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第1章 永磁同步电机无位置／速度传感器技术的发展 1

1.1 永磁同步电机调速系统及其发展现状 1

1.1.1 永磁同步电机的基本结构及工作原理 1

1.1.2 永磁同步电机调速系统的组成及发展 3

1.1.3 永磁同步电机调速系统的控制技术 4

1.2 永磁同步电机位置及速度估计方法研究现状 7

1.2.1 位置及速度估计的基本技术体系 8

1.2.2 位置及速度估计所涉及的关键技术 13

1.2.3 永磁同步电机无传感器控制的发展方向 16

1.3 本书主要内容 17

第2章 非线性状态观测器理论基础及永磁同步电机系统能观性分析 19

2.1 引言 19

2.2 非线性状态观测器理论基础 20

2.2.1 非线性状态观测器的基本概念 20

2.2.2 非线性状态观测器的设计方法 20

2.3 基于微分几何理论的永磁同步电机能观性分析 25

2.3.1 微分几何数学方法简介 25

2.3.2 非线性系统能观性基础 29

2.3.3 永磁同步电机系统局部能观性分析 30

2.3.4 永磁同步电机系统全局能观性分析 34

2.4 非线性系统能观性与构造状态观测器关系探讨 36

2.4.1 观测器存在性定理 36

2.4.2 数值仿真算例 37

2.5 本章小结 39

第3章 基于流形变换的非线性观测器设计 40

3.1 问题描述 40

3.2 自治系统的流形变换 42

3.2.1 系统的矩阵化描述 42

3.2.2 目标系统选定及相应流形变换 44

3.3 单输入单输出系统二阶流形变换 46

3.3.1 二次等价系统及其流形变换 46

3.3.2 线性部分能观测系统的正则形 48

3.3.3 线性部分不能观测系统的正则形 50

3.4 正弦波无刷直流电机基于流形变换观测器设计的初步展望 52

3.5 本章小结 53

第4章 基于非线性滑模观测器的永磁同步电机虚拟传感器设计 54

4.1 引言 54

4.2 滑模变结构控制原理 54

4.2.1 基本概念 55

4.2.2 鲁棒性及自适应性分析 58

4.2.3 静止逆变器实例仿真 60

4.3 基于扰动的滑模观测器设计 62

4.3.1 基本原理 62

4.3.2 设计方法 63

4.3.3 旋转式倒立摆扰动SMO设计 65

4.4 永磁同步电机虚拟位置／速度传感器设计 71

4.4.1 永磁同步电机简介 72

4.4.2 虚拟传感器设计 73

4.4.3 基于虚拟传感器的矢量控制仿真实验 78

4.5 本章小结 93

第5章 非线性高增益观测器设计及其在永磁同步电机位置与速度估计的应用 95

5.1 引言 95

5.2 NTOCF-HGO设计原理及结论 96

5.2.1 坐标变换设计基础 96

5.2.2 观测器设计及分析 99

5.2.3 算例数值仿真结论 103

5.3 基于NTOCF-HGO的位置及速度估计 105

5.3.1 永磁同步电机观测器设计及内核验证 105

5.3.2 速度估计及自适应增益律设计 112

5.3.3 位置估计及算法交联收敛证明 114

5.3.4 参数摄动状态估计鲁棒性分析 118

5.4 永磁同步电机无位置传感器运行仿真及实验 119

5.4.1 PMSM-SVC系统仿真及性能分析 119

5.4.2 PMSM-SVC物理实验及性能分析 128

5.4.3 本案优势及算法外环控制改进方向 130

5.5 本章小结 131

第6章 基于灰色近似分类支持向量机预测的永磁同步电机位置及速度估计 132

6.1 引言 132

6.2 理论基础 133

6.2.1 灰色预测基本理论及算法 133

6.2.2 近似分类支持向量机算法 138

6.3 转子位置及速度预测有效灰关联因子选定 143

6.3.1 永磁同步电机控制系统因子集组成及分类 143

6.3.2 SGMPH-15A1A2B型电机灰关联曲线测定 144

6.4 转子位置及速度灰色预测一般原理及算法步骤 146

6.4.1 转子位置实时灰色预测算法 146

6.4.2 转子速度实时灰色预测算法 147

6.4.3 仿真实验结论 148

6.5 引入近似分类支持向量机算法的转子位置信息提取 151

6.5.1 基于磁特性曲线相关度的分类方案 151

6.5.2 有限元分析法磁特性曲线簇样本数据获取 152

6.5.3 PSVMC-GMP算法设计及仿真实验 156

6.6 本章小结 161

第7章 电流控制器对观测算法适应性分析及控制器改进设计 162

7.1 引言 162

7.2 估计算法与系统其他要素关联性概念 163

7.2.1 PMSM-SVC关联建模 164

7.2.2 PMSM-SVC关联分析 168

7.3 电流控制器性能研究及其对估计算法适应性分析 170

7.3.1 PMSM-PID电流控制器特性 170

7.3.2 PMSM-PCC电流控制器特性 176

7.3.3 控制器对观测器适应性比较及仿真验证 187

7.4 本章小结 193

第8章 基于多分辨率小波分析的速度／位置估计预测电流控制器设计 194

8.1 引言 194

8.2 适应于PMSM-SVC两类小波控制器设计 194

8.2.1 小波控制器设计的基本原理及目的 194

8.2.2 小波基函数及分解级数选取原则 201

8.2.3 MRW-PID控制器设计及分析 205

8.2.4 MRW-PCC控制器设计及分析 207

8.3 基于小波硬软阈值折中消噪的观测器前置滤波 210

8.3.1 小波阈值消噪算法原理及步骤 211

8.3.2 小波硬软阈值折中消噪算法 212

8.3.3 小波硬软阈值折中消噪算例 212

8.4 改进后的PMSM-SVC对比仿真实验结果及分析 214

8.5 本章小结 218

参考文献 219