定 價：29.8 元
叢書名：普通高等教育電氣工程與自動化類“十三五”規(guī)劃教材
- 作者：任志斌
- 出版時間：2018/6/1
- ISBN：9787111592020
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM921.54
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書首先介紹了交流伺服控制系統(tǒng)及編程的基礎(chǔ)知識，然后以實現(xiàn)無刷直流電動機(jī)控制、永磁同步電動機(jī)控制及異步電機(jī)控制技術(shù)為重點，介紹STM32芯片在交流伺服控制的應(yīng)用。全書共七章，第1章概要介紹了交流伺服系統(tǒng)。第2章介紹了交流伺服控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識，包括STM32的結(jié)構(gòu)及性能、存儲空間及時鐘、中斷系統(tǒng)、定時器及A/D轉(zhuǎn)換器。第3章圍繞電動機(jī)的控制技術(shù)方面編程需要，重點介紹了數(shù)據(jù)Q格式、電動機(jī)驅(qū)動的PWM信號、數(shù)字PI調(diào)節(jié)器、數(shù)字測速的編程實現(xiàn)方法。第4章針對控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，介紹了電壓空間矢量PWM（SVPWM）和旋轉(zhuǎn)變換控制技術(shù)。第5-7章以STM32的控制在實際應(yīng)用分別對無刷直流電動機(jī)控制器、永磁同步電動機(jī)控制及異步電動機(jī)控制技術(shù)做了詳細(xì)介紹。
STM32 芯片具有強(qiáng)大的定時計數(shù)能力和嵌入式控制功能, 特別適用于數(shù)據(jù)處理的測控場合, 如工業(yè)自動化控制、電力電子技術(shù)應(yīng)用、智能化儀器儀表及電動機(jī)伺服控制系統(tǒng)等。
為了幫助廣大工程技術(shù)人員及教學(xué)人員盡快掌握STM32 編程技術(shù)在控制中的應(yīng)用, 我們編寫了本書。本書適用于高等院校自動化以及電氣工程專業(yè)本科和高職高專的“伺服系統(tǒng)”
“交流伺服控制” 課程及“伺服控制” “電動機(jī)控制技術(shù)” 課程設(shè)計, 也可作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動教材, 并可供電力電子與電力傳動碩士研究生和從事控制系統(tǒng)的工程技術(shù)人員參考。
本書介紹了STM32 的結(jié)構(gòu)、功能和接口原理, 深入淺出地闡述了無刷直流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)及異步電動機(jī)的各種基本原理和方法, 以及控制所必需的常用信號檢測元件,使讀者對STM32 控制有較為系統(tǒng)的了解。書中系統(tǒng)地介紹了硬件和軟件設(shè)計方法, 并提供大量的范例給讀者參考, 有助于讀者快速地了解整個控制系統(tǒng)的框架、需要設(shè)計的重點及難點。本書共七章:第1 章 伺服控制系統(tǒng)概述;第2 章 交流伺服控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識;第3 章 交流伺服控制系統(tǒng)中的編程技術(shù);第4 章 電壓空間矢量PWM;第5 章 無刷直流電動機(jī)控制技術(shù);第6 章 永磁同步電動機(jī)控制技術(shù);第7 章 異步電動機(jī)矢量控制技術(shù)。
本書主要由江西理工大學(xué)任志斌教授、林元璋副教授編著, 寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院的鐘灼仔老師在內(nèi)容安排及例程環(huán)節(jié)提出了寶貴意見并參與編寫部分內(nèi)容, 張文光、高平生、林倫標(biāo)老師和張凱強(qiáng)、王子儉、許斌等研究生參與了程序調(diào)試及內(nèi)容校對的工作。
另外, 隨著CPU 芯片的快速發(fā)展, 不同公司的CPU 芯片不斷推向市場, 開發(fā)研究人員采用不同芯片開發(fā)控制器已成普遍現(xiàn)象。目前市場采用STM32 芯片完成電動機(jī)控制的用戶越來越多, 筆者在與有需求的企業(yè)開發(fā)委托的項目都要求采用性價比高的芯片, 因此選用了STM32 并在書中以此芯片為例。
我們在編寫過程中雖然花了不少精力, 仍難免有錯誤與不足之處, 殷切期望廣大讀者批評指正。如有需要, 書中內(nèi)容涉及控制裝置可通過QQ1273495106 聯(lián)系。
編 者
前言
第1 章 伺服控制系統(tǒng)概述 1
1. 1 伺服控制系統(tǒng)的基本概念 1
1. 1. 1 伺服控制系統(tǒng)的定義 1
1. 1. 2 伺服控制系統(tǒng)的組成 1
1. 1. 3 伺服控制系統(tǒng)性能的基本要求 1
1. 1. 4 伺服控制系統(tǒng)的種類 2
1. 2 電氣伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展 2
1. 2. 1 電氣伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展過程 2
1. 2. 2 驅(qū)動產(chǎn)品概況 3
1. 2. 3 發(fā)展趨勢 5
1. 3 交流伺服控制系統(tǒng) 6
1. 3. 1 交流伺服控制系統(tǒng)的驅(qū)動方式與
應(yīng)用 8
1. 3. 2 交流伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景 10
習(xí)題和思考題 11
第2 章 交流伺服控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 12
2. 1 控制器芯片 12
2. 1. 1 STM32 系列芯片的結(jié)構(gòu)及性能 12
2. 1. 2 STM32 的存儲空間及時鐘 13
2. 1. 3 STM32 的中斷系統(tǒng) 21
2. 1. 4 STM32 的定時器 25
2. 1. 5 STM32 的A-D 轉(zhuǎn)換器 26
2. 1. 6 STM32 應(yīng)用舉例 30
2. 2 交流伺服控制系統(tǒng)功率變換電路 35
2. 2. 1 逆變電路 35
2. 2. 2 驅(qū)動電路 39
2. 2. 3 帶有死區(qū)的PWM 波形 40
2. 3 交流伺服電動機(jī) 41
2. 3. 1 同步型交流伺服電動機(jī) 41
2. 3. 2 感應(yīng)型交流伺服電動機(jī) 41
2. 3. 3 兩種交流伺服電動機(jī)的比較 42
習(xí)題和思考題 42
第3 章 交流伺服控制系統(tǒng)中的編程
技術(shù) 45
3. 1 定點CPU 的數(shù)據(jù)Q 格式 45
3. 1. 1 Q 格式說明 45
3. 1. 2 電動機(jī)控制中電流采樣值的Q
格式處理 46
3. 2 PI 調(diào)節(jié)器的數(shù)字實現(xiàn)方法 47
3. 2. 1 模擬PI 調(diào)節(jié)器的數(shù)字化 47
3. 2. 2 改進(jìn)的數(shù)字PI 算法 48
3. 2. 3 數(shù)字PI 調(diào)節(jié)器的舉例 49
3. 3 PWM 驅(qū)動信號 52
3. 3. 1 三相互補(bǔ)的PWM 驅(qū)動 52
3. 3. 2 無刷直流電動機(jī)的PWM 驅(qū)動 55
3. 4 數(shù)字測速 58
3. 4. 1 旋轉(zhuǎn)編碼器 58
3. 4. 2 數(shù)字測速方法的精度指標(biāo) 59
3. 4. 3 M 法測速 60
3. 4. 4 T 法測速 61
3. 4. 5 M / T 法測速 62
3. 4. 6 M / T 法速度測量的實現(xiàn) 64
3. 4. 7 M / T 法例程 65
習(xí)題和思考題 69
第4 章 電壓空間矢量PWM 71
4. 1 電壓空間矢量PWM 控制技術(shù) 71
4. 1. 1 空間矢量的定義 71
4. 1. 2 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 72
4. 1. 3 PWM 逆變器基本輸出電壓矢量 73
4. 1. 4 正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場 74
4. 1. 5 期望電壓空間矢量的合成與
實現(xiàn) 75
4. 2 SVPWM 三個關(guān)鍵問題的解決 76
4. 3 SVPWM 編程實例 86
習(xí)題和思考題 91
Ⅴ
第5 章 無刷直流電動機(jī)控制技術(shù) 92
5. 1 無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 92
5. 1. 1 無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 92
5. 1. 2 無刷直流電動機(jī)的霍爾傳感器
位置檢測 93
5. 1. 3 無刷直流電動機(jī)的工作原理 96
5. 1. 4 三相多槽多極對電機(jī)結(jié)構(gòu) 98
5. 1. 5 無刷直流電動機(jī)的雙閉環(huán)調(diào)速
系統(tǒng) 99
5. 2 無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng) 100
5. 2. 1 硬件電路 100
5. 2. 2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 105
5. 2. 3 電動機(jī)起動分析 105
5. 2. 4 STM32 的TIM1 與TIM2 中斷 106
5. 2. 5 具體程序 106
5. 2. 6 程序分析 110
5. 3 無刷直流電動機(jī)無霍爾傳感器控制
方法與實現(xiàn) 113
5. 3. 1 采用無位置傳感器控制的
必要性 113
5. 3. 2 無刷直流電動機(jī)無位置傳感器
控制方法 114
5. 3. 3 無刷直流電動機(jī)無位置傳感器
控制原理框圖 114
5. 3. 4 無霍爾傳感器控制軟件編程
設(shè)計 114
5. 4 無刷直流電動機(jī)相序測定方法 118
5. 5 無刷直流電動機(jī)的制動 119
習(xí)題和思考題 121
第6 章 永磁同步電動機(jī)控制技術(shù) 122
6. 1 永磁同步電動機(jī)控制原理 122
6. 1. 1 永磁同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型 123
6. 1. 2 永磁同步電動機(jī)矢量控制原理 126
6. 2 永磁同步電動機(jī)控制的硬件設(shè)計 127
6. 2. 1 永磁同步電動機(jī)驅(qū)動器的總體
硬件電路 127
6. 2. 2 與無刷直流電動機(jī)硬件的差別 128
6. 3 永磁同步電動機(jī)控制的軟件設(shè)計 129
6. 3. 1 軟件設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 129
6. 3. 2 合成電壓矢量幅值及其與d 軸
夾角的計算 133
6. 3. 3 電動機(jī)轉(zhuǎn)子實時角度的計算 137
6. 3. 4 定時器中斷程序分析 138
習(xí)題和思考題 142
第7 章 異步電動機(jī)矢量控制技術(shù) 143
7. 1 異步電動機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型 143
7. 1. 1 異步電動機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型的
性質(zhì) 143
7. 1. 2 異步電動機(jī)三相原始數(shù)學(xué)模型 144
7. 2 坐標(biāo)變換控制的基本思想 148
7. 3 坐標(biāo)變換 149
7. 4 異步電動機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的動態(tài)
數(shù)學(xué)模型 152
7. 5 異步電動機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的狀態(tài)
方程 155
7. 6 異步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量
控制系統(tǒng) 158
7. 6. 1 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系
中的狀態(tài)方程 159
7. 6. 2 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制的基本
思想 160
7. 6. 3 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的
實現(xiàn) 161
7. 6. 4 磁鏈開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制
系統(tǒng)———間接定向 161
7. 7 CPU 在異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)中的
實現(xiàn) 162
7. 7. 1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 162
7. 7. 2 編程分析 163
7. 8 兩個常見問題 173
習(xí)題和思考題 180
附錄 縮略語對照表 181
參考文獻(xiàn) 184
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