交流伺服控制系统
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作者任志斌
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25296308
上书时间2024-10-28
商品详情
- 品相描述：全新
- 商品描述
-
前言
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
导语摘要
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，第1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。
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. 1 STM32 系列芯片的结构及性能 12
2. 1. 2 STM32 的存储空间及时钟 13
2. 1. 3 STM32 的中断系统 21
2. 1. 4 STM32 的定时器 25
2. 1. 5 STM32 的A-D 转换器 26
2. 1. 6 STM32 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. 1 Q 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. 2 PI 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. 3 PWM 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. 3 M 法测速 60
3. 4. 4 T 法测速 61
3. 4. 5 M / T 法测速 62
3. 4. 6 M / T 法速度测量的实现 64
3. 4. 7 M / T 法例程 65
习题和思考题 69
第4 章 电压空间矢量PWM 71
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. 3 PWM 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. 2 SVPWM 三个关键问题的解决 76
4. 3 SVPWM 编程实例 86
习题和思考题 91
Ⅴ
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. 4 STM32 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. 7 CPU 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，第1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。
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