機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)作為先進(jìn)裝備中的關(guān)鍵系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通和海洋裝備等領(lǐng)域，更成為功率電傳的重要技術(shù)途徑。近年來，隨著飛行器等裝備全電化的發(fā)展，人們對(duì)作動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊性、響應(yīng)快速性、系統(tǒng)容錯(cuò)性和魯棒性等提出更高要求，給其建模、驅(qū)動(dòng)控制、故障診斷等關(guān)鍵技術(shù)帶來新挑戰(zhàn)。

在863 計(jì)劃、973 計(jì)劃及國(guó)家科技重大專項(xiàng)的持續(xù)支持下，清華大學(xué)朱紀(jì)洪教授團(tuán)隊(duì)潛心致力于機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的理論研究與工程實(shí)踐，圍繞高動(dòng)態(tài)控制、冗余驅(qū)動(dòng)、主動(dòng)容錯(cuò)控制與故障診斷等開展系統(tǒng)性研究工作，并取得一些具有工程應(yīng)用價(jià)值的創(chuàng)新成果。

《機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)》就是這些研究成果的凝練，希望可以為我國(guó)高性能機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量，并在我國(guó)從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究發(fā)展與工程實(shí)踐有所助益。

機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)

朱紀(jì)洪著

北京：科學(xué)出版社，2025.4

（飛行控制前沿技術(shù)叢書）

本書內(nèi)容涵蓋機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成、核心技術(shù)及關(guān)鍵算法。在系統(tǒng)介紹作動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、發(fā)展歷程與技術(shù)趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞以下幾個(gè)方面展開。

• 在驅(qū)動(dòng)控制方面，介紹同步電機(jī)的矢量控制與SVPWM 驅(qū)動(dòng)方法，并總結(jié)出一種兼顧穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)特性的線性控制器五步設(shè)計(jì)流程。進(jìn)一步，為提升系統(tǒng)響應(yīng)速度與工程可實(shí)現(xiàn)性，介紹時(shí)間最優(yōu)控制與近似時(shí)間最優(yōu)控制策略，并分析其在高動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)勢(shì)。

• 在驅(qū)動(dòng)電機(jī)建模與容錯(cuò)控制方面，提出能方便實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制的容錯(cuò)永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合高功率因數(shù)、高動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)控制策略，探討如何在電機(jī)出現(xiàn)故障后保證系統(tǒng)具有容錯(cuò)性和安全性。同時(shí)，給出一種電機(jī)內(nèi)功率因數(shù)及直交軸電流容錯(cuò)檢測(cè)方法。

• 在系統(tǒng)故障診斷方面，通過構(gòu)建機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)特征模型，提出一種適用于復(fù)雜任務(wù)環(huán)境的魯棒性強(qiáng)、虛警率低在線故障診斷方法，提升系統(tǒng)的可靠性與安全性。

• 本書還以臨近空間飛行器作動(dòng)系統(tǒng)為例，介紹系統(tǒng)從需求分析、部件選型到控制器設(shè)計(jì)的全過程，為工程設(shè)計(jì)提供實(shí)踐參考。

本書在內(nèi)容上兼顧理論深度與工程實(shí)用性，適用于從事電機(jī)控制與智能執(zhí)行系統(tǒng)研究的科研工作者，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生參考學(xué)習(xí)。希望了解同步電機(jī)控制的讀者可重點(diǎn)閱讀第2 章；欲掌握SVPWM 算法的可參考附錄A；關(guān)注電機(jī)高速下高功率因數(shù)運(yùn)行的讀者可重點(diǎn)閱讀第5 章；關(guān)注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與故障診斷的讀者可重點(diǎn)閱讀第6、7 章。

本書的出版得益于團(tuán)隊(duì)多年的積淀，感謝其間眾多博士研究生、博士后和同事在項(xiàng)目攻關(guān)與專著撰寫過程中做出的貢獻(xiàn)。同時(shí)，感謝國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金的支持，以及長(zhǎng)期以來給予我們幫助和支持的專家與單位。

本文摘編自《機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)》（朱紀(jì)洪著．北京：科學(xué)出版社，2025.4）一書“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

（飛行控制前沿技術(shù)叢書）

責(zé)任編輯：孫伯元 魏英杰

功率電傳是飛行器等載體操縱與控制的發(fā)展方向，其中機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)是重要的技術(shù)途徑，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域也具有舉足輕重的作用。本書系統(tǒng)論述機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、傳感、控制及故障診斷技術(shù)，給出原理簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)的線性綜合控制器設(shè)計(jì)方法，以及動(dòng)態(tài)特性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)線性控制器的魯棒近似時(shí)間最優(yōu)控制器實(shí)現(xiàn)途徑。從不同視角介紹了同步電機(jī)矢量控制，論述了一種容錯(cuò)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其高功率因數(shù)、高動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，給出了電流相位容錯(cuò)檢測(cè)方法；用臨近空間飛行器作動(dòng)系統(tǒng)做實(shí)例闡述了機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程；介紹了一種機(jī)電作動(dòng)系統(tǒng)特征模型及基于此模型的作動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法。

本書可供從事航空航天伺服作動(dòng)系統(tǒng)研究的科研人員使用，也可供自動(dòng)化、電氣工程、機(jī)電等專業(yè)的本科生及研究生學(xué)習(xí)。

（本文編輯：劉四旦）

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