三自由度永磁球形電動(dòng)機(jī)

前言
第1章緒論1
1.1球形電動(dòng)機(jī)概述1
1.2國(guó)內(nèi)外關(guān)于球形電動(dòng)機(jī)的研究發(fā)展2
1.2.1球形電動(dòng)機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究發(fā)展2
1.2.2球形電動(dòng)機(jī)姿態(tài)檢測(cè)的研究發(fā)展16
1.2.3球形電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)控制策略的研究發(fā)展24
第2章永磁球形電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)28
2.1永磁球形電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與參數(shù)28
2.1.1采用圓柱形永磁體的球形電動(dòng)機(jī)28
2.1.2采用臺(tái)階式永磁體的球形電動(dòng)機(jī)30
2.1.3采用Halbach陣列永磁體的球形電動(dòng)機(jī)30
2.2永磁球形電動(dòng)機(jī)單定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)矩角特性建模31
2.2.1樣本數(shù)據(jù)選擇31
2.2.2基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)矩角特性建模32
2.2.3基于遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)矩角特性建模35
2.2.4基于粒子群優(yōu)化算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)矩角特性建模37
2.3永磁球形電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化39
2.3.1以單定轉(zhuǎn)子磁極對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩最大為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化40
2.3.2以輸出轉(zhuǎn)矩最大、線圈功耗最小為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化42
2.4本章小結(jié)48
第3章球形電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)模型與力矩模型49
3.1永磁球形電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)模型49
3.1.1基于等效面電流的磁場(chǎng)模型50
3.1.2基于球諧函數(shù)的磁場(chǎng)模型61
3.1.3基于等效磁網(wǎng)絡(luò)法的磁場(chǎng)模型67
3.2永磁球形電動(dòng)機(jī)的力矩模型74
3.2.1基于洛倫茲力的力矩模型74
3.2.2基于轉(zhuǎn)矩線性疊加的力矩模型85
3.2.3基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的力矩預(yù)測(cè)模型88
3.3本章小結(jié)103
第4章永磁球形電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)105
4.1基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)105
4.1.1基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成107
4.1.2MEMS數(shù)據(jù)采集與誤差處理108
4.1.3基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)112
4.1.4基于MEMS的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)115
4.2基于機(jī)器視覺(jué)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)116
4.2.1基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成117
4.2.2基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)原理118
4.2.3基于高速攝像機(jī)和光學(xué)特征點(diǎn)的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)125
4.2.4基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成136
4.2.5基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)原理137
4.2.6基于IFDSST算法的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)142
4.2.7基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成150
4.2.8基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)原理151
4.2.9基于OpenMV的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)156
4.2.10基于圖像處理的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)159
4.3基于光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)160
4.3.1基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成160
4.3.2基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)原理162
4.3.3基于雙光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)165
4.3.4基于單光學(xué)傳感器的轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)方法169
4.3.5基于三光學(xué)傳感器的永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)172
4.3.6基于光學(xué)傳感器的球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)177
4.4轉(zhuǎn)子姿態(tài)的磁敏檢測(cè)方法178
4.4.1轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測(cè)方法的基本原理178
4.4.2球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子姿態(tài)解算原理與仿真分析181
4.4.3轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測(cè)實(shí)驗(yàn)185
4.4.4系統(tǒng)誤差仿真分析186
4.4.5轉(zhuǎn)子姿態(tài)磁敏檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)190
4.5本章小結(jié)191
第5章永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制192
5.1運(yùn)動(dòng)學(xué)分析192
5.1.1坐標(biāo)系與旋轉(zhuǎn)方式192
5.1.2正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析194
5.1.3逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析196
5.2動(dòng)力學(xué)分析197
5.2.1歐拉角速度與轉(zhuǎn)子角速度197
5.2.2永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型198
5.2.3永磁球形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型的典型性質(zhì)200
5.3永磁球形電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流求解201
5.3.1廣義逆矩陣求解驅(qū)動(dòng)電流201
5.3.2優(yōu)化算法逆向求解驅(qū)動(dòng)電流202
5.4永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制算法206
5.4.1基于名義模型的永磁球形電動(dòng)機(jī)PD控制算法207
5.4.2考慮模型不確定性的永磁球形電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制算法209
5.4.3考慮復(fù)合干擾的永磁球形電動(dòng)機(jī)全階滑?？刂?13
5.4.4基于自適應(yīng)干擾觀測(cè)器的永磁球形電動(dòng)機(jī)終端滑模控制222
5.4.5帶有延時(shí)補(bǔ)償?shù)挠来徘蛐坞妱?dòng)機(jī)自適應(yīng)滑模軌跡跟蹤控制233
5.4.6基于軌跡再規(guī)劃的永磁球形電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制239
5.5永磁球形電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)244
5.6本章小結(jié)250
參考文獻(xiàn)251