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| 編輯推薦： |
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《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）是国内研究感应电机模型预测控制方面知名专家张永昌教授的心血力作！
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| 內容簡介： |
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模型预测控制是近些年在交流电机控制领域兴起的一种高性能闭环控制技术，具有概念简单、多变量控制和动态响应快等优点，得到了国内外学者的广泛关注。《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）系统介绍了作者近年来在感应电机高性能控制方面的研究成果，包括矢量控制、直接转矩控制和模型预测控制，其中模型预测控制是全书的重点内容。《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）首先介绍了感应电机高性能控制中的共性问题，包括逆变器非线性补偿、电机参数辨识和磁链观测器设计等内容，在其基础上介绍了磁场定向矢量控制、直接转矩控制等传统控制策略，在第3部分则对模型预测控制进行了详细介绍。《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）突破了有限状态集模型预测控制的理论局限，提出了多矢量模型预测控制的系统思想和框架，并解决了其计算量大、权重优化设计、参数鲁棒性、稳态性能和变开关频率等问题。另外，《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）还将无速度传感器控制、弱磁控制以及三电平拓扑和模型预测控制相结合，提高了模型预测控制工程应用价值。*后，《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）还介绍了基于模型的设计思想和方法，实现了从概念仿真到代码生成的快速开发。《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）不仅包括理论分析和设计，还配有详细的仿真结果和经作者亲自验证过的实验结果以及大量翔实的数据图表，方便读者深入分析和验证。《感应电机模型预测控制》（电气自动化新技术丛书）可作为电力电子与电力传动专业高年级本科生和研究生的参考书，也可供电机控制领域的科研工作者和应用开发人员参考。
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| 目錄：
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前言
第1部分绪论和基础知识
第1章概述1
1.1研究背景及意义1
1.2高性能感应电机控制策略简述2
1.2.1矢量控制2
1.2.2直接转矩控制2
1.2.3模型预测控制3
1.2.4无速度传感器控制5
1.3本书主要内容6
第2章三相感应电机数学模型9
2.1三相静止坐标系下的数学模型9
2.2三相系统的空间矢量描述10
2.3两相坐标系下感应电机的数学模型13
2.4电机参数及常用公式14
2.5本章小结16
第3章高性能电机控制中的基本问题17
3.1逆变器非线性特性辨识与补偿17
3.2电机参数辨识19
3.3磁链观测器23
3.3.1传统磁链观测方法23
3.3.2全阶观测器24
3.3.3转速自适应律25
3.3.4观测器的离散化26
3.3.5增益矩阵设计28
3.4本章小结32
第2部分传统控制策略
第4章磁场定向矢量控制34
4.1基本原理34
4.2电流调节器设计35
4.2.1线性PI调节器设计36
4.2.2复矢量调节器设计38
4.2.3离散域调节器设计40
4.3外环调节器设计42
4.3.1磁链环设计42
4.3.2转速环设计43
4.4仿真和实验结果44
4.4.1仿真结果44
4.4.2实验结果46
4.5本章小结49
第5章直接转矩控制50
5.1直接转矩控制概述50
5.2单矢量直接转矩控制50
5.2.1基本原理51
5.2.2仿真结果52
5.2.3实验结果53
5.3双矢量直接转矩控制54
5.3.1基本原理54
5.3.2仿真结果56
5.3.3实验结果57
5.4考虑转速影响的双矢量直接转矩控制58
5.4.1转速变化对转矩斜率的影响58
5.4.2新型占空比计算方法59
5.4.3仿真和实验结果61
5.5本章小结64
第3部分模型预测控制
第6章传统模型预测控制65
6.1模型预测控制概述65
6.2模型预测转矩控制66
6.2.1基本原理66
6.2.2计算简化67
6.2.3控制延迟补偿68
6.2.4起动电流抑制68
6.2.5仿真和实验结果69
6.3本章小结71
第7章无权重系数模型预测控制72
7.1模型预测磁链控制72
7.1.1基本原理72
7.1.2仿真和实验结果74
7.1.3磁链控制与转矩控制的实验对比76
7.2级联式模型预测控制78
7.2.1级联模型预测控制78
7.2.2广义级联模型预测控制79
7.2.3仿真对比80
7.2.4实验对比82
7.3本章小结87
第8章鲁棒模型预测控制88
8.1鲁棒模型预测控制策略概述88
82基于超局部模型的无模型预测电流控制89
8.3基于扩张状态观测器的无模型预测电流控制90
8.4实验对比92
8.4.1动态性能92
8.4.2稳态性能93
8.4.3参数鲁棒性94
8.5本章小结100
第9章双矢量模型预测控制101
9.1双矢量模型预测控制介绍101
9.1.1传统双矢量预测转矩控制101
9.1.2改进双矢量预测转矩控制102
9.1.3广义双矢量预测转矩控制102
9.1.4广义双矢量预测磁链控制104
9.1.5开关点优化预测磁链控制105
9.2仿真和实验结果106
9.2.1仿真结果106
9.2.2实验结果112
9.3性能比较和量化分析117
9.3.1双矢量MPC之间的对比117
9.3.2双矢量MPC与传统方法的对比118
9.4本章小结122
第10章三矢量模型预测控制123
10.1三矢量模型预测控制概述123
10.2开关点优化模型预测磁链控制123
10.2.1整体框图123
10.2.2矢量选择124
10.2.3矢量占空比优化124
10.2.4仿真结果125
10.2.5实验结果126
10.3基于SVM的模型预测磁链控制127
10.3.1整体框图127
10.3.2电压参考值计算127
10.3.3基于固定矢量合成的SVM128
10.3.4仿真结果130
10.3.5实验结果131
10.4统一多矢量模型预测控制132
10.4.1控制框图132
10.4.2定子磁链无差拍控制132
10.4.3单矢量MPC133
10.4.4双矢量MPC134
10.4.5广义双矢量MPC135
10.4.6仿真结果136
10.4.7实验结果138
10.5本章小结143
第11章无速度传感器运行及弱磁控制144
11.1无速度传感器控制144
11.1.1基本原理145
11.1.2仿真结果149
11.1.3实验结果150
11.2弱磁区模型预测控制152
11.2.1弱磁控制概述152
11.2.2恒功率区弱磁控制152
11.2.3恒电压区弱磁控制156
11.3本章小结159
第12章三电平模型预测控制160
12.1三电平逆变器原理160
12.1.1数学模型160
12.1.2中点电位波动原因162
12.1.3调制策略164
12.2三电平模型预测转矩控制171
12.2.1状态预测172
12.2.2目标函数172
12.2.3仿真结果173
12.3三电平模型预测磁链控制175
12.3.1基本原理175
12.3.2优化矢量表176
12.3.3权重系数调试178
12.3.4实验验证178
12.3.5无速度传感器运行183
12.4基于SVM的模型预测控制187
12.4.1模型预测磁链控制187
12.4.2模型预测电压控制191
12.4.3实验结果对比分析195
12.5本章小结199
第13章感应电机调速系统设计过程200
13.1硬件设计200
13.2软件设计201
13.2.1仿真框架202
13.2.2实验框架203
13.2.3代码自动生成及程序执行时间204
13.3本章小结205
第14章展望206
参考文献207
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| 內容試閱：
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前言
感应电机具有容量大、调速范围宽、结构坚固耐用、维修容易等优点，在现代工业中得到了极为广泛的应用。目前，感应电机变频驱动装置正向着高转速、大容量、高效率、高可靠性以及双向能量流动方向发展，在《中国制造2025》和工业40中的先进制造与高端装备领域发挥着重要作用。高性能控制技术是现代交流变频系统的关键技术，其性能指标代表着装备制造领域的技术先进水平，为世界各国所竞相发展。
传统的矢量控制 空间矢量调制技术在现代交流变频系统取得了巨大成功，但级联式的控制结构以及控制和调制割裂设计的思想限制了系统的极限动态响应，难以保证系统的全局最优稳态性能。直接转矩控制虽然结构简单，但存在输出转矩脉动大、低速性能差以及开关频率不固定等问题。随着微处理器计算能力的快速提高，一些更加高级和复杂的控制理论和算法也被引入到交流传动中。模型预测控制就是近年来在电力电子和电力传动领域得到广泛关注和研究的先进控制策略之一。由于其天然的多变量控制、控制目标灵活和动态响应快以及在线优化、滚动实施等特点，模型预测控制有可能取得比现有矢量控制和直接转矩控制更优异的动、静态性能，在未来电气传动领域具有广阔的应用前景，甚至被认为是交流电机控制领域的下一代控制方法。
在国家自然科学基金项目编号51577003，51207003 和北京市自然科学基金项目编号3162012等项目的资助下，作者近年来在交流电机模型预测控制领域进行了深入研究和探索，取得了一批原创研究成果，尤其是突破了传统单矢量模型预测控制的理论局限，提出并建立了多矢量模型预测控制的系统思想和框架，在维持传统方法优点的同时极大提高了系统的稳态性能，不仅丰富和完善了模型预测控制的理论体系，而且提高了其实用价值。
本书共有14章，具体各章内容安排如下：第1～3章是绪论和基础知识，对感应电机的数学模型和高性能电机控制中的共性问题进行了介绍；第4～5章介绍了传统的磁场定向矢量控制和直接转矩控制；第6～12章是本书的重点内容，在介绍传统模型预测控制的基础上，研究了无权重系数模型预测控制、鲁棒模型预测控制、双矢量和三矢量模型预测控制，以解决权重系数设计、参数鲁棒性、稳态性能和变开关频率等问题，最后介绍了基于无速度传感器技术和三电平拓扑的模型预测控制，提高了其实用价值；第13章介绍了基于模型设计思想的软件开发方法及硬件平台；第14章则对模型预测控制在电机控制中的前景进行展望。
本书由张永昌撰写。在撰写本书的过程中，杨海涛博士协助校对了第4、11、12和13章。另外，在作者实验室学习和工作过的研究生对本书也做出了很大的贡献，他们是张博越、白宇宁、夏波和李政学，在此一并表示感谢。
本书可供电机控制领域的科研工作者和工业实践开发人员参考，也可以作为电力电子与电力传动专业高年级本科生和研究生的参考书。由于作者水平有限，且编写时间仓促，而交流电机闭环控制尤其是模型预测控制技术仍在快速发展之中，故书中难免存在不当甚至是错误之处，敬请广大读者批评指正。
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