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永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 版權信息
- ISBN：9787302677598
- 條形碼：9787302677598 ; 978-7-302-67759-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 本書特色
本專著圍繞高精度控制方法,系統地介紹了無刷直流電動機與永磁同步電動機的工作原理和數學模型、工程實現中的電壓源脈沖調寬逆變器和測角元件的原理、PID 控制系統的電流環和位置環設計方法及 智能控制方法,包括自調整模糊 PID控制、自適應模糊滑模變結構控制、自適應模糊反步控制,以及自適應 模糊/神經網絡動態面控制方法。
本專著適合電動機控制領域的研究生及科研人員用于提高專業知識和擴展知識面。
永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 內容簡介
本專著系統地介紹了無刷直流電機與永磁同步電機的工作原理和數學模型、工程實現中的電壓源脈沖調寬逆變器和測角元件的原理、PID控制系統的電流環和位置環設計方法及智能控制方法，包括自調整模糊PID控制、自適應模糊滑模變結構控制、自適應模糊反步控制，以及自適應模糊/神經網絡動態面控制方法。全書共8章，前兩章介紹無刷直流電機與永磁同步電機工作原理及控制實現中*重要的至動單元——電壓源脈沖調寬逆變器；第3、4章介紹了PID控制方法；第5~8章介紹智能控制方法。**章包括齒槽力矩和紋波力矩、無刷直流電機連續旋轉的原理、無刷直流電機的數學模型、永磁同步電機矢量控制系統建模；第二章為電壓源脈沖調寬逆變器，包括 SPWM功率放大器與諧波濾波器、三相SVPWM逆變器、三橋臂兩相SVPWM逆變器、雙H-橋兩相SVPWM逆變器、SVPWM波形計算、SVPWM計算機實現、智能功率模塊；第三章為電流環設計，包括無刷直流電機電流環硬件配置、無刷直流電機電流環設計、永磁同步電機電流環設計、自適應魯棒預測電流控制；第四章為位置環PID控制器設計，包括光電軸角編碼器系統、角秒級增量式光電編碼器電路設計、粗精組合感應同步器測角系統、伺服系統位置環硬件配置、位置環PID控制器設計、積分反纏繞設計；第五章為自調整模糊PID控制；第六章為自適應模糊滑模控制，包括機械接觸摩擦非線性模型、機械傳動齒隙非線性模型、兩種典型的永磁電機伺服系統動力學模型、滑模面與趨近律、模糊基函數與模糊萬能逼近定理、自適應模糊滑模控制器設計、Simulink仿真結果；第七章為自適應模糊反步控制，包括預備知識、反步法控制的原理、反步控制設計方法驗證、單輸入-單輸出（SISO）系統自適應反步滑模跟蹤控制、含齒隙和摩擦的無刷直流電機伺服系統自適應模糊反步控制、永磁同步電機自適應模糊反步法位置跟蹤控制及仿真驗證；第八章為自適應模糊/神經網絡動態面控制，包括非線性系統動態面（DSM）控制基本原理、含失配函數的嚴反饋非Lipschitz非線性系統動態面控制、含齒隙滯環的非線性系統自適應模糊動態面控制、永磁同步電機位置跟蹤系統自適應神經網絡動態面控制、基于預報器的嚴反饋非線性系統神經網絡動態面控制、基于預報器的PMSM伺服系統神經網絡動態面控制及仿真驗證。本專著適合電機控制領域的研究生及科研人員用于提高專業知識和擴展知識面。
永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 前言
機電控制系統已有很長的發展歷史。*初，應用*多的是有刷直流電機和兩相交流伺服電機，控制精度能做到角分級已經是很好的了。之后，出現了無刷直流電機，電機的控制性能有了進一步提高，控制精度可達10″級。再之后，出現了永磁同步電機，特別是直驅式永磁同步力矩電機，其齒槽轉矩有了明顯改善。但是，這是一個多變量、強耦合、非線性系統，欲使其控制精度達到1″級，還是存在一定困難的。
多年以前，我曾與王永樑教授合寫過一本《機電控制工程》教材(第1版)，主要論述常規的機電數字控制系統。經過幾十年的實踐，發現存在的主要問題是實際系統中存在未知不確定性因素影響。其中，包括永磁電機具有的強耦合非線性、機械傳動裝置的摩擦力矩、減速器的傳動齒隙、外部不確定性隨機干擾，以及電機本身的參數隨著溫度、環境條件的變化等。
常規的PID控制技術對于確定的線性系統是可以調整到*優的，但是，面對不確定性非線性及未知干擾問題則顯得無能為力。因此，近年來，許多學者為解決這類問題進行了大量探索與研究，提出了包括模糊控制與神經網絡控制在內的智能控制技術。主要有自調整模糊PID控制、自適應模糊滑模變結構控制、自適應模糊反步控制和自適應模糊/神經網絡動態面控制。
永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 目錄
第1章工作原理與數學模型
1.1無刷直流電機與永磁同步電機
1.2齒槽力矩和紋波力矩
1.3無刷直流電機連續旋轉的原理
1.4無刷直流電機的數學模型
1.4.1電壓方程
1.4.2反電動勢表達式
1.4.3轉矩方程
1.4.4機械運動方程
1.4.5傳遞函數模型
1.5永磁同步電機矢量控制系統建模
1.5.1靜止坐標系的電壓、磁鏈及電磁轉矩方程
1.5.2坐標變換
1.5.3轉子坐標系中的數學模型
參考文獻
第2章電壓源脈沖調寬逆變器
2.1SPWM功率放大器與諧波濾波器
2.2三相SVPWM逆變器
2.3三橋臂兩相SVPWM逆變器
2.4雙H橋空間矢量調制兩相功率放大器
2.5SVPWM波形計算
2.5.1三橋臂三相逆變器
2.5.2三橋臂兩相逆變器
2.5.3雙H橋兩相逆變器
2.6SVPWM的計算機實現
2.7智能功率模塊
2.7.1IPM的內部功能機制
2.7.2IPM的外圍驅動電路設計
2.7.3IPM的保護電路設計
2.7.4制動用IGBT及續流二極管
參考文獻
附錄
第3章電流環設計
3.1無刷直流電機電流環硬件配置
3.1.1主控制器模塊
3.1.2電機功率驅動模塊
3.1.3霍爾位置傳感器信號檢測電路
3.1.4母線電流檢測電路
3.1.5母線電壓測量電路
3.2無刷直流電機電流環設計
3.3永磁同步電機電流環設計
3.4自適應魯棒預測電流控制
3.4.1具有不確定性擾動的表貼式PMSM數學模型
3.4.2預測電流控制
3.4.3預測內模發生器
3.4.4穩定性分析與自適應增益調整
3.4.5Simulink仿真結果
參考文獻
附錄
第4章位置環PID控制器設計
4.1光電軸角編碼器系統
4.1.1絕對式光電編碼器
4.1.2增量式光電編碼器
4.1.3電機轉速測量
4.2角秒級增量式光電編碼器電路設計
4.2.1總體原理框圖
4.2.2細分與鑒相電路
4.2.3高速同步可逆計數器電路
4.2.4功能仿真結果
4.3粗精組合感應同步器測角系統
4.3.1感應同步器盤片結構與測角原理
4.3.2感應同步器測角電路
4.3.3測角系統誤差檢測與補償
4.3.4感應同步器接口電路與數據采集
4.3.5粗精組合感應同步器數據處理
4.4伺服系統位置環硬件配置
4.5位置環PID控制器設計
4.5.1設計技術指標
4.5.2控制器的參數設計
4.5.3系統性能驗證
4.6積分反“纏繞”設計
4.6.1附加反饋支路的作用
4.6.2反饋支路時間常數Tt選擇
4.6.3控制律的等價離散化
4.6.4執行器飽和反“纏繞”Simulink仿真
參考文獻
附錄： Quartus Ⅱ 9.0建立工程、編譯及仿真過程
第5章自調整模糊PID控制
5.1模糊控制器基本原理
5.2模糊PID控制器設計計算
5.2.1基本論域到模糊論域的轉換
5.2.2確立輸入/輸出的語言變量
5.2.3選擇合適的隸屬度函數
5.2.4模糊控制規則的制定
5.2.5模糊推理計算
5.2.6解模糊
5.2.7制定參數自調整的模糊控制表
5.3模糊PID控制系統MATLAB/Simulink仿真
參考文獻
附錄： 設計模糊控制器的操作過程
第6章自適應模糊滑模控制
6.1機械接觸摩擦非線性模型
6.2機械傳動齒隙非線性模型
6.3兩種典型的永磁電機伺服系統動力學模型
6.3.1光電編碼器測角反饋的無刷直流電機跟蹤系統
6.3.2粗精組合感應同步器反饋的永磁同步力矩電機伺服系統
6.4滑模面與趨近律
6.5模糊基函數與模糊萬能逼近定理
6.6自適應模糊滑模控制器設計
6.7Simulink仿真結果
6.7.1無刷直流電機自適應模糊滑模控制跟蹤系統
6.7.2永磁同步電機自適應模糊滑模控制雙軸伺服跟蹤系統
參考文獻
第7章自適應模糊反步控制
7.1預備知識
7.1.1范數
7.1.2函數的連續性
7.1.3Young’s不等式
7.1.4穩定性定義與Lyapunov穩定性定理
7.1.5Barbalat引理
7.2反步法控制的原理
7.3反步控制設計方法驗證
7.4單輸入-單輸出系統自適應反步跟蹤控制
7.4.1二階單輸入-單輸出系統自適應反步滑模跟蹤控制
7.4.2n階含齒隙滯環的單輸入-單輸出系統自適應反步跟蹤控制
7.5含齒隙與摩擦的無刷直流電機伺服系統自適應模糊反步控制
7.5.1動態系統建模
7.5.2自適應模糊反步控制器設計
7.5.3系統穩定性分析
7.5.4Simulink仿真驗證
7.6永磁同步電機自適應模糊反步法位置跟蹤控制及仿真驗證
參考文獻
第8章自適應模糊/神經網絡動態面控制
8.1非線性系統動態面控制基本原理
8.2含失配函數的嚴反饋非Lipschitz非線性系統動態面控制
8.3含齒隙滯環的嚴反饋非線性系統自適應模糊動態面控制
8.4永磁同步電機位置跟蹤系統自適應神經網絡動態面控制
8.4.1PMSM系統的數學模型
8.4.2徑向基函數神經網絡
8.4.3自適應神經網絡動態面控制器設計
8.4.4系統穩定性分析
8.4.5Simulink仿真驗證
8.5基于預報器的嚴反饋非線性系統神經網絡動態面控制
8.5.1問題的提出
8.5.2控制器設計
8.5.3系統穩定性分析
8.6基于預報器的PMSM伺服系統神經網絡動態面控制及仿真驗證
8.6.1PMSM系統的數學模型
8.6.2控制器設計
8.6.3系統穩定性分析
8.6.4Simulink仿真驗證
參考文獻
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永磁電機高精度控制系統——從PID控制到智能控制 作者簡介
高鐘毓，清華大學精儀系教授（已退休），慣性導航系統技術專家，清華大學導航技術工程中心第一任主任。長期從事機電控制工程、慣性儀表與系統研究。編著《工程系統中的隨機過程----隨機系統分析與最優濾波》《機電控制工程》《機電一體化系統設計》《靜電陀螺儀技術》及《慣性導航系統技術》。曾獲國家發明二等獎1項、省部級科技進步一等獎2項等。
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