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1 绪论1

1.1 磁链与转矩控制2

1.1.1 基于Bang-Bang控制的改善方法3

1.1.2 基于空间矢量调制控制的改善方法4

1.2 磁链与转矩状态观测器6

1.2.1 低通滤波器的补偿方法7

1.2.2 非线性闭环观测器8

1.3 电机参数辨识8

1.3.1 参考模型自适应系统9

1.3.2 人工智能技术10

1.3.3 其他定子电阻估计方法10

1.4 无速度传感器技术10

1.4.1 基于状态方程的转速直接计算方法11

1.4.2 参考模型自适应方法的转速辨识方法13

1.4.3 基于闭环观测器的转速辨识方法14

1.4.4 不依赖于电机模型的转速估计方法14

2 三相异步电动机直接转矩控制技术16

2.1 直接转矩控制原理16

2.1.1 动态数学模型及转矩控制原理16

2.1.2 电压空间矢量与逆变器开关状态的关系17

2.2 基于六边形磁链轨迹的直接转矩控制19

2.3 基于圆形磁链轨迹的直接转矩控制20

2.4 本章小结22

3 三相异步电动机的矢量控制技术24

3.1 三相异步电动机的动态数学模型24

3.1.1 三相异步电动机在静止坐标系下的数学模型25

3.1.2 坐标变换和变换矩阵28

3.1.3 三相异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型30

3.1.4 三相异步电动机在两相同步旋转坐标系下的数学模型31

3.1.5 三相异步电动机在按转子磁场定向旋转坐标系下的数学模型32

3.2 矢量控制原理33

3.2.1 矢量控制技术思想33

3.2.2 矢量控制基本方程式33

3.2.3 三相异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统34

3.3 电压空间矢量脉宽调制技术35

3.3.1 SVPWM的基本原理36

3.3.2 SVPWM的控制算法38

3.4 本章小结40

4 逆解耦控制41

4.1 引言41

4.2 三相异步电动机逆解耦控制42

4.2.1 三相异步电动机调速系统的动态数学模型42

4.2.2 三相异步电动机逆模型的存在性43

4.2.3 电磁转矩与定子磁链的解耦控制45

4.2.4 解耦线性化系统的综合设计46

4.2.5 仿真实验46

4.3 基于BP神经网络的异步电动机逆模型48

4.3.1 基于神经网络的逆模型原理48

4.3.2 神经网络的BP算法49

4.3.3 仿真结果50

4.4 基于BP神经网络的逆解耦控制52

4.4.1 控制系统结构框图52

4.4.2 转矩与磁链控制设计54

4.4.3 仿真结果54

4.5 基于PCA-BP神经网络逆模型补偿的逆解耦控制56

4.5.1 逆模型的补偿原理56

4.5.2 控制系统结构框图57

4.5.3 基于PCA-BP神经网络补偿器设计57

4.5.4 仿真结果60

4.6 基于定转子电阻误差补偿的三相异步电动机自适应逆解耦控制64

4.6.1 基于MRAS的定转子电阻变化量估计原理64

4.6.2 自适应逆解耦复合控制系统70

4.6.3 仿真实验71

4.6.4 结论72

5 三相异步电动机滑模变结构与智能控制理论73

5.1 引言73

5.2 直接滑模变结构控制研究74

5.2.1 三相异步电动机调速系统的动态数学模型74

5.2.2 滑模变解耦控制器设计74

5.2.3 仿真实验77

5.2.4 结论81

5.3 基于逆解耦的滑模变结构控制研究81

5.3.1 基于逆解耦的伺服驱动系统模型81

5.3.2 滑模变结构控制器82

5.3.3 系统仿真与分析85

5.3.4 结论91

5.4 基于矢量控制的滑模变结构控制研究92

5.4.1 基于空间矢量调制模块的总体框架92

5.4.2 定子磁链定向的三相异步电动机数学模型93

5.4.3 基于矢量控制的滑模变结构设计94

5.4.4 抖振问题99

5.4.5 混合滑模变结构控制器的设计100

5.4.6 仿真结果101

5.5 基于定子磁链定向的三相异步电动机位置伺服控制102

5.5.1 三相异步电动机伺服系统的模型描述103

5.5.2 基于递归型神经网络的自适应控制103

5.5.3 仿真实验结果107

5.5.4 本章小结108

6 三相异步电动机定子磁链的状态估计109

6.1 定子磁链矢量定向原理109

6.2 定子磁链估计器数学模型110

6.2.1 定子磁链的U-I模型110

6.2.2 定子磁链的I-N模型111

6.2.3 定子磁链的U-N模型112

6.3 低通滤波器对定子磁链估计的影响113

6.4 可编程级联低通滤波器补偿114

6.4.1 补偿原理114

6.4.2 非线性跟踪－微分器115

6.4.3 基于可编程级联低通滤波器的定子磁链估计补偿方案117

6.5 仿真结果117

6.6 本章小结118

7 三相异步电动机参数辨识119

7.1 定子电阻参数的变化对定子磁链估计的影响119

7.2 定子电阻参数离线辨识方法123

7.2.1 基于直流实验法的定子电阻辨识124

7.2.2 新型定子电阻辨识方法128

7.2.3 仿真研究129

7.3 基于MRAS的电机参数辨识133

7.3.1 观测器模型的建立133

7.3.2 基于MRAS的辨识系统设计134

7.3.3 三相异步电动机参数辨识的仿真138

8 泵机组的状态估计理论142

8.1 泵机组运行工况的估计方法143

8.1.1 背景技术143

8.1.2 泵机组运行工况的估计原理143

8.1.3 技术方案145

8.1.4 实施效果146

8.2 轴流泵供水系统状态估计与控制147

8.2.1 轴流泵供水系统整体模型148

8.2.2 泵的扬程－流量特性149

8.2.3 基于聚类法的学习算法150

8.2.4 管路系统特性152

8.2.5 异步电动机电磁转矩特性152

8.2.6 泵的负载转矩特性153

8.2.7 仿真研究153

8.3 基于双神经网络的离心式水泵供水系统状态估计158

8.3.1 泵的特性方程158

8.3.2 泵系统的数学模型描述160

8.3.3 基于双神经网络的泵系统建模161

8.3.4 仿真验证162

参考文献166

附录A 电压空间矢量调制的法则178

附录B 定子电压与定子电流计算182

附录C 基于M/T法的测速原理183

附录D 空间矢量理论185

D.1 定子、转子磁通势空间矢量185

D.2 定子、转子电流空间矢量187

D.3 定子、转子电压空间矢量188

D.4 定子、转子磁链空间矢量189

D.5 定子、转子磁链空间矢量方程190

D.6 定子、转子电压空间矢量方程191

D.7 电磁转矩矢量方程193

附录E 定子、转子电感与稳态T型等效电路中各电抗关系194

附录F 基于李雅普诺夫的稳定性定理195

附录G 连续线性定常系统的正实性198

G.1 复变量的正实函数（矩阵）198

G.1.1 复变量函数的正实性定义198

G.1.2 复变量函数矩阵的正实性定义199

G.2 连续线性定常系统正性基本定理200

附录H 超稳定性理论202

H.1 超稳定性问题的提出202

H.2 超稳定性的定义203

H.3 超稳定性的基本定理203

附录I 逆系统理论基础205