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绪论 1

第1章 机电传动系统的动力学基础 6

1.1 机电传动系统的运动方程 6

1.2 转矩和转动惯量的折算 7

1.3 负载机械和电动机的机械特性 9

1.4 机电传动系统稳定运行的条件 11

习题与思考题 12

第2章 常用电力电子开关器件 13

2.1 可关断晶闸管的特性和参数 13

2.1.1 可关断晶闸管的原理和性能 13

2.1.2 可关断晶闸管的门极驱动电路 17

2.2 功率晶体管的性能和应用 18

2.2.1 功率晶体管的特性和参数 18

2.2.2 功率晶体管的驱动 21

2.3 功率场效应管的性能和应用 23

2.3.1 功率场效应管的特性和参数 23

2.3.2 功率场效应管的驱动 27

2.4 绝缘栅双极型晶体管的性能和应用 29

2.4.1 绝缘栅双极型晶体管的特性和参数 29

2.4.2 绝缘栅双极型晶体管的驱动 32

2.5 智能功率模块的性能和应用 35

2.5.1 智能功率模块的结构 35

2.5.2 智能功率模块的自保护特性 41

2.5.3 智能功率模块的应用 43

习题与思考题 45

第3章 C8051单片机对电动机控制的支持 46

3.1 C8051F05/15单片机的特点 46

3.2 C8051单片机的组成 49

3.2.1 C8051单片机的结构 49

3.2.2 中断系统 53

3.2.3 定时器／计数器 56

3.3 C8051用于控制电动机时的输入／输出端口设置 61

3.4 电动机控制中A/D转换在C8051中的实现 65

3.5 电动机控制中PWM和测频在C8051中的实现 70

3.6 C8051与5V电动机控制系统的接口方法 80

习题与思考题 81

第4章 数字PID控制器与数字滤波 83

4.1 模拟PID控制原理 83

4.2 数字PID控制算法 85

4.2.1 位置式PID控制算法 85

4.2.2 增量式PID控制算法 86

4.2.3 数字PID控制算法子程序 87

4.3 数字PID的改进算法 94

4.3.1 对积分作用的改进 94

4.3.2 对微分作用的改进 96

4.4 数字PID控制器参数的选择方法和采样周期的选择 98

4.4.1 参数的选择方法 98

4.4.2 采样周期的选择 100

4.5 数字滤波技术 101

4.5.1 算术平均值法 102

4.5.2 移动平均滤波法 102

4.5.3 防脉冲干扰平均值法 105

4.5.4 数字低通滤波法 107

习题与思考题 110

第5章 位移、角度、转速检测传感器 111

5.1 光栅位移检测传感器 111

5.1.1 光栅传感器的特点和分类 111

5.1.2 光栅位移传感器的组成 113

5.1.3 光栅位移传感器的工作原理 114

5.1.4 光栅细分技术 117

5.1.5 光栅位移传感器与单片机的接口 119

5.2 光电编码盘角度检测传感器 121

5.2.1 绝对式光电编码盘 121

5.2.2 增量式光电编码盘 124

5.2.3 光电编码盘与单片机的接口 126

5.3 直流测速发电机 128

5.3.1 直流测速发电机的工作原理 128

5.3.2 影响直流测速发电机输出特性的因素及对策 129

5.3.3 直流测速发电机与单片机的接口 132

习题与思考题 133

第6章 直流电动机调速系统 134

6.1 直流电动机电枢的PWM调压调速原理 134

6.2 直流电动机的不可逆PWM系统 137

6.2.1 无制动的不可逆PWM系统 137

6.2.2 有制动的不可逆PWM系统 139

6.3 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统 141

6.3.1 双极性驱动可逆PWM系统的控制原理 141

6.3.2 采用专用直流电动机驱动芯片LMD18200实现双极性控制 143

6.4 直流电动机单极性驱动可逆PWM系统 146

6.4.1 受限单极性驱动可逆PWM系统的控制原理 146

6.4.2 受限倍频单极性驱动可逆PWM系统的控制原理 147

6.4.3 用单片机实现受限单极性控制 148

6.5 小功率直流伺服系统 149

6.5.1 LM629的功能和工作原理 149

6.5.2 LM629的指令 150

6.5.3 LM629的应用 154

习题与思考题 155

第7章 交流异步电动机变频调速系统 156

7.1 交流异步电动机变频调速原理 156

7.1.1 交流异步电动机调速原理 156

7.1.2 主电路和逆变电路工作原理 157

7.2 变频与变压 160

7.2.1 问题的提出 160

7.2.2 变频与变压的实现——SPWM调制波 161

7.2.3 载波频率的选择 165

7.3 变频后的机械特性及其补偿 166

7.3.1 变频后的机械特性 166

7.3.2 U/f转矩补偿法 167

7.4 SPWM波发生器SA4828芯片 168

7.4.1 SA4828的工作原理 168

7.4.2 SA4828的编程 170

7.5 单片机控制交流异步电动机变频调速应用举例 174

7.5.1 硬件接口电路 174

7.5.2 编程举例 175

习题与思考题 182

第8章 步进电动机的单片机控制 183

8.1 步进电动机的结构和工作原理 183

8.1.1 步进电动机的分类与结构 183

8.1.2 反应式步进电动机的工作原理 187

8.1.3 二相混合式步进电动机的工作原理 192

8.2 步进电动机的特性 193

8.2.1 步进电动机的振荡、失步及解决方法 193

8.2.2 步进电动机的矩角特性 195

8.2.3 步进电动机的矩频特性 197

8.3 步进电动机的驱动 198

8.3.1 单电压驱动 198

8.3.2 双电压驱动 198

8.3.3 斩波驱动 200

8.3.4 细分驱动 201

8.3.5 集成电路驱动 203

8.3.6 双极性驱动 204

8.4 步进电动机的单片机控制 207

8.4.1 脉冲分配 207

8.4.2 速度控制 210

8.5 步进电动机的运行控制 211

8.5.1 位置控制 211

8.5.2 加、减速控制 214

习题与思考题 219

第9章 无刷直流电动机的原理及单片机控制 221

9.1 无刷直流电动机的结构和原理 221

9.1.1 无刷直流电动机的结构 221

9.1.2 位置传感器 222

9.1.3 无刷直流电动机的工作原理 226

9.2 无刷直流电动机的驱动 229

9.2.1 三相无刷直流电动机全桥驱动的连接方式 229

9.2.2 无刷直流电动机的PWM控制方式 231

9.2.3 正反转 234

9.3 无刷直流电动机的单片机控制 237

9.3.1 有位置传感器无刷直流电动机的单片机控制 237

9.3.2 无位置传感器无刷直流电动机的单片机控制 243

习题与思考题 251

第10章 交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制 252

10.1 矢量控制技术 252

10.1.1 矢量控制的基本思想 252

10.1.2 矢量控制的坐标变换 253

10.2 电压空间矢量SVPWM技术 259

10.2.1 电压矢量与磁链矢量的关系 259

10.2.2 基本电压空间矢量 260

10.2.3 链轨迹的控制 262

10.2.4 t1、t2、t0的计算和扇区号的确定 263

10.3 转子磁场定向矢量控制 265

10.4 用单片机实现交流永磁同步伺服电动机的磁场定向矢量控制 266

10.4.1 交流伺服控制芯片的功能 266

10.4.2 应用举例 278

习题与思考题 290

第11章 开关磁阻电动机的单片机控制 291

11.1 开关磁阻电动机的结构、工作原理和特点 291

11.2 开关磁阻电动机的功率驱动电路 294

11.3 开关磁阻电动机的线性模式分析 296

11.3.1 开关磁阻电动机理想的相电感线性分析 296

11.3.2 开关磁阻电动机转矩的定性分析 297

11.4 开关磁阻电动机的控制方法 298

11.5 开关磁阻电动机的单片机控制及编程例子 302

习题与思考题 312

参考文献 313