交流伺服控制系统

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