Regelung elektrischer Antriebe pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Werner Leonhard

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2000-6-7

价格:USD 139.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540671794

丛书系列:

图书标签:

• 电气驱动
• 电机控制
• 电力电子
• 控制系统
• 自动化
• 电气工程
• 工业驱动
• 变频器
• 伺服系统
• 电机理论

德语技术文献：面向实践的电力驱动系统控制 书名（虚拟）： Fortschrittliche Regelungskonzepte in der Leistungselektronik und Elektrischen Maschinen 目标读者： 本书旨在服务于电气工程、自动化技术、机电一体化领域的专业工程师、研究人员，以及在校的高年级本科生和研究生。它尤其适合那些需要深入理解现代电力电子变流器与电动机系统复杂耦合行为，并致力于开发高性能、高可靠性控制策略的实践工作者。 内容概述： 本书全面且深入地探讨了当代电力驱动系统（Electric Drive Systems, EDS）中的先进控制理论与工程实践。现代驱动系统已远超简单的开环或PID控制范畴，它要求精确处理非线性、时变特性，并集成故障诊断与容错能力。本书的架构设计遵循从基础理论到尖端应用的递进逻辑，确保读者能够系统地掌握从硬件接口到高级算法实现的完整知识链。 第一部分：基础理论与系统建模 本部分为后续高级控制奠定坚实的数学和物理基础。 第1章：电力电子与电机系统的耦合基础 详细阐述了功率半导体器件（IGBT, MOSFET）的工作特性及其在逆变器拓扑结构（如电压源型逆变器 VSI、电流源型逆变器 CSI）中的应用。重点分析了开关过程中的非理想效应，如开关损耗、电压/电流谐波。在电机侧，深入探讨了同步电机（PMSM）、异步电机（Induction Machine, IM）的瞬态及稳态数学模型，特别是基于$alphaeta$坐标系和$dq$旋转坐标系下的矢量表示法，为后续的解耦控制提供精确的动态模型。 第2章：经典控制方法的局限性与现代控制的引入 回顾了传统的PI（比例-积分）控制在电流环和速度环中的应用及其在处理强耦合、强非线性负载时的局限性，例如参数敏感性、带宽限制和稳态误差问题。引入了现代控制理论的核心概念，如状态空间表示、可观测性与可控性分析，并简要概述了鲁棒控制、自适应控制的基本框架，为理解后续的先进算法做好铺垫。 第二部分：高精度电流与磁链控制 电流控制是所有现代电力驱动性能的基石。本部分专注于实现快速、无谐波的电流和磁链跟踪。 第3章：空间矢量调制（SVM）的高级技术 超越基础的零矢量选择，本章深入探讨了改进型SVM（如零矢量优化、电压空间矢量合成的非对称调制）。重点分析了低频运行下的共模电压抑制（Common-Mode Voltage Suppression）策略及其对轴承电流的影响。引入了共轭空间矢量调制（CSVM）和无源开关模式（Passive Switching Mode）的概念，以期在保持电流质量的同时降低开关损耗。 第4章：面向动态性能的电流环设计 详述了在$dq$坐标系下设计快速电流控制器的技术。对比了传统PI控制与预测电流控制（Predictive Current Control, PCC）的性能差异。PCC部分详细讲解了基于有限集模型的预测控制（Finite Control Set MPC）的推导过程，包括成本函数的设计、开关扇区的划分，以及如何通过引入虚拟电压矢量的扩展MPC方法来提高控制的鲁棒性和开关频率的稳定性。 第5章：电机磁链观测与磁场定向（Field Orientation） 在不依赖精确转子位置传感器的条件下，实现精确的磁链观测至关重要。本章系统地比较了滑模观测器（Sliding Mode Observers, SMO）、卡尔曼滤波器（Kalman Filter, KF）及其扩展形式（如扩展卡尔曼滤波器 EKF）在高速、低速以及零速区间的磁链估计性能。重点讨论了如何设计适用于高频开关噪声环境下的观测器参数，以确保磁场定向（FOC）算法的稳定运行。 第三部分：先进速度与位置控制策略 速度和位置控制是实现驱动系统高动态性能和精确轨迹跟踪的核心。 第6章：鲁棒速度控制与扰动抑制 针对外部负载扰动和模型不确定性，本章重点介绍了$H_{infty}$控制在速度环中的应用。详细推导了如何将$H_{infty}$控制设计为一个基于环路整形（Loop Shaping）的速度控制器，以在给定频率范围内优化对外部扰动的抑制能力，同时保证闭环系统的稳定性裕度。 第7章：非线性控制方法在驱动中的应用 深入探讨了滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）在速度和位置控制中的应用。分析了SMC对抗参数不确定性的强大能力，并着重讨论了如何缓解传统SMC中普遍存在的颤振现象（Chattering）。介绍了高阶滑模控制（Higher-Order SMC, HOSMC）和基于滑模观测器的自适应控制，以实现平滑且快速的轨迹跟踪。 第8章：无速度传感器控制（Sensorless Control）的深入研究 针对成本敏感和高可靠性应用场景，本部分全面分析了无传感器技术。除了对基于观测器的磁链估计外，重点讲解了高频信号注入法（High-Frequency Signal Injection）。详述了如何在不同电机拓扑（如PMSM和SCRM）中设计合适的注入信号（正弦、方波或随机信号），并利用同步解调技术精确提取低速和零速下的转子位置信息。 第四部分：系统集成、优化与未来趋势 本部分关注如何将理论算法转化为实际工程中的高效、可靠系统，并展望了新兴技术方向。 第9章：驱动系统的安全与容错控制（FTC） 讨论了在关键工业应用中，驱动系统必须具备的故障处理能力。系统分析了常见的故障模式，如开关管短路/开路、传感器失效。详细介绍了有源/无源重构策略，例如在单相桥臂失效后，如何通过改变调制策略（如利用中线点）实现部分驱动能力恢复（Partial-Drivability）的容错控制算法。 第10章：参数化控制与在线自适应 面对电机老化、温度漂移导致的参数变化，本章探讨了在线辨识与自适应控制的集成。详细阐述了基于递推最小二乘法（RLS）的在线电阻和电感参数估计算法，并将其反馈至PI或$H_{infty}$控制器中，实现增量自适应控制，确保系统在长期运行中维持最优性能。 第11章：面向工业4.0的下一代驱动技术 本章展望了驱动控制的前沿发展，包括数字孪生（Digital Twin）在驱动系统建模、测试与优化中的应用。探讨了基于模型预测控制（MPC）的简化与快速实现，以及在边缘计算平台上部署实时控制算法的可行性，以应对未来智能制造对柔性和实时性的更高要求。 本书特点： 理论深度与工程实践的平衡： 每个章节的理论推导后，均附带详细的Simulink/MATLAB仿真验证实例和对实际硬件实现中的注意事项的讨论。 聚焦现代拓扑： 内容高度侧重于永磁同步电机（PMSM）和先进变流器结构（如三电平、级联H桥）的控制问题。 强调鲁棒性： 专门章节用于处理模型不确定性、参数变化和外部干扰，确保控制系统在真实工业环境中的可靠性。 通过阅读本书，读者将能够设计、实现和优化下一代高性能、高可靠性的电力驱动系统，为电动汽车、工业自动化和可再生能源接入等领域提供坚实的技术支撑。

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这本书的封面设计就透着一股沉静的气息，深邃的蓝色搭配着简洁的银色字体，仿佛预示着其中蕴含着严谨而深奥的知识。我一直对电动驱动系统非常着迷，尤其是那些能够精确控制速度、扭矩甚至位置的系统。每次看到工业机器人手臂的灵巧舞动，或是电动汽车平稳加速时的力量感，我都会好奇其背后的“大脑”是如何运作的。我特别希望这本书能够深入浅出地讲解这些驱动系统的基本原理，比如直流电机和交流电机的不同工作模式，以及它们在实际应用中各自的优势和局限性。此外，我非常关注控制策略的部分，比如PID控制器是如何实现的，它又在多大程度上影响着系统的动态响应和稳定性。如果书中能提供一些不同控制算法的比较分析，并辅以图表和简单的数学模型来辅助理解，那将是再好不过了。对于初学者来说，清晰的图示和实例是理解复杂概念的关键，我期待这本书能在这方面做得出色，而不是堆砌晦涩难懂的公式。

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我是一名对现代工程技术充满热情的学生，而《Regelung elektrischer Antriebe》这个书名，立刻吸引了我的注意。我一直对电动机如何被精确地控制以完成各种复杂的任务感到着迷，从家电到工业生产线，无处不见它们的身影。我非常希望这本书能够从最基础的概念开始，循序渐进地讲解电力驱动系统的构成，比如电源、控制器和执行器之间的关系。尤其重要的是，我渴望了解不同类型的控制器是如何工作的，特别是那些能够实现精确速度和扭矩控制的算法。书中是否会提供一些关于反馈机制的详细解释，比如传感器是如何测量电机速度和位置，以及这些信息是如何被用来调整控制信号的？如果书中能包含一些实际的应用案例，比如在电动汽车、机器人或自动化生产线中，驱动系统是如何发挥作用的，那对我来说将非常有帮助。清晰的图示和简洁的语言将是帮助我理解这些复杂概念的关键。

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这本书的名字《Regelung elektrischer Antriebe》就像打开了一扇通往未知领域的大门，激起了我极大的探索欲望。我一直对工业自动化中的各种驱动设备充满好奇，特别是那些能让重型机械以惊人的精度进行操作的系统。我想了解的是，这本书是否会深入探讨不同类型电机的特性，例如同步电机、异步电机以及直流无刷电机，它们各自的工作原理和在不同工业场景下的适用性。我尤其希望看到关于电机故障诊断和预测性维护的内容，因为在生产线上，任何一个驱动单元的意外停机都可能导致巨大的损失。书中是否会提供一些关于如何通过监测电机运行参数（如电流、电压、温度）来提前预警潜在故障的方法？另外，对于一些复杂工况下的驱动控制，比如变负载、变速度的连续运行，书中是否会提供一些有效的控制策略，以确保系统的平稳性和高效性？

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这本书的名字《Regelung elektrischer Antriebe》乍一听，就充满了技术深度，让我联想到那些在实验室里堆满仪器的严谨研究场景。我一直对电力电子技术在驱动系统中的应用特别感兴趣，比如变频器是如何通过改变电压和频率来控制交流电机的速度的。这本书能否深入探讨这些电力电子器件的拓扑结构和控制原理？例如，IGBT和MOSFET在其中扮演的角色，以及它们在不同应用场景下的选型考量。我特别希望书中能有关于功率因数校正（PFC）和滤波技术的讨论，因为这对于提高能源效率和减少电磁干扰至关重要。另外，如果能涉及一些先进的控制方法，比如模糊控制、神经网络控制，或者模型预测控制（MPC）在电机驱动中的应用，那就更具前瞻性了。我想了解这些高级控制策略是如何克服传统PID控制的不足，实现更优化的性能。同时，对系统安全性和可靠性的探讨，比如过载保护、短路保护等，也是我非常关心的一部分。

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对于我这样一位在自动化领域摸爬滚打了多年的工程师来说，理解并掌握先进的驱动系统控制技术是持续进步的关键。《Regelung elektrischer Antriebe》这个书名，让我对其中可能涵盖的精细控制方法充满了期待。我特别想知道书中是否会深入讲解伺服驱动器的工作原理，特别是那些用于高精度定位和运动控制的系统。例如，如何实现零速下的高扭矩输出，以及在动态负载变化时如何保持精确的位置和速度。书中关于编码器和解析器的信息，以及它们如何反馈实时数据给控制器，也是我非常关注的内容。此外，我一直在寻找关于电机参数辨识和在线自适应控制的资料，希望这本书能提供一些实用的方法和案例。现代驱动系统越来越倾向于集成化和智能化，书中是否会提及一些关于总线通信协议（如CANopen、EtherCAT）在驱动系统组网中的应用，以及如何通过这些协议实现分布式控制和远程监控？

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