第一篇：矢量控制學(xué)習(xí)心得體會(huì)

矢量控制學(xué)習(xí)心得體會(huì)

這學(xué)期跟著嚴(yán)老師學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)控制這門課程，加深了對電機(jī)拖動(dòng)在實(shí)例中的運(yùn)用，而矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。

異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，雖然通過坐標(biāo)變換可以使之降階并簡化，但并沒有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。因此，需要異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有高動(dòng)態(tài)性能時(shí)，必須面向這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)模型。按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)便是其中一種。異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電動(dòng)機(jī)，那么，模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略，得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)了。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)，簡稱VC系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)矢量控制系統(tǒng)時(shí)，可以認(rèn)為，在控制器后面引入的反旋轉(zhuǎn)變換器VR-1與電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)VR抵消，2/3變換器與電機(jī)內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)抵消，如果再忽略變頻器中可能產(chǎn)生的滯后，則圖6-53中虛線框內(nèi)的部分可以完全刪去，剩下的就是直流調(diào)速系統(tǒng)了?？梢韵胂螅@樣的矢量控制交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)性能上完全能夠與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。

矢量變換包括三相/兩相變換和同步旋轉(zhuǎn)變換。在進(jìn)行兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換時(shí)，只規(guī)定了d，q兩軸的相互垂直關(guān)系和與定子頻率同步的旋轉(zhuǎn)速度，并未規(guī)定兩軸與電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的相對位置，對此是有選擇余地的。按照圖6-53的矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖模仿直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，可設(shè)置磁鏈調(diào)節(jié)器A?R和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR分別控制?r 和 ?，如圖6-55所示。為了使兩個(gè)子系統(tǒng)完全解耦，除了坐標(biāo)變換以外，還應(yīng)設(shè)法抵消轉(zhuǎn)子磁鏈?r 對電磁轉(zhuǎn)矩 Te 的影響。比較直觀的辦法是，把ASR的輸出信號除以?r，當(dāng)控制器的坐標(biāo)反變換與電機(jī)中的坐標(biāo)變換對消，且變頻器的滯后作用可以忽略時(shí)，此處的（? ?r）便可與電機(jī)模型中的（? ?r）對消，兩個(gè)子系統(tǒng)就完全解耦了。這時(shí)，帶除法環(huán)節(jié)的矢量控制系統(tǒng)可以看成是兩個(gè)獨(dú)立的線性子系統(tǒng)，可以采用經(jīng)典控制理論的單變量線性系統(tǒng)綜合方法或相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)兩個(gè)調(diào)節(jié)器A?R和ASR。應(yīng)該注意，在異步電機(jī)矢量變換模型中的轉(zhuǎn)子磁鏈 ?r 和它的定向相位角 ? 都是實(shí)際存在的，而用于控制器的這兩個(gè)量都難以直接檢測，只能采用觀測值或模型計(jì)算值。

要實(shí)現(xiàn)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)，很關(guān)鍵的因素是要獲得轉(zhuǎn)子磁鏈信號，以供磁鏈反饋和除法環(huán)節(jié)的需要。開始提出矢量控制系統(tǒng)時(shí)，曾嘗試直接檢測磁鏈的方法，一種是在電機(jī)槽內(nèi)埋設(shè)探測線圈，另一種是利用貼在定子內(nèi)表面的霍爾元件或其它磁敏元件。從理論上說，直接檢測應(yīng)該比較準(zhǔn)確，但實(shí)際上這樣做都會(huì)遇到不少工藝和技術(shù)問題，而且由于齒槽影響，使檢測信號中含有較大的脈動(dòng)分量，越到低速時(shí)影響越嚴(yán)重。因此，現(xiàn)在實(shí)用的系統(tǒng)中，多采用間接計(jì)算的方法，即利用容易測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，利用轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實(shí)時(shí)計(jì)算磁鏈的幅值與相位。利用能夠?qū)崪y的物理量的不同組合，可以獲得多種轉(zhuǎn)子磁鏈模型。電流控制變頻器可以采用如下兩種方式：1.電流滯環(huán)跟蹤控制的CHBPWM變頻器，2.帶電流內(nèi)環(huán)控制的電壓源型PWM變頻器。帶轉(zhuǎn)速和磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)又稱直接矢量控制系統(tǒng)。在磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁鏈反饋信號是由磁鏈模型獲得的，其幅值和相位都受到電機(jī)參數(shù) Tr 和 Lm 變化的影響，造成控制的不準(zhǔn)確性。

有鑒于此，很多人認(rèn)為，與其采用磁鏈閉環(huán)控制而反饋不準(zhǔn)，不如采用磁鏈開環(huán)控制，系統(tǒng)反而會(huì)簡單一些。在這種情況下，常利用矢量控制方程中的轉(zhuǎn)差公式（6-135），構(gòu)成轉(zhuǎn)差型的矢量控制系統(tǒng)，又稱間接矢量控制系統(tǒng)。）它繼承了第6.5.2節(jié)基于穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)用基于動(dòng)態(tài)模型的矢量控制規(guī)律克服了它的大部分不足之處。圖6-60繪出了轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)的原理圖，其中主電路采用了交-直-交電流源型變頻器，適用于數(shù)千kW的大容量裝置，在中、小容量裝置中多采用帶電流控制的電壓源型PWM變壓變頻器。i*sm和i*st 經(jīng)直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換器K/P合成后，產(chǎn)生定子電流幅值給定信號 i*s 和相角給定信號? *s。前者經(jīng)電流調(diào)節(jié)器ACR控制定子電流的大小，后者則控制逆變器換相的時(shí)刻，從而決定定子電流的相位。定子電流相位能否得到及時(shí)的控制對于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的發(fā)生極為重要。極端來看，如果電流幅值很大，但相位落后90°，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍只能是零。由以上特點(diǎn)可以看出，磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)的磁場定向由磁鏈和轉(zhuǎn)矩給定信號確定，靠矢量控制方程保證，并沒有實(shí)際計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈及其相位，所以屬于間接矢量控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。

在以后的發(fā)展中，采用高速電動(dòng)機(jī)控制專用DSP、嵌入式實(shí)時(shí)軟件操作系統(tǒng)，開發(fā)更實(shí)用的轉(zhuǎn)子磁場定向方法和精確的磁通觀測器，使變頻器獲得高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高過載能力，將是未來矢量控制技術(shù)的重要發(fā)展方向。無速度傳感器的交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制也是開發(fā)熱點(diǎn)之一。永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于它的高效、高功率因數(shù)、高可靠性而得到越來越多的關(guān)注。無刷電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器控制和正弦波電流控制，在應(yīng)用方面已趨成熟。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)在許多領(lǐng)域應(yīng)用也取得了很多進(jìn)展。

第二篇：永磁同步電機(jī)矢量控制仿真實(shí)驗(yàn)總結(jié)

永磁同步電機(jī)矢量控制實(shí)驗(yàn)總結(jié)

矢量控制是交流電機(jī)的一種高性能控制技術(shù)，最早由德國學(xué)者Blaschke 提出。其基本思想是根據(jù)坐標(biāo)變換理論將交流電機(jī)兩個(gè)在時(shí)間相位上正交的交流分量轉(zhuǎn)換為空間上正交的兩個(gè)直流分量，從而把交流電機(jī)定子電流分解成勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量兩個(gè)獨(dú)立的直流控制量，分別實(shí)現(xiàn)對電機(jī)磁通和轉(zhuǎn)矩的控制，然后再通過坐標(biāo)變換將兩個(gè)獨(dú)立的直流控制量還原為交流時(shí)變量來控制交流電機(jī)，大大提高了調(diào)速的動(dòng)態(tài)性能。隨著新型電機(jī)控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電機(jī)（PMSM）成為近年來發(fā)展較快的一種電機(jī)。它具有氣隙磁密度高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、轉(zhuǎn)矩/ 慣量比大的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的異步電機(jī)相比，節(jié)能效果明顯、效率高、結(jié)構(gòu)輕型化、維護(hù)容易、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、輸出轉(zhuǎn)矩大，得到了越來越廣泛的應(yīng)用和重視，是目前交流伺服系統(tǒng)中的主流電機(jī)。永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

永磁同步電機(jī)模塊可工作于電動(dòng)機(jī)方式或發(fā)電機(jī)方式，運(yùn)行方式由電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩符號決定（為正則是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，為負(fù)則是發(fā)電機(jī)狀態(tài)）。對永磁同步電機(jī)模型作如下假設(shè)：不考慮鐵心飽和，忽略端部效應(yīng)；渦流損耗、磁滯損耗忽略不計(jì)；定子三相電流產(chǎn)生的空間磁勢及永磁轉(zhuǎn)子的磁通分布呈正弦波形狀，忽略磁場的高次諧波；不考慮轉(zhuǎn)子磁場的突極效應(yīng)；永磁材料的電導(dǎo)率為零，永磁體的磁場恒定不變。運(yùn)用坐標(biāo)變換理論，可以得到在同步旋轉(zhuǎn)的兩相坐標(biāo)系下（d-q）的永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

電壓方程為：

ud?Rid?P?d???q

uq?Riq?P?q???d

定子磁鏈方程為：

?d?Ldid??f

?q?Lqiq

電磁轉(zhuǎn)矩方程為：

Te?np(iq?d?id?q)

式中：ud、uq、id、iq、?d、?q分別為d-q 軸上的定子電壓、電流和磁鏈分量；R 為電機(jī)定子繞組電阻；Ld和Lq分別為永磁同步電機(jī)d-q 軸上的電感；?f為永磁體在定子上產(chǎn)生的耦合磁鏈；ω 為d-q 坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角頻率；Te為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；np為磁極對數(shù)；p 為微分算子?？臻g電壓矢量PWM 控制方法

空間矢量PWM（SVPWM）是近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。采用SVPWM 設(shè)計(jì)逆變器，可以大大減少開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，并且有利于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)?？臻g矢量（SVPWM）法也稱為磁鏈追蹤型PWM 法或磁通正弦PWM 法，磁鏈追蹤型PWM 法從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)的，著眼于如何使電動(dòng)機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場。空間矢量法是一種無反饋型工作模式，它是以三相對稱正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，用逆變器不同的工作模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，由追蹤的結(jié)果決定變頻器的開關(guān)模式，形成PWM波?？臻g矢量法是目前國際上比較先進(jìn)的變頻調(diào)速控制模式，由于其供給電動(dòng)機(jī)的是理想磁鏈圓，因此，電壓諧波分量少，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，電動(dòng)機(jī)工作比其他方式更平穩(wěn)，噪音更低，同時(shí)也提高了電動(dòng)機(jī)的工作效率及電源電壓的利用效率。

三相逆變器的6只開關(guān)管可形成8 種基本的電壓空間矢量，它包括6 個(gè)有效電壓空間????矢量V1~V6和2個(gè)零電壓空間矢量V0、V7。PMSM 矢量變換控制方法

由其數(shù)學(xué)模型可知，永磁同步電機(jī)是一個(gè)非線性的控制對象，且d 軸電流分量id和q 軸電流分量iq之間存在耦合，為使永磁同步電機(jī)具有和直流電機(jī)一樣的控制性能，通常采用id=0 的線性化解耦控制，即始終控制定子電流矢量位于q 軸上，和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶空弧?/p>

Te?np?fiq

式中：?f為一個(gè)恒定的值，只要保證定子電流與d軸垂直，就可以通過q軸電流分量iq快速控制電磁轉(zhuǎn)矩，達(dá)到與直流電機(jī)同樣的控制性能。

矢量控制的基本思想是將交流電機(jī)模擬成直流電機(jī)的控制規(guī)律進(jìn)行控制。首先，通過電機(jī)軸上安裝的編碼器檢測出轉(zhuǎn)子的位置，并將其轉(zhuǎn)換成電角度和轉(zhuǎn)速，給定轉(zhuǎn)速和反饋轉(zhuǎn)速的偏差經(jīng)過速度PI調(diào)節(jié)器計(jì)算得到定子電流參考輸入iq*。定子相電流ia和ib通過相電流檢測電路被提取出來，然后用Clarke變換將它們轉(zhuǎn)換到定子兩相坐標(biāo)系中，使用Park 變換再將它們轉(zhuǎn)換到d、q 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中。坐標(biāo)系中的電流信號再與它們的參考輸入id*和iq*相比較，其中id*=0，通過電流PI 控制器獲得理想的控制量。控制信號再通過Park 逆變換，經(jīng)過SVPWM產(chǎn)生6路PWM 信號并經(jīng)逆變器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。PMSM 矢量控制系統(tǒng)仿真

MATLAB下的Simulink和SimpowerSystems包括各種功能模塊，容易實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真建模，直觀而且無需編程，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)從方案論證到硬件設(shè)計(jì)更為便捷，大大縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)間。在Matlab7.0的Simulink環(huán)境下，搭建了采用iq=0的矢量控制雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。PMSM系統(tǒng)建模仿真的整體結(jié)構(gòu)包括PMSM本體和三相電壓型逆變器模塊（Simulink的SimpowerSystems庫中已提供）、坐標(biāo)變換模塊以及SVPWM生成模塊，按照轉(zhuǎn)子磁場定向原理搭建的PMSM 控制系統(tǒng)模型如圖1所示。

圖1 PMSM控制系統(tǒng)仿真模型

其中SVPWM 的算法分析及仿真系統(tǒng)如下。

扇區(qū)號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ重新定義為Ⅲ、Ⅰ、Ⅴ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅱ后，根據(jù)下式計(jì)算扇區(qū)號N。

N?sign(V?)?2sign(V?sin60?)?V?sin30??4sign(?V?sin60??V?sin30?)

為了便于SVPWM 算法的實(shí)現(xiàn)，定義如下變量：

X?3V?T/VDC

Y?(33V??V?)T/VDC 2233V??V?)T/VDC 22Z?(對于不同的扇區(qū)T1、T2，按表1 取值。

在仿真程序中，T1、T2 賦值后還要對其進(jìn)行飽和判斷，為了防止T1+T2>T 而發(fā)生飽和，設(shè)定若飽和發(fā)生則：

t1?t2?t1TPWM

t1?t2t2TPWM

t1?t2在一般的情況下，T1+T2

Ta?(T?T1?T2)/4

Tb?Ta?T1/2 Tc?Tb?T1/2

則在不同的扇區(qū)內(nèi)根據(jù)表2 對微控制器或數(shù)字信號處理器的比較寄存器Tcm1、Tcm2、Tcm3進(jìn)行賦值，就可得到所需的電壓空間矢量脈寬調(diào)制波形。

將上述模塊連接生成SVPWM 整體模型，如圖2 所示。

圖2 SVPWM整體仿真模型 仿真結(jié)果及分析

仿真算法使用Matlab7.0 中Simulink 環(huán)境下的Variable-step，最大步長設(shè)為1e-6。給定PWM 周期TPWM = 0.1ms，逆變器直流母線電壓400 V，PMSM 電機(jī)參數(shù)設(shè)置為：電機(jī)功率P = 1.2 kW，定子相繞組電阻R=2.875Ω，定子d、q 相繞組電感Ld=Lq=8.5 mH，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.008 kg·m2，極對數(shù)p=4。在t=0時(shí)刻，給電機(jī)加負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=0起動(dòng)，給定轉(zhuǎn)速為600 rad/s；在t=0.05時(shí)刻，給定轉(zhuǎn)速變?yōu)?000rad/s;在t=0.1時(shí)刻，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=2N·m，仿真時(shí)間為0.2s。圖3-給出了仿真實(shí)驗(yàn)波形。

圖3 三相電流波形

圖4 轉(zhuǎn)速波形

圖5 轉(zhuǎn)矩波形

6.結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)介紹了永磁同步電機(jī)（PMSM）矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法，并在MATLAB 環(huán)境下應(yīng)用Simulink 及SimPower Systems 工具箱建立了系統(tǒng)的速度和電流雙閉環(huán)模型，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)仿真，仿真結(jié)果表明：永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和速度控制特性，有效的驗(yàn)證了id=0 控制算法，為永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了理論基礎(chǔ)。

第三篇：BLDC電機(jī)中使用空間矢量PWM控制提高效率

研究表明，在普通現(xiàn)代家庭的總耗電量中，高達(dá) 70% 的電力皆由冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、風(fēng)扇和吸塵器等電器的電機(jī)所消耗。例如，2007 年臺灣的總耗電量為 1172 億度，其中，電機(jī)的耗電量約為 800 億度。根據(jù)臺灣工程研究所的研究，如果電機(jī)能效提高 10%，則每年可省電 100 億度，相當(dāng)于一座大型核電站所生產(chǎn)的電力。

目前，最優(yōu)質(zhì)的節(jié)能家電通常使用無刷直流(brushless DC,BLDC)電機(jī)，因?yàn)榕c交流電機(jī)及有刷直流電機(jī)相比，它們的體積更小，更為安靜且更具可靠性，運(yùn)行效率更高。

使用空間矢量 PWM 控制的好處

不過，提及控制 BLDC 電機(jī)，設(shè)計(jì)師們?nèi)杂兄T多選擇。在消費(fèi)類產(chǎn)品中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)是一個(gè)絕佳的選擇，因?yàn)樗商峁┫喈?dāng)高的準(zhǔn)確度，降低噪音，減少總諧波失真(THD)，而且價(jià)格相當(dāng)實(shí)惠。

SVPWM 利用相對成熟的技術(shù)產(chǎn)生基礎(chǔ)正弦波。其中包括通過在轉(zhuǎn)子和定子之間形成圓形旋轉(zhuǎn)場所產(chǎn)生的三相波形。SVPWM 控制器利用通過不同切換模式所產(chǎn)生的場通量來接近基礎(chǔ)圓磁場。為啟用切換控制并創(chuàng)建所需的PWM 波，控制器會(huì)比較所產(chǎn)生的實(shí)際磁場和基礎(chǔ)圓磁場。在 BLDC 電機(jī)中，控制器和電機(jī)被視為一個(gè)整體裝置。SVPWM 控制器通過內(nèi)切多邊形的方式接近圓磁場，產(chǎn)生恒定的場幅和圓磁場。

SVPWM 使用的磁通量法

SVPWM 控制器使用其中一種磁通量法（共兩種）：開環(huán)或閉環(huán)。開環(huán)法使用兩個(gè)非零矢量加一個(gè)零矢量，生成一個(gè)等效電壓矢量。電壓矢量僅受取樣時(shí)間限制。使用開環(huán)法生成的輸出電壓通常比使用正弦調(diào)制生成的輸出電壓高 15%，并且有效諧波電流之和接近最小值。然而，開環(huán)法也有缺點(diǎn)，它無法克服低速運(yùn)行時(shí)具有較高阻值的定子電阻的影響。閉環(huán)法通過引入磁通量反饋來控制通量和變化率，克服了這個(gè)問題。通過比較預(yù)估磁通量與給定磁通量的比較，最終確定可產(chǎn)生所需 PWM 波的下一個(gè)電壓矢量。因而可提高性能，減少振動(dòng)和噪音。

Fairchild 提供了幾種電機(jī)控制器，特別適用于使用 SVPWM 控制的 BLDC。尤其是 FCM8201 和 FCM8202 控制器，它們具有兩種驅(qū)動(dòng)模式（正弦波和方波），可讓設(shè)計(jì)師基于目標(biāo)應(yīng)用優(yōu)化性能。正弦波模式適用于吸塵器、空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、風(fēng)扇和其它家電，具有平穩(wěn)、噪音小及運(yùn)行時(shí)無振動(dòng)等特點(diǎn)。方形波模式建議用于大功率輸出的應(yīng)用，如車輛、泵、機(jī)床、工業(yè)風(fēng)機(jī)和戶外用具。它可提供較高的扭矩，減少開關(guān)損耗，但會(huì)降低轉(zhuǎn)子反饋的準(zhǔn)確性。

FCM8201 和 FCM8202 支持兩種運(yùn)行模式，具有綜合保護(hù)功能，可減少設(shè)計(jì)師開發(fā)軟件保護(hù)功能的需要。如圖 1 所示，有三種過流保護(hù)： 電流過載保護(hù)，其中臨界電壓(VOCP_OL)為 1.4 V；逐周期電流保護(hù)，其中臨界電壓(VOCP_CYC)為 1.5 V，及短路電流保護(hù)，其中臨界電壓(VOCP_SH)為 2.5 V。

圖 1.FCM8201 和 FCM8202 電機(jī)控制器中的過流保護(hù)

圖 2 顯示家用風(fēng)扇中的 FCM8201 和 FCM8202。系統(tǒng)配備有無線連接，可使用遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，還具有智能功能（如可選速度），可讓消費(fèi)者輕松改善家居環(huán)境。

圖 2.帶 BLDC 電機(jī)智能控制的家用風(fēng)扇方塊圖

結(jié)論

BLDC 電機(jī)在降低家用電器能耗方面極具潛力。Fairchild FCM8201 和 FCM8202 BLDC 控制器以兩種驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行，因此，設(shè)計(jì)師可量身定制其性能和保護(hù)裝置，既可增加可靠性，又能節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間。若與 Fairchild 功率管理產(chǎn)品組合中的其它產(chǎn)品組合使用，這些元器件可快速打造高性能及高效率兼具的家用電器。

第四篇：關(guān)于矢量的總結(jié)（xiexiebang推薦）

1.2 矢量

1.2.1 矢量、矢量基與基矢量(1)幾何矢量定義(2)幾何矢量的運(yùn)算(3)幾何矢量的運(yùn)算性質(zhì)(4)一些有用的公式(5)矢量基(簡稱基)

矢量基的定義與基矢量的右旋正交性 基的矢量列陣的表達(dá)，矢量列陣的運(yùn)算 1.2.2 矢量的代數(shù)描述

(1)矢量在某基下的代數(shù)表達(dá)、坐標(biāo)陣與坐標(biāo)方陣(2)矢量坐標(biāo)陣的矩陣表達(dá)形式(3)矢徑的定義；矢量與矢徑間的關(guān)系

(4)幾何矢量的運(yùn)算與在同一個(gè)基下的坐標(biāo)陣運(yùn)算間的關(guān)系。1.2.3 矢量的導(dǎo)數(shù)

(1)矢量對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的定義，矢量在某基下對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的定義(2)在某基下矢量導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算與其坐標(biāo)陣導(dǎo)數(shù)運(yùn)算間的關(guān)系

幾何矢量定義

矢量是一個(gè)具有方向與大小的量。它的大小稱為模，記為，或簡寫為a。模為 1 的矢量稱為單位矢量。模為0的矢量稱為零矢量，記為。

矢量在幾何上可用一個(gè)帶箭頭的線段來描述，線段的長度表示它的模，箭頭在某一空間的指向?yàn)樗姆较颉＠眠@種方式描述的矢量又稱為幾何矢量。幾何矢量的運(yùn)算

矢量相等

模相等、方向一致的兩矢量與

稱為兩矢量相等，記為

標(biāo)量與矢量的積

(1.2-1)

標(biāo)量?與矢量的積為一個(gè)矢量，記為，其方向與矢量

一致，模是它的? 倍，即

矢量的和(平行四邊形法則)

(1.2-2)

(a)

圖1-1 幾何矢量運(yùn)算

(b)

兩矢量與 的和為一個(gè)矢量，記為，即

(1.2-3)

它與兩矢量 與 的關(guān)系遵循如圖1-1a的平行四邊形法則

矢量的點(diǎn)積(標(biāo)積)

兩矢量與 的點(diǎn)積(或稱為標(biāo)積)為一個(gè)標(biāo)量，記為?，它的大小為

(1.2-6)

其中? 為兩矢量與 的夾角。如果已知兩矢量的點(diǎn)積，可以由上式計(jì)算兩矢量夾角，即

特殊情況，為。，此時(shí)? =0，有，即矢量自身的點(diǎn)積為其模的平方。有時(shí)也簡寫矢量的叉積(矢積)

兩矢量與 的叉積(或稱為矢積)為一個(gè)矢量，記為，即

(1.2-8)

它的方向垂直于兩矢量 與 構(gòu)成的平面，且三矢量、、的正向依次遵循右手法則(見圖1-1b)。定義矢量 的模為

(1.2-9)

其中? 為兩矢量 與 的夾角。

幾何矢量的運(yùn)算性質(zhì)

加法運(yùn)算遵循結(jié)合律與交換律

矢量的和運(yùn)算遵循結(jié)合律與交換律，即有

結(jié)合律：交換律：

(1.2-4)(1.2-5)矢量的點(diǎn)積的交換律 矢量的點(diǎn)積有交換律，即

矢量的叉積無交換律 矢量的叉積無交換律，但有

矢量的點(diǎn)積與叉積的分配律 矢量的點(diǎn)積與叉積有分配律，即

一些有用的公式

由矢量的基本運(yùn)算可以得到如下常用的較復(fù)雜的運(yùn)算關(guān)系式：

式(1.2-13)左邊稱為三矢量的兩重叉積，式(1.2-14)左邊稱為三矢量的混合積。矢量基的定義與基矢量的右旋正交性

(1.2-7)

(1.2-10)(1.2-11)(1.2-12)(1.2-13)(1.2-14)

圖1-2 矢量基與基矢量

矢量的幾何描述很難處理復(fù)雜的運(yùn)算。通常采用比較多的是矢量的代數(shù)表達(dá)方法。為此首先需要構(gòu)成一個(gè)參考空間，即用過點(diǎn)O 的三個(gè)正交的單位矢量這個(gè)基的基矢量。根據(jù)三個(gè)基矢量的正交性，有如下的關(guān)系式

依次按右手法則(見圖1-2)構(gòu)成一個(gè)坐標(biāo)系，稱之為矢量基(簡稱基)。點(diǎn)O 稱為該矢量基的基點(diǎn)。這三個(gè)正交的單位矢量稱為

其中，???稱為克羅內(nèi)克(L.Kronecker)符號，即

(1.2-15)(1.2-16)

(1.2-17)

(?, ?=1,2,3)

而????稱為李奇(Ricci)符號，即

(?, ?, ?=1, 2, 3，且)

(1.2-18)

基的矢量列陣的表達(dá)，矢量列陣的運(yùn)算

將基矢量構(gòu)成一個(gè)矢量列陣，即

（1.2-19）

它來表示這個(gè)矢量基。對于不同的基，在上加上標(biāo)進(jìn)行區(qū)分。例，基與基r，即

與基分別表示基b,矢量列陣是標(biāo)量列陣的拓展。矢量陣運(yùn)算的定義在形式上與一般的矩陣運(yùn)算定義一致，只是在運(yùn)算中將一個(gè)矢量作為一個(gè)標(biāo)量元素處理。例如對于矢量陣矢量與矢量陣的點(diǎn)積運(yùn)算：

與矢量，以下算式成立：

（1.2-20），矢量與矢量陣的叉積運(yùn)算：

（1.2-21）

矢量陣與矢量陣的點(diǎn)積運(yùn)算：

（1.2-22）

矢量陣與矢量陣的叉積運(yùn)算：

（1.2-23）

需要注意的是以上的算式中點(diǎn)積與叉積的運(yùn)算符不能遺漏，對于叉積運(yùn)算的次序不能交換。考慮到3個(gè)基矢量的歸一性和右旋正交性，（1.2-22）與（1.2-23）分別可化簡為

（1.2-24）

（1.2-25）

矢量在某基下的代數(shù)表達(dá)、坐標(biāo)陣與坐標(biāo)方陣

圖1-3 矢量在基上的分矢量與坐標(biāo)

在某個(gè)矢量基上，根據(jù)矢量和的定義，任意矢量矢量運(yùn)算表達(dá)式為

可通過如圖1-3所示三個(gè)矢量的和表示，其

其中、與分別為與基矢量方向一致的三個(gè)矢量，稱它們?yōu)槭噶?/p>

（1.2-26）

在相應(yīng)基矢量上的三個(gè)分矢量，或簡稱為分量。三個(gè)標(biāo)量系數(shù)a1, a2, a3分別稱為矢量它們分別為三個(gè)分矢量的模。這三個(gè)坐標(biāo)構(gòu)成一個(gè)標(biāo)量列陣稱為矢量記為

在三個(gè)基矢量上的坐標(biāo)。在該矢量基上的坐標(biāo)陣，（1.2-27）

三個(gè)坐標(biāo)還可定義一個(gè)反對稱方陣，記為

（1.2-28）

稱此方陣為矢量在該矢量基上的坐標(biāo)方陣。不難驗(yàn)證，此坐標(biāo)方陣成立

例題1.圖示一長方體，其中在該基上的坐標(biāo)陣與坐標(biāo)方陣。。圖中給出了基

（1.2-29）

。寫出矢量

例1.2-1圖

解：由圖可知，矢量可表為圖中三矢量

之和。由于，故有，因此，矢量在該基上的坐標(biāo)陣為

坐標(biāo)方陣為

矢量坐標(biāo)陣的矩陣表達(dá)形式 利用矩陣乘的運(yùn)算形式，有

據(jù)此，表達(dá)式

可寫成矢量的坐標(biāo)陣與基的矩陣積，即

不難驗(yàn)證矢量的坐標(biāo)陣a有如下的表達(dá)式

(1.2-30)

(1.2-31)

因此，矢量的坐標(biāo)陣a可簡寫為

(1.2-31')

應(yīng)該指出，根據(jù)定義矢量在幾何上是一客觀存在的量，與矢量基的選取無關(guān)。而矢量的坐標(biāo)陣與矢量基有關(guān)。例如，有兩個(gè)不同的矢量基(見圖1-5)。有

與

。矢量

在這兩個(gè)基上的坐標(biāo)陣分別記為

與

圖1-5 同一個(gè)矢量在不同基上的坐標(biāo)陣

或

(1.2-32)

(1.2-32')

矢徑的定義，矢量與矢徑間的關(guān)系

圖1-4 矢徑的分量與坐標(biāo)

起點(diǎn)在基點(diǎn)O指向空間點(diǎn)P的矢量，稱為點(diǎn)P的矢徑，記為標(biāo)分別為r1, r2, r3，由圖1-4可知，矢徑

。如果空間點(diǎn)P在基上的三個(gè)坐

坐標(biāo)陣的三個(gè)元素就是空間點(diǎn)P的三個(gè)坐標(biāo)，即

特殊情況，基矢量、與

在其的基下的坐標(biāo)陣分別為，矢量的運(yùn)算與坐標(biāo)陣運(yùn)算間的關(guān)系

首先令矢量、與在基下的坐標(biāo)陣分別記為a，b與c。由矢量的矩陣表達(dá)式，有

則由兩矢量相等得到

(1.2-33)(1.2-34)(1.2-35)

可見相等的兩矢量與的在同一個(gè)基上的坐標(biāo)陣相等，即a = b；反之亦然。

將矢量的矩陣表達(dá)式分別代入矢量的數(shù)乘公式、矢量相加公式、矢量點(diǎn)積公式和矢量叉積公式，得到相應(yīng)的矩陣運(yùn)算公式，即，上述各表達(dá)式的左邊為一些矢量的基本運(yùn)算，各表達(dá)式的最右邊為這些基本運(yùn)算在同一基下對應(yīng)的坐標(biāo)陣運(yùn)算式?，F(xiàn)列于表1.2-1中。根據(jù)表1.2-1讀者可很容易寫出較復(fù)雜的矢量運(yùn)算對應(yīng)的坐標(biāo)陣運(yùn)算式。

矢量對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的定義，矢量在某基下對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的定義

圖1-6 矢量對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)

上節(jié)已經(jīng)提到，矢量是一與參考基無關(guān)的數(shù)學(xué)量，故它隨時(shí)間的變化也與參考基無關(guān)。如圖1-6所示，在時(shí)刻t，該矢量的大小與方向?yàn)?，到時(shí)刻t+?t，該矢量的大小與方向?yàn)?，且，定義矢量在時(shí)刻t對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)是另一個(gè)矢量，記為

(1.2-36)

從幾何上考察或進(jìn)行矢量導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算極不方便。下面將討論矢量導(dǎo)數(shù)與其坐標(biāo)陣導(dǎo)數(shù)的關(guān)系。盡管矢量對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)與參考基無關(guān)，但在不同的參考基上考察同一個(gè)矢量的變化，其結(jié)果將不同。現(xiàn)在某一參考基上考察一個(gè)矢量。定義為矢量在參考基

上對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。

在基上考察它自身的三個(gè)基矢量

(i=1,2,3)，顯然在該基上它們不隨時(shí)間變化，有

(i=1,2,3)

(1.2-37)

將矩陣對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的表達(dá)式推廣到矢量陣，故上式可簡寫為如下矩陣表達(dá)式：

由矢量的矩陣表達(dá)式，有

(1.2-37')

(1.2-38)

同理，(1.2-38')

由此可得到如下結(jié)論，矢量基

在基上對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)為一矢量，它在該基的坐標(biāo)陣等于矢量在的坐標(biāo)陣對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。

顯然，對于標(biāo)量?，對時(shí)間求導(dǎo)的左上標(biāo)r無意義，即定義的參考基

。對于矢量求導(dǎo)，如果所為公認(rèn)或在約定的情況下，為了書寫方便有時(shí)矢量求導(dǎo)的表達(dá)式也作如下的簡寫，即。讀者應(yīng)該注意識別。

求矢量在基

上對時(shí)間的導(dǎo)數(shù) 解：矢量在基的坐標(biāo)陣為。由式(1.2-38)，該矢量在基上對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)為

在某基下矢量導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算與其坐標(biāo)陣導(dǎo)數(shù)運(yùn)算間的關(guān)系

由矢量對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的定義與矩陣對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的公式，不難得到一些矢量運(yùn)算在某基下對時(shí)間導(dǎo)數(shù)的矢量運(yùn)算式，現(xiàn)列于表1.2-2的左列。根據(jù)矢量在某基下對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)式，或

表1.2-2左列的矢量運(yùn)算式對應(yīng)的坐標(biāo)運(yùn)算式為表1.2-2右列所示。例如，對于表1.2-2第一行的左列，其左邊可表為

其右邊為

將以上兩式代入表1.2-2第一行的左列，考慮到同一基下坐標(biāo)陣相等，可得到相應(yīng)的矩陣式如表1.2-2第一行的右列。讀者不難類似推導(dǎo)表中后3行的對應(yīng)關(guān)系。表中最后一行的推導(dǎo)，用到了如下關(guān)系式，讀者不難給予證明。

（1.2-39）對于例1.2-5的矢量，可以理解為三個(gè)矢量相加，該例也可利用表1.2-2的第二行的關(guān)系求解。即直接對矢量求導(dǎo)，有

第五篇：《控制爆破》課程學(xué)習(xí)心得體會(huì)

《控制爆破》課程學(xué)習(xí)心得體會(huì)

S

結(jié)束了劉云和老師的《控制爆破》一門課程的學(xué)習(xí)，受益良多，作為一名土木工程專業(yè)的教師，對土木工程這門龐大的學(xué)科已經(jīng)有一定的了解。建筑無論是在中國還是在國外，都有著悠久的歷史，長期的發(fā)展歷程。整個(gè)世界每天都在改變，而建筑也隨科學(xué)的進(jìn)步而發(fā)展。力學(xué)的發(fā)現(xiàn)，材料的更新，不斷有更多的科學(xué)技術(shù)引入建筑中。以前只求一間有瓦蓋頂?shù)姆课荩F(xiàn)在追求舒適，不同的思想，不同的科學(xué)，推動(dòng)了土木工程的發(fā)展，使其更加完美。

而《控制爆破》這一門課程的內(nèi)容之前鮮有接觸，對爆破的了解，大多來自于礦山的開挖，隧道的貫通，對于城市爆破、尤其是定向控制爆破來說更是所知甚少。在老師的課程中，簡明扼要的向我們介紹了許多控制爆破的技術(shù)與實(shí)例?？刂票颇壳霸诠こ淌┕ぶ械玫綇V泛應(yīng)用。比如定向爆破、預(yù)裂爆破、光面爆破、巖塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、靜態(tài)爆破、拋填爆破、弱松動(dòng)爆破、燃燒劑爆破等。不同于一般的工程爆破，控制爆破對由爆破作用引起的危害有更加嚴(yán)格的要求，多用于城市或人口稠密、附近建筑物群集的地區(qū)各種建筑物的拆除以及為減小爆破對被保護(hù)對象有害效應(yīng)的爆破，因此，控制爆破不是單純指拆除爆破或者其中哪一種爆破。老師主要給我們介紹了有關(guān)城市改建過程中定向爆破這方面的內(nèi)容。定向爆破原理是利用炸藥爆炸的作用，把某一地區(qū)的土石方拋擲到指定的地區(qū)，并大致堆積成所需形狀的爆破技術(shù)。這種技術(shù)廣泛運(yùn)用于拆建工作之中。我們知道，定向爆破一般用于拆除一些廢棄建筑物，而這類建筑物大多在城鎮(zhèn)之內(nèi)，所以比起其他爆破工程來說，定向爆破計(jì)算難度更大，與人民安全更是緊密相關(guān)。所以說，定向爆破之前需要作出詳細(xì)的勘探和的精心設(shè)計(jì)。

首先是根據(jù)工程需要和現(xiàn)場地形地質(zhì)情況大致確定爆區(qū)，再對爆區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格的地形地質(zhì)勘測。在此基礎(chǔ)上即可進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要充分利用地形，合理布藥，準(zhǔn)確確定裝藥量；還必須包括洞室施工，裝藥爆破，起爆網(wǎng)路，安全校核以及其他有關(guān)項(xiàng)目。

除此之外，定向爆破還需要方方面面的去考慮： ①控制爆破破壞的范圍，只爆破被爆破對象需要被破壞、破碎的的部位，保留其余部分的完整性；

②爆破后建筑物的傾倒方向和坍塌范圍； ③控制爆破時(shí)產(chǎn)生的飛散物的飛散距離； ④空氣沖擊波強(qiáng)度和噪音的強(qiáng)度；

⑤控制爆破所引起的震動(dòng)及其對附近建筑物的震動(dòng)影響，也稱爆破地震效應(yīng)；

⑥粉塵； ⑦水下沖擊波； ⑧涌浪等。

《控制爆破》包括工程中的各個(gè)層面，我們只是簡單初步地了解了這門學(xué)科所涉及的內(nèi)容。畢竟我們最主要的方向不在此，“爆破”這個(gè)詞對于現(xiàn)在的我們來說就好比是大海，里面充滿了太多的神秘與未知?！巴聊竟こ獭币粋€(gè)涉及多方面的學(xué)科，對于我們這樣職業(yè)院校的老師而言，需要精通的掌握各門土木工程的專業(yè)知識，而且我們更應(yīng)該憑著我們的所學(xué)所得帶領(lǐng)學(xué)生去一步步了解它。學(xué)習(xí)了《控制爆破》后，我感覺到了自己以后要學(xué)習(xí)的東西真的還很多很多。

總之，在學(xué)習(xí)完這門課程后收獲頗多,也為自己以后的教育教學(xué)提供了一個(gè)新的方向。我們所教授的學(xué)生，不僅僅是一個(gè)工程技術(shù)人員，也是社會(huì)的建設(shè)者，引導(dǎo)他們積極的投身社會(huì)建設(shè)是我們應(yīng)盡的責(zé)任。對于我們老師而言，只有努力提高自己的專業(yè)水平，為祖國培育出更多的土木工程專業(yè)人才，只有這樣才會(huì)給我國的土木工程界帶來一個(gè)新的飛躍，讓我國的建設(shè)事業(yè)走在世界的最前沿。