)特性和換相暫態(tài)過程進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究；第三章重點(diǎn)分析了無刷直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)的相關(guān)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(jī)內(nèi)部參數(shù)對(duì)調(diào)速性能的影響等；第四章介紹了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要研究方向——轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分析與抑制，分析了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的原因和類型，主要研究了基于自抗擾、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊小生境遺傳算法的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制問題；第五章研究了當(dāng)前無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的另一個(gè)熱點(diǎn)——無位置傳感器控制，分析了各類無刷直流電機(jī)位置檢測(cè)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(jī)仿真控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，并給出了典型實(shí)例及其分析過程；第七章論述了基于單片機(jī)和DSP的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法及其關(guān)鍵技術(shù)；第八章介紹了無刷直流電機(jī)在電梯門機(jī)、電梯曳引機(jī)、變頻空調(diào)、電動(dòng)汽車和電動(dòng)自行車等場(chǎng)合中的應(yīng)用?！　”緯亲髡咴跓o刷直流電機(jī)控制領(lǐng)域十多年研究工作的基礎(chǔ)上完成的一部學(xué)術(shù)著作，是作者主持的多個(gè)國家級(jí)和省部級(jí)基金項(xiàng)目的成果匯總，其中包括作者所指導(dǎo)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(qiáng)、王迎發(fā)、耿強(qiáng)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(xué)的王鳳翔教授對(duì)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(jī)原理分析及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，并對(duì)無刷直流電機(jī)速度控制、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制和無位置傳感器控制等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了詳細(xì)論述。全書力求貫徹理論與實(shí)際相結(jié)合的原則，既闡明無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念和基本原理，又給出其設(shè)計(jì)與分析的具體過程，并反映其新技術(shù)、新成就和實(shí)際應(yīng)用動(dòng)態(tài)。    本書可供從事無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的相關(guān)人員參考，既適合作為具有電機(jī)學(xué)、自動(dòng)控制、電機(jī)控制、單片機(jī)、DSP等基礎(chǔ)知識(shí)的高等學(xué)校本科生、研究生的參考教材，也可以作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。

作者簡介

夏長亮，1968年4月出生，天津大學(xué)教授、搏士生導(dǎo)師，1995年于浙江大學(xué)獲博士學(xué)位。
    中國青年科技獎(jiǎng)、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。獲教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、霍英東高校教師獎(jiǎng)、天津市杰出青年、天津青年科技獎(jiǎng)、天津市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆⑻旖蚯嗄晡逅莫?jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)。
    擔(dān)任

書籍目錄

前言　第一章　緒論　1.1　無刷直流電機(jī)發(fā)展歷程　1.2　無刷直流電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合　1.3　無刷直流電機(jī)研究現(xiàn)狀　　1.3.1　無位置傳感器控制技術(shù)　　1.3.2　轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制研究　　1.3.3　無刷直流電機(jī)控制器研究　1.4　無刷直流電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)　參考文獻(xiàn)第二章　無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型及特性分析　2.1　無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)類型及驅(qū)動(dòng)方式　　2.1.1　無刷直流電機(jī)本體結(jié)構(gòu)　　2.1.2　功率驅(qū)動(dòng)方式　2.2　無刷直流電機(jī)數(shù)學(xué)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(jī)特性分析　　2.3.1　無刷直流電機(jī)啟動(dòng)特性　　2.3.2　無刷直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性　　2.3.3　無刷直流電機(jī)動(dòng)態(tài)性能分析　　2.3.4　無刷直流電機(jī)換相暫態(tài)分析　參考文獻(xiàn)第三章　無刷直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)  3.1　無刷直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速　　3.1.1　P1D調(diào)速原理　　3.1.2　控制器設(shè)計(jì)  3.2　無刷直流電機(jī)速度智能控制技術(shù)　　3.2.1　模糊控制　　3.2.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jī)參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(dòng)慣量參數(shù)　參考文獻(xiàn)第四章　無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分析與抑制　4.1　分時(shí)換相策略抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)　　4.1.1　換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分析　　4.1.2　分時(shí)換相策略分析　　4.1.3　最佳分時(shí)換相策略的研究　4.2　基于自抗擾技術(shù)的換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制　　4.2.1　抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的自抗擾策略　　4.2.2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果　4.3　基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制　　4.3.1　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　　4.3.2　自校正調(diào)節(jié)器　　4.3.3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果　4.4　基于模糊小生境遺傳算法的電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制　　4.4.1　反電勢(shì)波形平頂寬度的計(jì)算　　4.4.2　模糊小生境遺傳算法　　4.4.3　無刷直流電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)　參考文獻(xiàn)第五章　無刷直流電機(jī)的無位置傳感器控制  5.1　轉(zhuǎn)子位置間接檢測(cè)法　　5.1.1　反電勢(shì)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(dòng)觀測(cè)器的無位置傳感器控制……第六章　無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真第七章　無刷直注機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第八章　無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　目前，國內(nèi)外對(duì)無刷直流電機(jī)（brushless DC motor，BLDCM）的定義一般有兩種：一種定義認(rèn)為只有梯形波／方波無刷直流電機(jī)才可以被稱為無刷直流電機(jī)，而正弦波無刷電機(jī)則被稱為永磁同步電機(jī)（permanent magnet synchronousmotor，PMSM）；另一種定義認(rèn)為梯形波／方波無刷電機(jī)和正弦波無刷電機(jī)都是無刷直流電機(jī)。ANSl／IEEE國際標(biāo)準(zhǔn)100—1984只定義了“brushless rotarymachinery”，NEMA標(biāo)準(zhǔn)MG7—1987則將無刷直流電機(jī)定義為“一種轉(zhuǎn)子為永磁體，帶轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，通過電子換相控制的自同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)”，其換相電路可以是獨(dú)立的也可以是集成于電機(jī)本體上的。但迄今為止，還沒有一個(gè)公認(rèn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的分類或者定義。本書將采用第一種定義，把具有串勵(lì)直流電機(jī)啟動(dòng)特性和并勵(lì)直流電機(jī)調(diào)速特性的梯形波／方波無刷直流電機(jī)稱為無刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、出力大和效率高等特點(diǎn)，已在國防、航空航天、機(jī)器人、工業(yè)過程控制、精密機(jī)床、汽車電子、家用電器和辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域中得到了較好的應(yīng)用。本章將分別敘述無刷直流電機(jī)的發(fā)展歷史、應(yīng)用場(chǎng)合、研究現(xiàn)狀及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

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