具体描述
随着新材料、机电一体化、电力电子、计算机、控制理论等各种相关新技术的快速发展，永磁同步电机控制系统已经开拓了很广泛的应用领域，能够实现高速、高精度、高稳定度、快速响应、高效节能的运动控制。为此．本书尝试探讨永磁同步电机控制系统的控制方法、控制手段、实现的结果，设想与读者一起为永磁同步电机更广泛的应用做贡献。
好的，这是一份关于《永磁同步电机控制系统》以外主题的图书简介，旨在满足您提出的要求，提供详细内容且不提及原书信息。 --- 书籍简介：《智能制造时代的工业机器人视觉导航与运动规划》 第一部分：新工业范式下的机器人自主导航 随着工业4.0浪潮的深入推进，智能制造已不再是单纯的自动化，而是强调柔性、高效与自主决策。在这一背景下，工业机器人已从传统的重复性任务执行者，向具备环境感知、自主决策和动态适应能力的智能体演进。本书聚焦于实现这一演进的关键技术核心：机器人视觉导航与运动规划。 本书首先深入探讨了现代工业环境中传感器技术的发展与融合。传统的定位方法（如基于编码器的死区积分）在面对复杂、动态的生产线时显得力不从心。为此，我们详细阐述了基于激光雷达（LiDAR）、深度相机（如ToF和结构光）以及高精度视觉传感器的数据采集、预处理与融合技术。重点分析了如何通过多传感器数据协同，构建高保真、实时的环境三维点云地图，为机器人的后续决策提供坚实的基础。 第二部分：基于深度学习的环境感知与语义理解 仅仅拥有几何地图是不够的，智能机器人必须理解其工作空间的“含义”。本书的第二部分着重于环境感知与语义理解，这是实现高级自主性的前提。 我们首先介绍了几种主流的同步定位与建图（SLAM）算法的工业级应用优化，包括基于滤波的EKF-SLAM、基于优化的Graph SLAM，以及针对高速移动场景的流形优化方法。随后，重点展开讨论深度学习在物体识别与场景理解中的应用。 具体内容包括： 1. 2D/3D目标检测与跟踪： 采用YOLOv7、PointPillars等先进网络结构，实现对工件、工具、障碍物及人员的实时、高精度检测。重点探讨了如何在资源受限的工业嵌入式平台（如NVIDIA Jetson系列）上实现模型的轻量化部署与加速。 2. 环境语义分割： 区分工作区域、危险区域、存储区域等不同功能区，利用语义信息指导机器人的路径选择和安全策略。 3. 动态障碍物预测： 结合时序卷积网络（TCN），对环境中移动人员或搬运车辆的轨迹进行短期预测，为运动规划提供预见性输入，确保作业连续性与人员安全。 第三部分：复杂约束下的运动规划理论与实践 运动规划是机器人从感知到的目标点到达执行点之间的“路径指挥官”。本书的第三部分将理论深度与工程实用性紧密结合，系统梳理了工业机器人从轨迹生成到实时控制的全过程。 1. 离线与在线规划策略： 我们详细分析了基于采样的方法（如RRT和PRM）在多自由度（DOF）机械臂环境下的局限性及改进策略。同时，深入探讨了基于势场法和人工势场法在处理局部最优和动态避障时的权衡。对于高动态的工业场景，本书着重介绍了时间最优控制（Time-Optimal Control）理论，如何通过求解最优控制问题，在满足机械臂速度、加速度和力矩限制的前提下，实现最短作业时间。 2. 约束处理与轨迹优化： 工业应用中的关键挑战在于处理非完整约束（如移动机器人的轮式运动学约束）和动态约束（如负载变化对惯性的影响）。我们引入了二次规划（QP）和序列二次规划（SQP）在轨迹优化中的应用，用于平滑离散路径点，确保关节力矩输出的连续性与平稳性。特别地，书中详细推导了考虑碰撞风险的轨迹碰撞检测与在线修正机制。 3. 协作与任务级规划： 在人机协作单元（Cobot Cells）中，运动规划不仅要考虑机器人自身的运动学约束，还要考虑与人类操作员的交互安全。本书阐述了基于安全距离的动态缓冲区规划模型，确保机器人在高负载或高速作业时，仍能维持与操作员的安全空间。此外，对于多机器人协同作业，书中介绍了基于任务分配与路径协调的分布式运动规划框架。 第四部分：控制架构与实时性保障 成功的导航与规划最终需要可靠的控制系统来执行。本书最后一部分关注于底层控制架构与实时性保障。 内容涵盖： 前馈与反馈控制结合： 实施基于模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪方案，通过对未来状态的预测，有效抵消系统延迟和外部干扰（如地面不平整）。 高频控制循环的设计： 讨论如何利用实时操作系统（RTOS，如VxWorks或Linux RTAI）构建高频率的控制回路，确保运动指令的快速响应。 故障诊断与安全冗余： 探讨在传感器失效或计算单元过载时，机器人应如何快速进入安全停机模式，并利用冗余传感器进行状态估计的切换策略。 本书特色： 《智能制造时代的工业机器人视觉导航与运动规划》不仅提供了前沿的理论分析，更嵌入了大量基于ROS2（机器人操作系统第二版）的工程实现案例与代码片段。它旨在为机器人工程师、自动化系统设计师以及从事智能制造领域的研究人员提供一本兼具深度、广度与实操性的参考手册。阅读本书后，读者将能够独立设计、部署并优化适应复杂工业环境的自主移动机器人与高精度操作机器人系统。 ---
作者简介
目录信息
前言第1章 绪论 1.1 引言 1.2 交流永磁同步电机控制系统的基本特点 1.2.1 永磁同步电机 1.2.2 永磁同步电机调速系统与其他电机调速系统的比较 1.2.3 控制系统电动机的选择及评价 1.2.4 电机控制系统的位置传感器 1.2.5 高效率三相逆变电源 1.2.6 多功能的微型计算机控制 1.2.7 高可靠性设计 1.2.8 永磁同步电机调速控制系统的应用 1.3 交流永磁同步电机控制系统国内外研究与发展 1.3.1 交流电机调速控制系统发展历史 1.3.2 交流永磁同步电机调速控制系统国内外研究概况 1.3.3 交流永磁同步电机调速系统的最新研究动向第2章 永磁同步电机数学模型 2.1 引言 2.2 永磁同步电机(PMSM)的数学模型 2.2.1 A、B、C三相坐标系中同步电机数学模型 2.2.2 α、β、o坐标系中同步电机数学模型 2.2.3 d、q、o同步旋转坐标系中同步电机数学模型 2.3 三相永磁无刷直流电机的基本公式和数学模型 2.3.1 三相永磁无刷直流电机电枢绕组的反电势 2.3.2 三相永磁无刷直流电机的电磁转矩 2.3.3 三相永磁无刷直流电机的数学模型 2.4 永磁同步电机(PMSM)的状态方程第3章 永磁同步电机控制策略及电流控制方法 3.1 永磁同步电机调速系统控制策略 3.1.1 矢量控制技术和直接转矩控制技术原理及控制思想 3.1.2 矢量控制技术及直接转矩技术两种控制方案的比较 3.2 永磁同步电机的电流控制方法 3.2.1 id=0的控制 3.2.2 力矩电流比最大控制 3.2.3 功率因数等于1的控制 3.2.4 恒磁链控制 3.2.5 四种电流控制方案的特点及电流控制方案的选择与确定 3.3 id=O的控制方法实现 3.3.1 电压前馈解耦控制 3.3.2 电流反馈解耦控制 3.4 本章小结第4章 矢量控制永磁同步电机控制系统设计 4.1 引言 4.2 永磁同步电机控制系统电流环的设计 4.2.1 现行电流控制器控制方案简介 4.2.2 按斜波比较电流控制方案的电流控制器设计 4.2.3 电压型逆变器的设计与选择 4.2.4 电压型逆变器的驱动、保护与信号采样 4.2.5 电流环调节器的设计 4.3 速度环调节器的设计 4.4 位置环调节器的设计 4.5 永磁同步电机控制系统的总体设计与布局配合 4.6 永磁同步电机控制系统参量检测与处理 4.6.1 永磁同步电机电流检测 4.6.2 永磁同步电机转子旋转速度、位置检测及初始定位 4.7 本章小结第5章 永磁同步电机控制系统的建模与仿真 5.1 永磁同步电机调速系统仿真模型的建立 5.2 永磁同步电机控制系统的仿真结果及其分析 5.2.1 电流环的仿真与分析 5.2.2 速度环的仿真与分析 5.2.3 位置环的仿真与分析 5.3 永磁同步电机控制系统各环节的稳定性分析 5.4 本章小结第6章 永磁同步电机控制系统性能分析 6.1 永磁同步电机控制系统电流环响应性能 6.1.1 影响电流环响应性能的因素及其处理 6.1.2 电流环动态响应性能的提高与超调的抑制 6.2 永磁同步电机控制系统速度环响应性能研究 6.2.1 基于线性二次型最优的永磁同步电机控制系统速度调节器的设计 6.2.2 速度微分反馈对电机调速控制系统速度环的作用分析 6.2.3 基于负载观测器的电机调速控制系统速度环抗扰性能 6.3 永磁同步电机控制系统位置环响应 6.3.1 位置调节器是比例调节器情况下的位置响应 6.3.2 位置调节器参数实施自动调整情况下的位置响应 6.3.3 位置调节器采用前馈控制时的分析 6.4 本章小结第7章 永磁同步电机控制系统电机的启动制动过程分析 7.1 永磁同步电机控制系统的启动过程分析 7.1.1 电机启动时的电流建立阶段t0-t1 7.1.2 电机启动过程中的线性加速阶段t1-t2 7.1.3 电机启动过程中的速度调整阶段t2-t4 7.1.4 电机启动过程的仿真与实验 7.1.5 电机启动过程中直流电压的变化 7.2 永磁同步电机控制系统的制动过程分析 7.2.1 电机制动过程的减流阶段t0-t1 7.2.2 电机制动过程的反接建流阶段t1-t2 7.2.3 电机制动过程的回馈发电制动阶段t2-t4 7.2.4 电机制动过程的速度调整阶段(或者反接制动阶段)t3-t5 7.2.5 制动过程的仿真与实验 7.2.6 制动过程中直流电压的变化 7.3 本章小结第8章 基于转子磁场定向控制的永磁同步电机参数测量 8.1 引言 8.2 电机的参数测试原理 8.3 电机参数测量的工程实现 8.4 测试误差分析 8.5 本章小结第9章 三相永磁无刷直流电动机控制系统 9.1 无刷直流电动机的组成结构和工作原理 9.1.1 无刷直流电动机的结构特点 9.1.2 无刷直流电动机的转子位置传感器 9.1.3 无刷直流电动机的换向原理 9.2 无刷直流电动机的转矩波动 9.3 无刷直流电动机的驱动控制 9.3.1 开环型无刷直流电动机驱动器 9.3.2 速度闭环的无刷直流电动机驱动器 9.3.3 速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器 9.4 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制 9.4.1 无刷直流电动机转子位置估计方法 9.4.2 无位置传感器无刷直流电动机控制系统的构成 9.5 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片第10章 永磁同步电机控制实例装置系统性能简介 10.1 永磁同步电机电机控制实验系统结构与组成 10.2 电机控制系统的实验测试平台 10.3 电机控制系统的实验性能测试 10.3.1 电流环响应 10.3.2 速度环响应 10.3.3 位置环响应参考文献
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