永磁无刷直流电机技术

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店铺: 杰城图书专营店
出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111334729
商品编码:10940931979

具体描述


先进控制理论与工程应用 本书聚焦于现代控制理论的核心概念,并深入探讨其在复杂工程系统中的实际应用。 区别于传统电机控制的范畴,本书旨在构建一个更宏大、更普适的系统动力学理解框架,为读者提供一套解决非线性、多变量控制难题的工具箱。 全书结构严谨,从数学基础的巩固开始,逐步迈向前沿的智能控制方法。它不涉及任何关于特定类型电机(如永磁同步电机、直流电机或交流电机)的详细结构解析或驱动电路设计,而是将所有被控对象视为抽象的动态系统,用统一的数学语言进行描述和分析。 第一部分:现代控制系统的数学建模与分析基础 本部分奠定了理解复杂动态系统的理论基石。 第一章:系统描述与状态空间方法 本章详尽阐述了线性时不变(LTI)系统的状态空间表示法,这是现代控制理论的基石。内容涵盖向量空间基础、状态变量的选择原则、系统的能控性和能观测性分析。我们着重讨论如何将高阶微分方程系统转化为标准的一阶状态空间形式,并详细分析了系统的模态分解、李雅普诺夫稳定性判据的严格推导过程。本章侧重于系统的内部结构抽象,而非任何特定物理装置的特性。 第二章:线性系统的反馈设计与极点配置 在系统建模完成后,本章深入探讨如何通过状态反馈实现对系统行为的精确塑造。内容包括极点配置理论(Placement of Poles)的原理,利用Ackermann公式等方法进行设计,并严格论证了在能控系统中的可行性。此外,我们还讨论了输出反馈控制器的设计,以及如何利用系统的能观测性设计状态观测器(如Luenberger观测器),以估计不可直接测量的状态变量,从而实现全状态反馈。 第三章:最优控制理论导论 最优控制是控制理论中处理性能指标优化的核心分支。本章从性能指标函数(Cost Function)的定义出发,详细推导了变分法在最优控制中的应用,特别是庞特里亚金极大值原理(Pontryagin’s Maximum Principle)。随后,本书将重点放在了二次型最优控制(Linear Quadratic Regulator, LQR)的设计上。LQR的设计过程完全基于对系统矩阵和性能权衡矩阵的定义,不依赖于任何电机特性的先验知识。我们严格求解了代数黎卡提方程(Algebraic Riccati Equation, ARE)的求解方法及其在反馈增益确定中的作用。 第二部分:非线性与鲁棒控制方法 面对真实世界中普遍存在的非线性和不确定性,本部分提供了应对复杂环境的先进策略。 第四章:非线性系统的分析与反馈线性化 本章专门处理非线性动态系统的分析工具。内容包括平衡点分析、李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统中的推广应用。重点章节是关于输入-输出反馈线性化(Input-Output Feedback Linearization)和状态反馈线性化。我们通过引入微分平滑(Differential Flatness)的概念,解释如何通过坐标变换将一个复杂的非线性系统转化为一个线性、可控的形式,从而可以使用线性控制技术进行设计。本章的讨论对象是抽象的非线性函数结构,而非电磁耦合效应。 第五章:鲁棒控制:$H_{infty}$ 控制理论 在系统参数存在不确定性或外部扰动影响时,鲁棒性成为关键。本章详细介绍 $H_{infty}$ 控制理论的设计框架。这包括如何将系统的不确定性建模为输入到输出的外部扰动通道,并构建一个性能指标函数来最小化系统对这些扰动的敏感度。我们将详细分析 $H_{infty}$ 控制器的设计步骤,包括求解两个互锁的黎卡提不等式(Inequalities),以及如何通过标准的线性矩阵不等式(LMI)方法来求解这些约束条件,确保在存在边界扰动的情况下系统性能的稳定性。 第六章:自适应控制系统基础 自适应控制旨在解决系统参数随时间变化或未精确知晓的问题。本章聚焦于基于误差的模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control, MRAC)的设计。我们解释了如何定义一个参考模型,并设计一个参数自整定律,使得闭环系统的行为渐近地跟踪参考模型的动态特性。此外,本章还简要介绍了基于参数估计(如递归最小二乘法)的自适应控制器的基本思想,强调其通用性,而不局限于特定物理参数的估计。 第三部分:智能与计算控制前沿 本部分探讨了利用计算智能方法解决传统解析方法难以处理的复杂优化和高维控制问题。 第七章:模型预测控制(MPC) 模型预测控制(MPC)是当前工业界应用最为广泛的前沿控制技术之一。本章深入阐述了MPC的核心思想:基于当前状态,利用系统模型,求解一个有限时域内的最优控制序列,并只执行序列中的第一个动作。我们详尽分析了MPC的滚动优化特性,以及如何将系统约束(如输入饱和、状态限制)纳入到实时优化问题中。计算复杂度的讨论和实时求解器的选择是本章的重点,这些内容是针对优化算法本身,而非针对任何特定系统的求解效率。 第八章:基于神经网络的控制与辨识 本章探讨了人工智能技术在控制工程中的集成。主要内容包括使用反向传播算法训练浅层神经网络来进行非线性系统的辨识,以及将神经网络作为在线控制器(Neural Network Controllers)应用于系统控制。我们分析了通用逼近定理(Universal Approximation Theorem)在控制中的意义,以及如何利用模糊逻辑系统处理定性信息。本章的关注点完全是算法的结构、训练机制和泛化能力,不涉及特定电力电子结构下的控制实现。 第九章:强化学习在控制中的应用潜力 本章对当前研究热点——基于强化学习(Reinforcement Learning, RL)的控制方法进行了概览。我们重点讨论了Q-Learning和深度确定性策略梯度(DDPG)等算法的基本原理,以及如何将控制问题转化为马尔可夫决策过程(MDP)。RL在处理高维、强耦合、模型未知的系统时显示出巨大潜力。本章将这些算法作为解决未知动态问题的通用框架来介绍,其应用示例将是抽象的环境状态和动作空间,与电机控制的特定领域无关。 --- 本书特色: 本书是一本高屋建瓴的控制系统理论专著,它着重于通用性和数学严谨性。内容体系完全围绕现代控制理论的演进脉络展开,从经典的最优性原理到前沿的基于学习的控制方法,力求为读者提供一套完整的、适用于任何复杂动态系统(无论其物理本质为何)的分析、设计和验证工具。全书从头到尾,始终保持对系统动力学本质的探讨,而非对任何特定工程子系统的细节描述。它旨在培养读者利用跨学科数学工具解决复杂工程挑战的能力。

用户评价

评分

当我翻开《永磁无刷直流电机技术》这本书时,我脑海中浮现的是一个关于现代动力传输的复杂而迷人的世界。我一直对这种高效、可靠的电机类型在新能源汽车领域的作用感到好奇。这本书是否会深入探讨永磁无刷直流电机在电动汽车中的具体应用,例如它们如何驱动车轮,以及如何与其他动力总成组件(如电池管理系统、逆变器)协同工作?我期望能够了解到在极端工况下(如爬坡、高速行驶、低温启动),这些电机所面临的技术挑战以及相应的解决方案。此外,我也想了解永磁无刷直流电机在其他新兴领域,比如工业自动化和机器人技术中的应用潜力,它们如何通过高精度定位和快速响应能力,为这些领域带来革命性的变革。这本书如果能提供关于这些前沿应用的深入分析,并结合一些成功的项目案例,那将极大地激发我的学习兴趣,并为我提供宝贵的参考信息。

评分

这本书的标题吸引了我,《永磁无刷直流电机技术》。我一直对电机领域充满好奇,尤其是这种高效、低噪音的无刷直流电机,它们的应用场景如此广泛,从家用电器到电动汽车,甚至无人机,都离不开它们的身影。我期望这本书能够带领我深入了解永磁无刷直流电机的工作原理,特别是其核心部件——永磁体的作用,以及无刷设计的优势所在。我想知道,与传统的有刷电机相比,它们在效率、寿命、功率密度等方面到底有哪些突破性的进展。书中是否会详细阐述其结构设计,例如定子绕组的布置、转子的永磁体集成方式,以及如何通过电子换向实现平稳的转速控制。我特别希望能够看到一些实际的工程案例分析,了解不同应用场景下,如何根据需求来选择合适的永磁无刷直流电机型号,以及在设计过程中需要考虑哪些关键参数和限制条件。例如,对于需要高扭矩输出的工业应用,电机在散热、材料选择以及永磁体强度方面会有怎样的特殊要求?而对于追求轻量化和紧凑设计的无人机,又会侧重于哪些方面的优化?这本书如果能详细解答这些疑问,那我绝对会毫不犹豫地将其纳入我的必读清单。

评分

我拿到《永磁无刷直流电机技术》这本书,主要被它的标题所吸引,因为我一直在寻找一本能够帮助我理解电机设计的书籍。我特别希望这本书能详细讲解永磁体在电机中的关键作用,包括不同类型永磁体的选择依据、磁场分布的计算方法,以及如何通过永磁体的位置和数量来优化电机的转矩和功率输出。我对电机中的电磁感应原理非常感兴趣,尤其是无刷直流电机如何通过巧妙的结构设计,利用旋转磁场产生连续的转矩,避免了传统有刷电机的电刷磨损和火花问题。我希望书中能提供清晰的数学模型和公式推导,来解释电磁力的产生机制,以及如何通过计算来预测电机的性能参数,例如反电动势常数、转矩系数等。此外,我也很想了解电机制造过程中需要注意的关键工艺,比如永磁体装配的精度要求、绕组的浸漆处理以及转子动平衡的校准等。如果这本书能提供关于这些方面的详细指导,那将对我学习电机设计非常有帮助。

评分

我最近入手了《永磁无刷直流电机技术》这本书,但说实话,这本书的内容并没有完全满足我的期待。我原本以为,作为一个如此专业的技术书籍,它应该会像一本精密的工程蓝图,详细剖析永磁无刷直流电机的每一个细节。我期待着能够看到关于电机材料学方面的深入探讨,比如各种永磁体材料(如钕铁硼、钐钴)的性能对比,以及它们在不同工作温度和环境下的稳定性如何。此外,我也想了解绕组设计和绝缘材料对电机性能的影响,以及如何通过优化绕组参数来提高效率和降低损耗。书中关于控制算法的部分,我更是希望能有更详尽的介绍,比如各种矢量控制、直接转矩控制策略的具体实现方法,以及在不同负载和转速条件下,这些控制算法如何保证电机的平稳运行和精准定位。我希望书中能提供一些实际的仿真案例和实验数据,来验证这些理论的有效性。然而,在阅读过程中,我感觉这本书在这些方面的内容相对比较浅显,更多的是对基本概念的介绍,而缺乏深入的理论推导和工程实践指导,这让我感到有些失望。

评分

我最近读了《永磁无刷直流电机技术》,虽然书名听起来很专业,但我发现它在内容上并没有达到我预期的深度。我之前接触过一些电机的入门知识,对无刷直流电机的基本工作原理有了一定的了解,例如它如何通过电子换向器来取代传统的机械换向器。我本以为这本书会更深入地探讨各种换向策略的优缺点,以及如何根据不同的应用场景选择最优的换向方式。我也期望书中能详细介绍永磁无刷直流电机的损耗机理,例如铜损、铁损、机械损耗等,并提供有效的降低损耗的方法,比如优化绕组设计、选择低损耗的铁芯材料,以及提高制造精度来减少机械摩擦。关于电机驱动方面,我也希望能看到更丰富的内容,比如不同驱动芯片的选型,以及如何根据电机参数来匹配合适的驱动电路,以实现最佳的性能和可靠性。这本书虽然提及了这些方面,但讲解得比较笼统,缺乏具体的操作指导和实际案例,让我觉得在实践应用上还有很大的提升空间。

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