电机系统及其计算机仿真

前言

第1章绪论

1 1什么是仿真

1 2模型与仿真

1 2 1物理模型和物理仿真

1 2 2数学模型和数学仿真

1 2 3建模与仿真

1 2 4系统辨识与参数估计

1 3系统辨识的步骤及方法

1 3 1系统辨识步骤

1 3 2参数估计的基本方法——

最小二乘法

1 3 3加权最小二乘法

1 4仿真技术的应用

1 5计算机仿真技术

1 5 1模拟仿真

1 5 2数字仿真

1 5 3模拟仿真与数字仿真比较

1 5 4仿真稳定性与步长选择

1 6基本内容和学习方法

第2章仿真软件基础

2 1MATLAB介绍

2 1 1MATLAB的概况

2 1 2MATLAB产生的历史背景

2 1 3MATLAB的语言特点

2 1 4MTALAB的功能

2 2MATLAB入门

2 2 1MATLAB的安装与启动

2 2 2MATLAB的运行环境

2 3Simulink环境和模型库

2 3 1Simulink环境

2 3 2Simulink模型库中的模块

2 3 3电力系统模型库

2 4MATLAB简单仿真算例演示

2 5Ansoft介绍

2 5 1Ansoft的概况

2 5 2Ansoft各模块的简单介绍

2 5 3Ansoft的特点

2 6Ansoft入门

2 6 1Ansoft的安装与启动

2 6 2Ansoft的运行环境

2 7Ansoft电机仿真应用

2 7 1电机模型的建立

2 7 2材料属性与管理

2 7 3边界条件和激励源

2 7 4网格剖分和求解

2 7 5电磁场特性的可视化

第3章直流电机系统的仿真

3 1直流电机开环系统的仿真

3 2转速闭环控制系统的仿真

3 2 1带转速负反馈的直流调速系统

3 2 2带电流截止负反馈的直流调速

系统

3 3转速电流双闭环控制系统的仿真

3 3 1按直流双闭环系统动态结构图

的仿真

3 3 2使用Power System模块的直流

双闭环系统仿真

3 4直流PWM M可逆调速系统仿真

3 4 1H型主电路的仿真

3 4 2双极式控制直流PWM M可逆

调速系统仿真

3 4 3受限单极式PWM可逆系统

仿真

第4章异步电机系统的仿真

4 1坐标变换理论

4 1 1三相静止坐标系和两相静止

坐标系的变换

4 1 2两相静止坐标系和两相旋转

坐标系的变换

4 1 3三相静止轴系到两相同步旋转

轴系的变换

4 2感应电机性能的数字仿真

4 2 1数学模型的建立

4 2 2感应电机连接正弦电压工作

4 2 3PWM变频器 感应电机系统

仿真

4 3交流异步电机的磁链观测

4 3 1转子磁链计算的电流模型

4 3 2转子磁链的电压模型

4 3 3转子磁链模型的仿真

4 4交流异步电机的矢量控制仿真

4 4 1转差频率控制的异步电机矢量

控制仿真

4 4 2带转矩内环的转速、磁链闭环

矢量控制仿真

4 4 3无速度传感器的矢量控制仿真

4 5异步电机的软起动仿真

第5章基于有限元方法的电机

系统仿真

5 1电机模型建立

5 1 1CAD电机仿真模型的绘制

5 1 2创建项目

5 1 3构建几何模型

5 1 4材料定义及分配

5 1 5激励源的添加

5 1 6加载边界条件

5 1 7运动选项设置

5 1 8求解选项参数设定

5 2空载电磁场分析

5 2 1空载场求解

5 2 2查看磁力线分布

5 2 3查看磁通密度云图分布

5 2 4获取气隙磁场波形

5 3负载特性分析

5 3 1负载运行激励源设定

5 3 2编辑外电路

5 3 3外电路与有限元连接

5 3 4负载仿真结果输出

第6章永磁电机系统的仿真

6 1永磁同步电机的仿真

6 1 1永磁同步电机的数学模型

6 1 2基于PWM的永磁同步电机矢量

控制系统仿真

6 1 3无传感器永磁同步电机直接转矩

控制系统仿真

6 2永磁无刷直流电机的仿真

6 2 1永磁无刷直流电机的数学模型

6 2 2永磁无刷直流电机变频调速

系统仿真

6 2 3无传感器永磁无刷直流电机

系统仿真

第7章电机系统的精确线性化仿真

7 1永磁同步电动机的状态反馈

精确线性化控制

7 1 1永磁同步电动机精确线性化

模型

7 1 2永磁同步电机非线性系统

精确线性化条件

7 1 3坐标变换及转速输出函数

7 1 4控制器设计

7 1 5模型仿真研究

7 1 6小结

7 2电机系统渐进输出跟踪控制

7 2 1局部渐近稳定性

7 2 2渐近输出跟踪

7 2 3渐进跟踪参考模型输出

7 2 4永磁同步电机的参考模型

匹配控制

7 3电机系统的非交互式控制

7 3 1输入输出解耦不变性

7 3 2状态反馈非交互式控制描述

7 3 3永磁同步电动机的非交互式

控制

参考文献 2100433B

本书基于MATLAB/SIMULINK和ansoft仿真平台，对不同电机通过原理分析与建模、仿真源代码编写、仿真结果与分析等步骤，对各种控制方法列举了大量的仿真实例。通过这些实例的学习，读者可以举一反三，熟练掌握电机及系统的仿真。通过本教材的学习，读者能够熟练的将电机及系统的数学模型在MATLAB/SIMULINK和ansoft平台上进行正确仿真即可，并不需要读者掌握深厚的MATLAB和ansoft知识，这是编者编写本书的基本原则。本书可用于高等学校电气工程及其自动化专业和自动化专业电机控制方面的教材，也可供相关技术研究人员参考和使用

计算机仿真技术是现代科学研究和产品设计的新手段．本书介绍交流电机（异步电机、同步电机）应用计算机（模拟计算机或数字计算机）进行仿真研究的原理、方法和技术．

全书共分八章．前三章从仿真的基本概念出发，重点介绍模拟计算机及模拟仿真方法，同时对数字仿真中应用的计算方法作了必要的回顾．第四章介绍适合仿真要求的任意速参考坐标系理论．第五、六、七章介绍了异步电机、同步电机的数学模型以及根据这些数学模型建立起来的各种计算机仿真模型．第八章则对电力半导体装置非正弦供电下交流电机的瞬态仿真及稳态状态变量法分析作了详细论述．

本书可作为电机专业研究生和高等院校有关专业高年级学生的教学参考书，也可供从事电机、电气传动自动控制及电力电子技术方面的工程技术人员参考．

本书第1章和第2章讲述了电机的基本结构和基本电磁学定律，第3章讲述了直流电机的基本工作原理和调速方法，第4～7章讲述了交流电机的基本工作原理和调速方法，第8章简要地介绍了本书涉及的电力电子技术，第9章介绍了一种新颖的基于仿真技术的电机传动系统设计方法。

《计算机仿真技术与CAD:基于MATLAB的控制系统（第2版）》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书全面论述控制系统计算机仿真的基本概念和原理，系统介绍了当前国际控制界最为流行的面向工程与科学计算的高级语言MATLAB及其动态仿真集成环境Sirraalink，并以最新版MATLAB为平台，详细阐述控制系统的数学模型及其转换、连续系统和离散系统的仿真方法、控制系统的计算机辅助分析与设计；最后特别介绍基于图形界面的MA"n．,AB工具箱的线性和非线性控制系统设计方法。《计算机仿真技术与CAD:基于MATLAB的控制系统（第2版）》取材先进实用，讲解深入浅出，各章均有大量的例题，并提供了相应的仿真程序，便于读者掌握和巩固所学知识。