具体描述
《变频变流技术》主要内容包括：通用变频器的工作原理，变频器的参数设定和功能选择，变频器的安装、调试与维护，通用变频器应用实例，通用变频器技能实训等。可作为技师学院维修电工专业教材，也可作为维修电工技师培训教材。
机械动力系统的智能控制与优化设计 内容简介 本书深入探讨了现代机械动力系统中，如何通过先进的控制策略实现高效能、高精度和高可靠性的运行。全书内容紧密围绕机电一体化、智能传感以及复杂系统建模与辨识展开，旨在为工程技术人员和高年级本科生、研究生提供一套系统、前沿且实用的理论框架与工程实践指导。 第一部分：现代机械动力系统基础理论与建模 本部分首先回顾了经典机械动力学原理，包括刚体动力学、振动学以及摩擦力学在实际工程中的应用。重点阐述了如何构建精确的非线性多自由度系统数学模型。 1.1 复杂机械系统的建模方法论 详细介绍了拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程在建立复杂机构（如多连杆机械臂、齿轮传动系统）动力学模型中的应用。特别关注了柔性部件对系统动态特性的影响，引入了模态分析和有限元分析（FEA）在预估结构振动特性中的作用。 1.2 机械系统参数辨识与在线估计 针对实际运行中参数漂移和不确定性问题，本书系统性地介绍了参数辨识技术。涵盖了基于最小二乘法的离线辨识、扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在系统状态和参数在线估计中的具体实现。讨论了如何利用实验数据对模型进行修正和验证，确保模型与物理实际的高度一致性。 1.3 机电耦合效应分析 深入剖析了电机（如永磁同步电机、步进电机）与机械负载之间的电磁-机械耦合机制。建立了考虑电磁转矩波动、齿槽转矩以及机械阻尼变化的耦合模型，为后续的高精度控制打下坚实基础。 第二部分：高精度运动控制与伺服技术 本部分聚焦于实现对机械系统精确轨迹跟踪和姿态保持的核心技术——先进伺服控制。 2.1 经典与现代控制理论回顾 复习了PID控制在机械系统中的应用局限性，并详细阐述了线性二次型调节器（LQR）、$mathcal{H}_{infty}$控制等现代控制方法在提高系统鲁棒性和抗干扰能力方面的优势。对于高速运动中的伺服系统，引入了基于状态观测器的设计。 2.2 鲁棒控制策略的设计与实施 重点介绍了滑模控制（SMC）及其在处理不确定性和外部扰动时的强大能力。对SMC中的抖振现象进行了深入分析，并提出了基于指数趋近律和SMC的混合控制方案以提高跟踪精度。同时，探讨了自适应控制在系统参数未知或变化的场合下的应用潜力。 2.3 轨迹规划与前馈补偿技术 高质量的运动控制不仅依赖于反馈，更依赖于精确的前馈补偿。本书详细阐述了S曲线、多项式曲线等平滑轨迹生成算法，并引入了基于系统模型的逆动力学前馈技术，用以消除已知的系统惯性、重力和科氏力等对跟踪精度的影响。 第三部分：智能决策与优化控制 随着计算能力的提升，将人工智能技术融入传统控制系统成为必然趋势。本部分探讨了如何利用学习和优化算法提升控制性能和系统自主性。 3.1 模糊逻辑与专家系统在故障诊断中的应用 讨论了如何构建基于专家规则和模糊推理的机械故障诊断系统。通过实时监测关键传感器的信号（如电流、振动、温度），系统能够对早期故障进行定性判断和初步定位，辅助维修决策。 3.2 强化学习在复杂系统控制中的探索 针对传统控制方法难以优化的复杂非线性耦合系统（如高维度机器人或复杂机床），本书引入了深度强化学习（DRL）的基本框架。重点介绍了Q-Learning和Actor-Critic算法在试错学习过程中，如何自主发现最优的控制策略，以实现能耗最小化或任务完成时间的缩短。强调了仿真环境构建与Sim-to-Real迁移的关键技术点。 3.3 运动系统优化设计与节能控制 在确保性能的前提下，实现节能是现代工业设计的重要目标。本章探讨了基于模型预测控制（MPC）的优化控制方法。MPC能够提前预知系统的未来动态，并在约束条件下（如最大扭矩、温度限制）求解最优控制序列，有效降低了系统运行过程中的能量消耗。 第四部分：关键部件的先进驱动与控制 本部分将理论应用于实际的驱动和执行机构，重点关注高动态性能要求的部件。 4.1 高性能电机驱动系统 深入分析了永磁同步电机（PMSM）的矢量控制（FOC）技术。详细介绍了如何精确解耦磁场定向控制中的电流环、速度环设计，以及如何利用高频注入法或观测器来估计转子位置，以提高低速和零速时的控制精度。 4.2 电动执行机构的摩擦补偿与死区消除 探讨了在机械系统中普遍存在的摩擦力（如库仑摩擦、Stribeck效应）和执行器死区问题。介绍了基于观测器和补偿环节（如Backstepping或Inverse Control）的设计，以消除这些非线性因素对高精度运动控制带来的负面影响。 4.3 机床进给系统与误差补偿 针对数控机床等精密设备，详细分析了螺纹副反向间隙、导轨摩擦以及热误差对加工精度的影响。介绍了如何结合激光跟踪仪等精密测量手段，利用误差模型对驱动信号进行实时补偿，从而将系统的静态和动态精度推向新的高度。 本书内容结构严谨，理论阐述与工程实例相结合，配备了大量的数学推导和仿真验证案例，旨在为读者提供一个全面、深入且具有极高工程实践价值的机械动力系统智能控制与优化设计的参考指南。
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