1.5 本书主要研究内容

通过初次级磁场相互作用，LIM可直接产生沿运动方向的电磁推力，相较于传统RIM具有加减速快、爬坡能力强、体积小、噪声低等优点。但是，初级开断、端部半填充槽、大气隙、局部磁场饱和等影响，LIM系统尚存在等效模型不精确、控制策略不高效、系统优化不深入等问题。针对上述问题，本书着重介绍了LIM高精度等效模型建模分析、高性能控制策略和系统多目标优化方法等。全书包括9章，主要内容简述如下：

第1章首先概述了本书研究背景；然后介绍了LIM等效模型、控制方法及多目标优化等研究现状，对目前LIM系统建模中存在的难点问题、边端效应对现有控制策略的影响、多目标优化的不足等工作进行了详细分析和总结；最后介绍了本书主要框架和内容。

第2章对LIM等效模型进行了研究。首先介绍了LIM绕组函数理论，从是否考虑边端效应和半填充槽出发，推导出基于绕组函数的LIM动态等效电路；其次分析了LIM中存在的主要空间和时间谐波成分及作用规律，推导了时间谐波激励下的电路参数、端部效应和趋肤效应的修正系数，进而建立了LIM时间谐波等效电路。

第3章研究了LIM及驱动系统最小损耗控制。首先，分析了初次级漏感对LIM铜损和铁损影响，建立了LIM新型稳态损耗模型；其次，考虑变流器导通和开关损耗，提出了LIM驱动系统新型稳态损耗模型，实现了驱动系统最小损耗控制；然后，建立了时间谐波LIM损耗模型，在不同工况下降低了电机谐波损耗，从而减小了电机总损耗。最后，通过仿真和实验对损耗模型及算法进行了充分验证。

第4章研究了LIM模型预测电流控制。首先，结合电压调制策略，提出了单矢量、双矢量以及三矢量模型预测电流控制。其次，提出了参考电压矢量扇区的简化搜索方法，有效降低了模型预测电流控制的计算复杂度。再次，提出了多步长模型预测控制简化求解方法，简化了多步长模型预测控制的复杂度，提高了相同开关频率下的电流质量。最后，完成了相关方法的实验验证。

第5章研究了LIM模型预测推力控制。首先，提出了两种无权重系数模型预测推力控制方法，消除了权重系数对其控制性能的影响；其次，结合双矢量调制策略，拓宽了输出电压矢量范围，减小了模型预测推力控制的跟踪误差。通过求解参考电压矢量，快速选择出最优电压矢量组合，从而避免了重复枚举计算，降低了任意双矢量模型预测推力控制的复杂度。再次，提出了基于参考初级磁链矢量模型预测推力控制，实现了额定速度以下的最大推力电流比控制和额定速度以上的弱磁控制。最后，通过实验测试验证了LIM模型预测推力控制及弱磁控制方法的有效性。

第6章研究了LIM无速度传感器控制。首先，分析了LIM全阶状态观测器和扩张状态观测器速度估计方法，进而提出了一种改进型扩张状态观测器速度估计方法，实现了速度和负载阻力的同时估计。其次，针对传统无速度传感器控制中存在的速度跟踪性能和负载抗扰性能相互耦合的问题，提出了一种新型的全解耦二自由度控制方法，提高了控制系统稳定性和系统对负载扰动的抑制能力。最后，大量仿真和实验验证了无传感器控制方法的有效性。

第7章对LIM参数辨识进行了研究。首先，阐述了LIM主要参数的变化规律及对控制系统的影响。在此基础上，提出了两种低复杂度高可靠性LIM在线参数辨识方案。其次，提出了带开关项模型预测的高精度参数辨识和优化控制方案，增强了参数辨识方法在低开关频率下的离散域稳定性和系统谐波抑制能力。同时，提出了一种全阶状态观测器励磁电感和速度并行辨识策略，提升了LIM调速系统的控制精度和可靠性。最后，仿真和实验结果验证了参数辨识和无传感器控制方法的有效性。

第8章研究了LIM多目标优化方法。首先，分析了LIM参数敏感性。其次，利用第2章提出的LIM时间谐波模型，将单层次多目标优化问题转化为多层次多目标优化问题，从而降低了优化模型复杂度，提升了优化效率。同时，提出了一种LIM系统级优化方法，从电机本体和控制策略两个层面对LIM进行同时优化。大量仿真及实验结果表明：提出的系统级损耗模型和新型最小损耗控制策略合理有效。

第9章总结了全书的研究工作，分析了LIM系统尚存在的问题，归纳和展望了未来发展方向。 9m0yDObvO3hZ/MzWKPazHQkrwDe5zqoV20d2VxbI9Z3Zv/9STWEAy0WL6M0OtgCU