第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 早期的研究 3
1.3 近期的研究 4
1.3.1 电磁场分析与计算 5
1.3.2 电动机的数学模型与参数计算 6
1.3.3 新型球形电动机的研究 7
第二章 运行原理与电磁模型 12
2.1 概述 12
2.2 运行原理 13
2.3 基本结构 15
2.4 三维旋转磁势 17
2.5.1 用方向余弦描述坐标变换 21
2.5 三维坐标系与坐标变换 21
2.5.2 用广义欧拉角描述坐标变换 23
2.5.3 三维坐标系 25
2.6 电磁模型 30
2.6.1 假定条件 30
2.6.2 电压方程与磁链方程 31
2.6.3 电磁转矩表达式 34
第三章 力学模型 36
3.1 概述 36
3.2 单刚体模型力学方程 37
3.3 简化单刚体模型力学方程 39
3.4 刚体系模型力学方程 41
3.5 斜坐标系中的动力学方程 44
3.5.1 单刚体模型动力学方程 44
3.5.2 有约束刚体系模型动力学方程 46
3.6 关于转矩矢量的分析 48
第四章 矢量控制理论 51
4.1 概述 51
4.2 磁场坐标系中的电磁模型 52
4.2.1 电压方程 53
4.2.2 磁链方程 55
4.2.3 电磁转矩表达式 56
4.2.4 矢量控制的约束条件 57
4.3 基于电流运算的矢量控制系统 59
4.3.1 转矩指令运算器 60
4.3.2 电流指令运算器 61
4.4 基于电压运算的矢量控制系统 62
4.5 状态观测器及其应用 65
5.1 概述 68
第五章 力学解耦控制与系统校正 68
5.2 力学解耦控制 69
5.2.1 控制对象模型 69
5.2.2 力学解耦控制策略 70
5.2.3 简化力学解耦控制 73
5.3 解耦控制系统的动态校正 74
5.4 耦合转矩对未解耦系统的影响 80
5.4.1 △mLr对γ轴输出角的影响 81
5.4.2 △mLa对γ轴输出角的影响 82
5.4.3 △α对γ轴输出角的影响 82
第六章 伺服系统设计 88
6.1 概述 88
6.2 硬件电路 89
6.2.1 主电路及泵升电压 90
6.2.2 位置检测电路 94
6.2.3 电流环 97
6.2.4 驱动电路 99
6.3 软件设计 103
6.4 抗干扰措施 107
6.4.1 硬件抗干扰措施 108
6.4.2 软件抗干扰措施 110
第七章 伺服系统仿真 112
7.1 概述 112
7.2 电磁参数测量 113
7.2.1 等效电路法 113
7.2.2 冲击检流计法 114
7.3 仿真模型 116
7.3.1 控制系统子模型 117
7.3.2 电流环子模型 119
7.3.3 电动机子模型 121
7.4 仿真结果与分析 122
第八章 电磁设计 133
8.1 概述 133
8.2 铁心数据 134
8.2.1 定子铁心数据 134
8.2.2 气隙δ与转子球外径Rr 135
8.2.3 定子槽分布与槽型 135
8.2.4 转子槽分布与槽型 137
8.3 磁路设计 137
8.3.1 各段磁路的截面积 138
8.3.3 铁心中的磁势 140
8.3.2 气隙有效长度 140
8.4 绕组设计 142
8.4.1 绕组线圈数 142
8.4.2 线圈匝数 143
8.4.3 绕组系数 144
8.5 参数计算 145
8.5.1 绕组电阻的计算 145
8.5.2 绕组互感与漏感 146
8.6 基本特性核算 148
8.6.1 感应电势 148
8.6.2 电磁转矩 148
8.7 电磁设计实例 150
8.7.1 铁心数据 150
8.7.2 磁路计算 152
8.7.3 绕组设计 155
8.7.4 参数计算 157
8.7.5 基本特性核算 159
第九章 磁场分析 161
9.1 概述 161
9.2 解析法计算三维电动机的磁场 162
9.3 数值计算模型 163
9.4 计算磁场分布 165
9.4.1 双标量位法 165
9.4.2 有限元离散法 167
9.5 四面体网格剖分法 170
9.6 磁场计算结果 171
9.7 电感参数的计算 177
9.8 电磁转矩的计算 177
参考文献 181