交流伺服控制系统
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作者任志斌,林元璋,钟灼仔 编著
出版社机械工业出版社
ISBN9787111592020
出版时间2018-06
装帧平装
开本16开
定价29.8元
货号1201717105
上书时间2024-11-06
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目录
前言
第1章伺服控制系统概述1
1.1伺服控制系统的基本概念1
1.1.1伺服控制系统的定义1
1.1.2伺服控制系统的组成1
1.1.3伺服控制系统性能的基本要求1
1.1.4伺服控制系统的种类2
1.2电气伺服控制系统的发展2
1.2.1电气伺服控制系统的发展过程2
1.2.2驱动产品概况3
1.2.3发展趋势5
1.3交流伺服控制系统6
1.3.1交流伺服控制系统的驱动方式与应用8
1.3.2交流伺服控制系统的应用前景10
习题和思考题11
第2章交流伺服控制系统基础知识12
2.1控制器芯片12
2.1.1STM32系列芯片的结构及性能12
2.1.2STM32的存储空间及时钟13
2.1.3STM32的中断系统21
2.1.4STM32的定时器25
2.1.5STM32的A-D转换器26
2.1.6STM32应用举例30
2.2交流伺服控制系统功率变换电路35
2.2.1逆变电路35
2.2.2驱动电路39
2.2.3带有死区的PWM波形40
2.3交流伺服电动机41
2.3.1同步型交流伺服电动机41
2.3.2感应型交流伺服电动机41
2.3.3两种交流伺服电动机的比较42
习题和思考题42
第3章交流伺服控制系统中的编程技术45
3.1定点CPU的数据Q格式45
3.1.1Q格式说明45
3.1.2电动机控制中电流采样值的Q格式处理46
3.2PI调节器的数字实现方法47
3.2.1模拟PI调节器的数字化47
3.2.2改进的数字PI算法48
3.2.3数字PI调节器的举例49
3.3PWM驱动信号52
3.3.1三相互补的PWM驱动52
3.3.2无刷直流电动机的PWM驱动55
3.4数字测速58
3.4.1旋转编码器58
3.4.2数字测速方法的精度指标59
3.4.3M法测速60
3.4.4T法测速61
3.4.5M/T法测速62
3.4.6M/T法速度测量的实现64
3.4.7M/T法例程65
习题和思考题69
第4章电压空间矢量PWM71
4.1电压空间矢量PWM控制技术71
4.1.1空间矢量的定义71
4.1.2电压与磁链空间矢量的关系72
4.1.3PWM逆变器基本输出电压矢量73
4.1.4正六边形空间旋转磁场74
4.1.5期望电压空间矢量的合成与实现75
4.2SVPWM三个关键问题的解决76
4.3SVPWM编程实例86
习题和思考题91
第5章无刷直流电动机控制技术92
5.1无刷直流电动机的结构和工作原理92
5.1.1无刷直流电动机的结构92
5.1.2无刷直流电动机的霍尔传感器位置检测93
5.1.3无刷直流电动机的工作原理96
5.1.4三相多槽多极对电机结构98
5.1.5无刷直流电动机的双闭环调速系统99
5.2无刷直流电动机控制系统100
5.2.1硬件电路100
5.2.2控制系统程序设计105
5.2.3电动机起动分析105
5.2.4STM32的TIM1与TIM2中断106
5.2.5具体程序106
5.2.6程序分析110
5.3无刷直流电动机无霍尔传感器控制方法与实现113
5.3.1采用无位置传感器控制的必要性113
5.3.2无刷直流电动机无位置传感器控制方法114
5.3.3无刷直流电动机无位置传感器控制原理框图114
5.3.4无霍尔传感器控制软件编程设计114
5.4无刷直流电动机相序测定方法118
5.5无刷直流电动机的制动119
习题和思考题121
第6章永磁同步电动机控制技术122
6.1永磁同步电动机控制原理122
6.1.1永磁同步电动机的数学模型123
6.1.2永磁同步电动机矢量控制原理126
6.2永磁同步电动机控制的硬件设计127
6.2.1永磁同步电动机驱动器的总体硬件电路127
6.2.2与无刷直流电动机硬件的差别128
6.3永磁同步电动机控制的软件设计129
6.3.1软件设计总体结构129
6.3.2合成电压矢量幅值及其与d轴夹角的计算133
6.3.3电动机转子实时角度的计算137
6.3.4定时器中断程序分析138
习题和思考题142
第7章异步电动机矢量控制技术143
7.1异步电动机动态数学模型143
7.1.1异步电动机动态数学模型的性质143
7.1.2异步电动机三相原始数学模型144
7.2坐标变换控制的基本思想148
7.3坐标变换149
7.4异步电动机在两相坐标系上的动态数学模型152
7.5异步电动机在两相坐标系上的状态方程155
7.6异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统158
7.6.1按转子磁链定向同步旋转坐标系中的状态方程159
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想160
7.6.3按转子磁链定向矢量控制系统的实现161
7.6.4磁链开环转差型矢量控制系统———间接定向161
7.7CPU在异步电动机矢量控制系统中的实现162
7.7.1控制系统总体设计162
7.7.2编程分析163
7.8两个常见问题173
习题和思考题180
附录缩略语对照表181
参考文献184
内容摘要
本书首先介绍了交流伺服控制系统及编程的基础知识，然后以实现无刷直流电动机控制、永磁同步电动机控制及异步电机控制技术为重点，介绍STM32芯片在交流伺服控制的应用。全书共七章，靠前章概要介绍了交流伺服系统。第2章介绍了交流伺服控制系统基础知识，包括STM32的结构及性能、存储空间及时钟、中断系统、定时器及A/D转换器。第3章围绕电动机的控制技术方面编程需要，重点介绍了数据Q格式、电动机驱动的PWM信号、数字PI调节器、数字测速的编程实现方法。第4章针对控制系统的实现，介绍了电压空间矢量PWM（SVPWM）和旋转变换控制技术。第5-7章以STM32的控制在实际应用分别对无刷直流电动机控制器、永磁同步电动机控制及异步电动机控制技术做了详细介绍。
精彩内容
STM32 芯片具有强大的定时计数能力和嵌入式控制功能, 特别适用于数据处理的测控场合, 如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电动机伺服控制系统等。 为了帮助广大工程技术人员及教学人员尽快掌握STM32 编程技术在控制中的应用, 我们编写了本书。本书适用于高等院校自动化以及电气工程专业本科和高职高专的“伺服系统” “交流伺服控制” 课程及“伺服控制” “电动机控制技术” 课程设计, 也可作为创新创业活动教材, 并可供电力电子与电力传动硕士研究生和从事控制系统的工程技术人员参考。 本书介绍了STM32 的结构、功能和接口原理, 深入浅出地阐述了无刷直流电动机、永磁同步电动机及异步电动机的各种基本原理和方法, 以及控制所必需的常用信号检测元件,使读者对STM32 控制有较为系统的了解。书中系统地介绍了硬件和软件设计方法, 并提供大量的范例给读者参考, 有助于读者快速地了解整个控制系统的框架、需要设计的重点及难点。本书共七章:第1 章 伺服控制系统概述;第2 章 交流伺服控制系统基础知识;第3 章 交流伺服控制系统中的编程技术;第4 章 电压空间矢量PWM;第5 章 无刷直流电动机控制技术;第6 章 永磁同步电动机控制技术;第7 章 异步电动机矢量控制技术。 本书主要由江西理工大学任志斌教授、林元璋副教授编著, 宁德职业技术学院的钟灼仔老师在内容安排及例程环节提出了宝贵意见并参与编写部分内容, 张文光、高平生、林伦标老师和张凯强、王子俭、许斌等研究生参与了程序调试及内容校对的工作。 另外, 随着CPU 芯片的快速发展, 不同公司的CPU 芯片不断推向市场, 开发研究人员采用不同芯片开发控制器已成普遍现象。目前市场采用STM32 芯片完成电动机控制的用户越来越多, 笔者在与有需求的企业开发委托的项目都要求采用性价比高的芯片, 因此选用了STM32 并在书中以此芯片为例。 我们在编写过程中虽然花了不少精力, 仍难免有错误与不足之处, 殷切期望广大读者批评指正。如有需要, 书中内容涉及控制装置可通过QQ1273495106 联系。 编 者
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