现代机电驱动控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:198

译者:冼进 注解

出版时间:2009-4

价格:26.00元

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isbn号码:9787508447827

丛书系列:

图书标签:

• 机电驱动
• 电机控制
• 电力电子
• 自动化
• 控制工程
• 现代控制
• 工业控制
• 驱动技术
• 电气工程
• 传感器技术

好的，这是为您创作的图书简介，聚焦于电气工程、电力电子与现代控制理论的前沿交叉领域，但避开了“现代机电驱动控制技术”这一特定名称： --- 前沿电力系统与智能驱动：面向工业自动化的系统集成与优化 图书简介 本著作深入剖析了当代电力电子技术、先进电机驱动原理与复杂系统控制策略在高端制造、绿色能源和智能装备领域的深度融合与应用实践。全书立足于从电力变换的物理基础到高阶算法实现的完整技术链条，旨在为电气工程、自动化科学、机械电子工程等领域的科研人员、高级工程师和高年级学生提供一套系统、前瞻且具有极强工程指导性的参考资料。 全书结构严谨，内容涵盖了现代电力变换系统的最新进展、高性能伺服系统的设计精要，以及面向复杂工业环境的自适应与鲁棒控制方法。重点突破了传统电力传动与控制中遇到的瓶颈问题，尤其关注系统效率、动态响应速度、电磁兼容性（EMC）和运行可靠性等关键指标的全面提升。 第一部分：电力电子变换的核心理论与器件前沿 本部分聚焦于支撑现代驱动系统的基础——高性能电力电子变换器。 1.1 宽禁带半导体器件的革新与应用 详细介绍了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）功率器件的物理特性、优越性及其在不同拓扑结构中的具体应用。探讨了高频开关对系统设计带来的机遇与挑战，包括开关损耗的精确建模、热管理策略的优化，以及如何利用其超快开关特性来提升系统的功率密度和响应速度。特别讨论了 SiC MOSFETs 在大功率工业电机驱动中的可靠性验证方法。 1.2 先进调制策略与拓扑结构 系统梳理了脉冲宽度调制（PWM）技术的演进，重点阐述了空间矢量调制（SVM）在高动态性能要求下的精确实现，并引入了先进的近零电压切换（ZVS）/近零电流切换（ZCS）技术，以最大程度降低开关损耗。此外，对多电平变换器（如 T 型、飞嵌电容型）的拓扑结构进行了深入比较分析，探讨了其在降低输出谐波、提高系统电压等级和改善电磁兼容性方面的工程优势。 1.3 磁性元件的优化设计 电力电子系统的性能瓶颈往往出现在磁性元件（如变压器、电感器）上。本章结合电磁场有限元分析（FEA）方法，指导读者如何针对高频、高功率密度的设计需求，优化磁芯材料选择（如铁氧体、非晶合金）、绕组设计（如集肤效应、邻近效应的抑制）以及热量传导路径的优化，确保磁性元件在极端工作条件下的稳定性和低损耗特性。 第二部分：高性能电机驱动与精确建模 本部分深入探讨驱动系统的“核心部件”——电机的精确数学建模、参数辨识及其驱动策略的构建。 2.1 复杂电机系统的非线性建模 针对永磁同步电机（PMSM）和开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）等在工业中广泛应用的高性能电机，提出了考虑磁路饱和、温度漂移和非均匀气隙效应的精确非线性状态空间模型。详细介绍了基于有限元仿真和实验辨识相结合的方法，获取准确的电机参数集。 2.2 实时参数辨识与状态观测 在电机运行过程中，负载变化、温度波动会导致电机参数漂移。本章着重介绍了几种鲁棒的在线参数辨识算法，如基于扩展卡尔曼滤波（EKF）和自适应滤波的参数估计方法。同时，针对无法直接测量的转子位置和速度信息，提供了基于滑模观测器（SMO）和高频注入法的无传感器控制技术，确保了在传感器故障或成本敏感场合下的可靠运行。 2.3 磁场定向控制（FOC）的高级实现 系统阐述了 FOC 理论在 PMSM 驱动中的应用，并在此基础上引入了应对非理想工况的改进策略。内容包括：针对电流环的死区补偿技术、磁链观测器的优化设计以提高低速/零速性能，以及如何将高性能的磁场定向控制拓展到多相电机驱动系统，以提高功率密度和容错能力。 第三部分：面向不确定性的智能控制策略 本部分超越了经典的 PID 控制框架，聚焦于现代控制理论在应对复杂、时变、非线性驱动系统中的应用。 3.1 鲁棒控制与H-无穷控制 针对驱动系统易受外部扰动（如电网波动、机械冲击）和模型不确定性的影响，系统介绍了鲁棒控制的设计流程。重点解析了 $mathcal{H}_{infty}$ 控制器如何通过加权函数的设计，在保证系统稳定性的同时，实现对特定频率范围内的扰动抑制最优。提供了在电机驱动电流环和速度环中应用 $mathcal{H}_{infty}$ 设计的实例分析。 3.2 自适应与模型参考自适应控制（MRAS） 为了应对电机老化、负载特性变化等导致的系统参数显著变化，本章详细阐述了自适应控制器的原理。特别关注 MRAS 结构，它通过设计一个参考模型来指导在线参数估计，使控制器性能始终保持在预设的最优水平。书中通过对比传统自适应方法，论证了 MRAS 在驱动系统中的收敛速度与鲁棒性优势。 3.3 预测控制（MPC）在多约束优化中的应用 模型预测控制（MPC）是当前工业控制领域的热点。本部分详细讲解了 MPC 算法在电力电子和驱动控制中的核心思想：利用系统模型对未来有限时间步长进行优化求解。重点讨论了如何将电压约束、电流限制、转矩平滑等实际工程约束融入到优化目标函数中，实现对开关器件和电机性能的全局性、实时优化控制。 第四部分：系统集成、效率与可靠性工程 本部分关注于如何将上述理论和算法转化为高可靠、高效率的工业级产品。 4.1 驱动系统热-电-力耦合分析 现代驱动系统的高度集成化使得热管理成为关键。本章引入热-电-力（Thermo-Electro-Mechanical）耦合仿真方法，用于精确预测功率器件、电机绕组和散热结构的热点分布。基于分析结果，提出了创新的冷却系统设计方案，如微通道液冷技术在 IGBT/SiC 模块上的集成应用，以确保系统在额定电流数倍的瞬时过载条件下仍能安全运行。 4.2 电磁兼容性（EMC）的系统级设计 高频开关是电磁干扰（EMI）的主要来源。本书从源头控制的角度，系统阐述了降低 EMI 的设计原则，包括：合理的器件布局、优化开关时序以减小 $di/dt$ 和 $dv/dt$ 的峰值、合理设计直流母线旁路电容网络，以及针对性地设计输入/输出滤波器。书中提供了实用的 EMI 预测试和故障排查流程。 4.3 容错控制与系统冗余 针对高可靠性应用（如轨道交通、关键制造单元），本章探讨了驱动系统的容错设计。对于多相电机或多电平变流器，研究了在单相（或单模块）失效后，如何通过实时调整控制算法（如最小化冗余相电流或电压），使系统在降额模式下继续提供稳定服务，确保生产连续性。 --- 本书的价值定位： 本书不仅是理论的深度挖掘，更是工程实践的指南针。它致力于弥合电力电子学、自动控制理论与现代机械系统之间的知识鸿沟，为构建下一代高度集成化、高动态性能、高可靠性的工业驱动与自动化系统，提供了坚实的理论基石和详尽的设计蓝图。读者将能够掌握从器件选型到复杂算法部署的全方位知识体系。

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这本书的排版和字体选择都非常用心，阅读起来一点也不会感到疲劳。我对“机电一体化”这个概念一直抱有浓厚的兴趣，而“驱动控制”正是机电一体化中最关键的环节之一。我一直在思考，为什么有些设备的操作会如此流畅顺滑，而有些则显得生硬滞涩？这背后是否就是驱动和控制技术的差异所决定的？这本书会不会详细介绍各种类型的驱动器，比如PWM驱动、H桥驱动等等，以及它们各自的工作原理和优缺点？我更感兴趣的是，当我们需要实现一些复杂的运动轨迹，或者需要精确控制力度的场景时，比如精密仪器的操作、或者医疗设备的辅助，是如何通过软件和硬件相结合的方式来实现的？我希望这本书能提供一些实际的工程案例，说明如何将理论知识应用于解决实际的工程问题。例如，在设计一个自动化生产线中的传送带速度控制系统时，应该考虑哪些关键因素？如何设计一个能够精确控制机器人末端执行器运动的系统？这本书会不会在这方面提供一些实用的指导和经验？

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我之前接触过一些关于自动化和机器人技术的书籍，但总感觉它们更侧重于宏观的系统集成或者是具体的编程实现。而这本书的标题——“现代机电驱动控制技术”，听起来似乎更深入到“驱动”和“控制”这两个核心环节，这正是我目前非常想要深入了解的领域。我想知道，在设计一个高性能的机电设备时，选择合适的驱动器和设计出最优的控制策略，究竟有多么重要？这本书会不会探讨不同类型电机（例如直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机等）的特性差异，以及它们各自适合的应用场景？我更关注的是，在面对动态变化的负载、外部干扰或者复杂的任务需求时，机电驱动系统是如何通过精密的控制算法来保证稳定性和精确性的？比如，在工业生产线上，机器人手臂的每一次精准抓取，或者高速运转的生产设备能否在毫秒级的时间内完成动作，这些背后是否都隐藏着这本书中所介绍的“现代控制技术”？我希望能看到一些关于PID控制、模糊控制、神经网络控制等先进控制方法的介绍，以及它们在实际机电系统中的应用案例，最好能有相关的仿真或者实验数据作为支撑，这样会非常有说服力。

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这本书的装帧设计非常有质感，纸张的触感也很舒适，拿到手里就让人有一种想要认真阅读的冲动。我一直对那些能够让机器“听话”并做出复杂动作的技术感到着迷，而“机电驱动控制”无疑是这一切的核心。我很好奇，书里会不会深入讲解电机的数学模型，以及如何根据这些模型设计出能够精确控制电机转速、位置和力矩的算法？在现代工业中，效率和精度是衡量一个系统好坏的重要标准，而这一切都离不开精准的驱动控制。我特别想了解，在一些极端的工作环境下，比如高温、低温、或者有强磁场干扰的情况下，机电驱动控制系统是如何保证其鲁棒性和可靠性的？这本书会不会介绍一些故障诊断和安全冗余的设计理念？我曾经看过一些关于智能制造的介绍，其中机器人的柔性生产和协同作业给我留下了深刻的印象，这背后必然需要极其先进的驱动控制技术来支撑。我希望能在这本书中找到一些关于这些前沿技术在理论层面的解释，比如如何实现多轴联动控制，如何进行力觉反馈和阻抗控制等等。

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这本书的封面设计给我一种既专业又充满活力的感觉，深蓝色的背景搭配银白色的字体，透露出技术书籍应有的严谨，但又隐约能感受到机电一体化带来的那种动感和创新。我拿到书的时候，就迫不及待地翻阅了一下目录，虽然我对“机电驱动控制”这个方向不是特别熟悉，但感觉它涵盖的范围相当广泛，从基础的电机原理，到复杂的控制算法，再到实际的应用案例，似乎都触及到了。我尤其对其中关于“智能感知”和“自适应控制”的部分产生了浓厚的兴趣。在日常生活中，我们接触到的很多设备，比如无人机、智能家居、甚至是汽车的自动驾驶，都离不开这些先进的技术。我一直在思考，这些“看不见”的控制系统是如何实现如此精准高效的操作的？这本书会不会解答我的疑惑，让我对这些科技产品背后的“智慧”有更深入的理解？我期待它能用清晰易懂的语言，结合生动的图例，将抽象的理论知识具象化，让我这个非专业人士也能窥探到现代机电驱动控制的精妙之处。总而言之，这本书给我留下了极好的第一印象，我非常期待在接下来的阅读中，能够收获满满的知识和启发。

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书的整体风格给我一种严谨而不失活泼的感觉，封面上“现代”和“技术”的字样，预示着这是一本紧跟时代潮流的书籍。我一直觉得，现代科技的许多突破都源于对基础原理的深刻理解和创新应用，而机电驱动控制技术正是连接了“电”与“机械”的关键桥梁。我特别好奇，这本书会不会深入探讨数字信号处理器（DSP）和微控制器（MCU）在机电驱动控制中的作用，以及它们如何实现复杂的实时计算和数据处理？我一直想了解，在新能源汽车、航空航天、或者高端装备制造等领域，对机电驱动控制技术有着怎样的特殊要求？这本书会不会介绍一些在这个背景下涌现出的新概念、新方法，例如机器学习在驱动控制中的应用，或者基于模型的预测控制？我希望能在这本书中找到一些关于如何提升系统性能、降低能耗、以及提高可靠性的方法论，从而让我对这些高科技产品背后的“内功”有更全面的认识。

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