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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Rr135

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