定 價(jià)：79 元
叢書名：國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助出版
- 作者：王群京李國麗主編
- 出版時(shí)間：2023/4/1
- ISBN：9787111723073
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM351
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磁場與力矩建模、轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測、運(yùn)動(dòng)控制等多個(gè)層面，系統(tǒng)介紹了三自由度永磁球形電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)一理論、研究體系與方法，是編者團(tuán)隊(duì)十多年研究成果的提煉和總結(jié)。
球形電動(dòng)機(jī)面世幾十年來，由于研究工作者遵循各自的研究對象與方法，導(dǎo)致球形電動(dòng)機(jī)理論研究缺乏系統(tǒng)性。本書在回顧球形電動(dòng)機(jī)主要研究內(nèi)容及基礎(chǔ)核心問題的基礎(chǔ)上，以幾種規(guī)格、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樣機(jī)的研究內(nèi)容為主線，按照理論分析、仿真對比、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的思路，論述了球形電動(dòng)機(jī)研究的理論體系及方法。
本書適用于從事電機(jī)設(shè)計(jì)、電機(jī)電磁場分析、特種電機(jī)及電機(jī)控制等研究方向的博士與碩士研究生，以及電機(jī)工程和相關(guān)領(lǐng)域的科研人員。
本書在對編者團(tuán)隊(duì)十多年研究成果總結(jié)、提煉的基礎(chǔ)上，針對永磁結(jié)構(gòu)的球形電動(dòng)機(jī)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、磁場與力矩建模、轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測、運(yùn)動(dòng)控制等方面展開敘述，旨在建立球形電動(dòng)機(jī)研究的統(tǒng)一理論、研究體系及方法，為球形電動(dòng)機(jī)相關(guān)研究人員開展研究提供參考，也為球形電動(dòng)機(jī)的發(fā)展、未來走向工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
本書的主要內(nèi)容如下：
1）從球形電動(dòng)機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測、運(yùn)動(dòng)控制3個(gè)方面對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。
2）給出了本書研究的永磁球形電動(dòng)機(jī)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與參數(shù)，針對單定轉(zhuǎn)子磁極對矩角特性進(jìn)行了建模，介紹了兩種永磁球形電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法。
3）通過建模、仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，對永磁球形電動(dòng)機(jī)的磁場和力矩建模方法進(jìn)行介紹。
4）針對永磁球形電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測方法展開敘述，主要介紹幾種非接觸式球形電動(dòng)機(jī)姿態(tài)檢測方法，并設(shè)計(jì)了對比實(shí)驗(yàn)，分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)，為球形電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制提供基礎(chǔ)。
5）針對永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制展開敘述，首先建立動(dòng)力學(xué)模型，介紹由轉(zhuǎn)矩模型求解驅(qū)動(dòng)電流的方法，然后介紹幾種運(yùn)動(dòng)控制策略，用仿真和實(shí)驗(yàn)說明了控制策略的有效性。
本書由王群京、李國麗主編，周睿、文彥、鞠魯峰、周嗣理、高世豪參編。其中，第1章由周嗣理、文彥、鞠魯峰、李國麗編寫，第2章由鞠魯峰編寫，第3章由周睿編寫，第4章由李國麗、高世豪編寫，第5章由文彥編寫，王群京、李國麗對全書進(jìn)行了統(tǒng)稿。
本書在編寫過程中，參考了有關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容，在此一并表示謝意！
由于編者的水平有限，書中難免存在不妥之處，歡迎讀者批評指正。
本書的研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“復(fù)雜電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究” （51637001，2017—2021年）和團(tuán)隊(duì)自2002年以來承擔(dān)的國家863計(jì)劃項(xiàng)目（2007AA04Z214）等十多個(gè)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、青年基金項(xiàng)目、安徽省自然基金項(xiàng)目的共同資助。
編者2022年2月
前言
第1章緒論1
1.1球形電動(dòng)機(jī)概述1
1.2國內(nèi)外關(guān)于球形電動(dòng)機(jī)的研究發(fā)展2
1.2.1球形電動(dòng)機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究發(fā)展2
1.2.2球形電動(dòng)機(jī)姿態(tài)檢測的研究發(fā)展16
1.2.3球形電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制策略的研究發(fā)展24
第2章永磁球形電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)28
2.1永磁球形電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)28
2.1.1采用圓柱形永磁體的球形電動(dòng)機(jī)28
2.1.2采用臺階式永磁體的球形電動(dòng)機(jī)30
2.1.3采用Halbach陣列永磁體的球形電動(dòng)機(jī)30
2.2永磁球形電動(dòng)機(jī)單定轉(zhuǎn)子磁極對矩角特性建模31
2.2.1樣本數(shù)據(jù)選擇31
2.2.2基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單定轉(zhuǎn)子磁極對矩角特性建模32
2.2.3基于遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單定轉(zhuǎn)子磁極對矩角特性建模35
2.2.4基于粒子群優(yōu)化算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單定轉(zhuǎn)子磁極對矩角特性建模37
2.3永磁球形電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化39
2.3.1以單定轉(zhuǎn)子磁極對輸出轉(zhuǎn)矩最大為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化40
2.3.2以輸出轉(zhuǎn)矩最大、線圈功耗最小為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化42
2.4本章小結(jié)48
第3章球形電動(dòng)機(jī)磁場模型與力矩模型49
3.1永磁球形電動(dòng)機(jī)的磁場模型49
3.1.1基于等效面電流的磁場模型50
3.1.2基于球諧函數(shù)的磁場模型61
3.1.3基于等效磁網(wǎng)絡(luò)法的磁場模型67
3.2永磁球形電動(dòng)機(jī)的力矩模型74
3.2.1基于洛倫茲力的力矩模型74
3.2.2基于轉(zhuǎn)矩線性疊加的力矩模型85
3.2.3基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的力矩預(yù)測模型88
3.3本章小結(jié)103
第4章永磁球形電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測105
4.1基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測105
4.1.1基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)構(gòu)成107
4.1.2MEMS數(shù)據(jù)采集與誤差處理108
4.1.3基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)112
4.1.4基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測的優(yōu)缺點(diǎn)115
4.2基于機(jī)器視覺的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測116
4.2.1基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)構(gòu)成117
4.2.2基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測原理118
4.2.3基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)125
4.2.4基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)構(gòu)成136
4.2.5基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測原理137
4.2.6基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)142
4.2.7基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)構(gòu)成150
4.2.8基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測原理151
4.2.9基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)156
4.2.10基于圖像處理的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測的優(yōu)缺點(diǎn)159
4.3基于光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測160
4.3.1基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)構(gòu)成160
4.3.2基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)原理162
4.3.3基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)165
4.3.4基于單光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測方法169
4.3.5基于三光學(xué)傳感器的永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測系統(tǒng)172
4.3.6基于光學(xué)傳感器的球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)177
4.4轉(zhuǎn)子姿態(tài)的磁敏檢測方法178
4.4.1轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測方法的基本原理178
4.4.2球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)解算原理與仿真分析181
4.4.3轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測實(shí)驗(yàn)185
4.4.4系統(tǒng)誤差仿真分析186
4.4.5轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)190
4.5本章小結(jié)191
第5章永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制192
5.1運(yùn)動(dòng)學(xué)分析192
5.1.1坐標(biāo)系與旋轉(zhuǎn)方式192
5.1.2正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析194
5.1.3逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析196
5.2動(dòng)力學(xué)分析197
5.2.1歐拉角速度與轉(zhuǎn)子角速度197
5.2.2永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型198
5.2.3永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型的典型性質(zhì)200
5.3永磁球形電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流求解201
5.3.1廣義逆矩陣求解驅(qū)動(dòng)電流201
5.3.2優(yōu)化算法逆向求解驅(qū)動(dòng)電流202
5.4永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制算法206
5.4.1基于名義模型的永磁球形電動(dòng)機(jī)PD控制算法207
5.4.2考慮模型不確定性的永磁球形電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制算法209
5.4.3考慮復(fù)合干擾的永磁球形電動(dòng)機(jī)全階滑模控制213
5.4.4基于自適應(yīng)干擾觀測器的永磁球形電動(dòng)機(jī)終端滑�？刂�222
5.4.5帶有延時(shí)補(bǔ)償?shù)挠来徘蛐坞妱?dòng)機(jī)自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制233
5.4.6基于軌跡再規(guī)劃的永磁球形電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制239
5.5永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)測試平臺244
5.6本章小結(jié)250
參考文獻(xiàn)251
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