第1章 绪论 1
1.1 微处理器引起的巨大变革 3
1.2 研究方向 3
1.3 本书主要内容 5
第2章 直流电动机速度控制系统 8
2.1 直流电动机控制基础 8
2.1.1 直流电动机的工作原理 8
2.1.2 感应电动势和电磁转矩 9
2.1.3 他励直流电动机的机械特性 9
2.1.4 调速原理与调速特性 11
2.1.5 速度控制的要求和调速指标 12
2.2 直流电动机的PWM调速原理 15
2.2.1 脉宽调制的基本原理 16
2.2.2 不可逆PWM变换器 16
2.2.3 可逆PWM变换器 18
2.3 H形PWM变换器控制方法 21
2.3.1 三角波脉宽调制器 21
2.3.2 单极性倍频式脉宽调制器 22
2.3.3 微机控制的脉宽调制器 23
2.4 单闭环直流电动机速度控制系统的组成和结构 23
2.4.1 开环调速系统的性能和存在的问题 23
2.4.2 单闭环速度控制系统组成 24
2.5 单闭环直流电动机速度控制系统的性能分析 26
2.5.1 单闭环直流电动机速度控制系统的稳态分析 26
2.5.2 单闭环直流电动机速度控制系统的动态分析和设计 31
2.5.3 PI调节器设计 39
2.6 转速、电流双闭环直流电动机控制系统的组成和结构 42
2.6.1 单闭环调速系统存在的问题 42
2.6.2 转速、电流双闭环调速系统组成 43
2.7 转速、电流双闭环直流电动机控制系统的性能分析 43
2.7.1 稳态结构图和静特性 43
2.7.2 动态性能 45
2.7.3 调节器的设计 48
2.8 微机控制的双闭环直流电动机调速系统 49
2.8.1 微机控制双闭环直流电动机调速系统的硬件结构 49
2.8.2 微机控制双闭环直流电动机调速系统的软件框图 51
2.9 用MATLAB对直流电动机速度控制系统进行仿真分析 52
2.9.1 单闭环速度控制系统的仿真分析 52
2.9.2 双闭环速度控制系统的仿真分析 54
第3章 交流调压调速系统 55
3.1 调压调速工作原理及机械特性 55
3.1.1 调压调速工作原理 55
3.1.2 调压调速机械特性 56
3.2 转速负反馈闭环的交流调压调速系统 57
3.2.1 转速负反馈闭环的交流调压调速系统组成 57
3.2.2 系统的静特性 58
3.3 晶闸管三相交流调压电路 59
3.3.1 三相全波Y联结调压电路电阻性负载的工作特点 59
3.3.2 电感性负载电路的工作特点 62
3.4 转差功率损耗分析 64
3.5 变压控制在软起动器中的应用 65
第4章 基于异步电动机稳态数学模型的变压变频调速系统 67
4.1 变频调速概述 67
4.1.1 基频以下调速 67
4.1.2 基频以上调速 68
4.1.3 异步电动机电压-频率协调控制 68
4.2 电力电子变频调速装置及其电源特性 68
4.2.1 电压源型变频器 69
4.2.2 电流源型变频器 71
4.2.3 电压源型变频器和电流源型变频器的比较 72
4.3 脉宽调制（PWM）控制技术 73
4.3.1 电压正弦PWM技术 73
4.3.2 PWM模式的优化 82
4.3.3 电流正弦PWM技术 86
4.3.4 电压空间矢量PWM技术（SVPWM） 88
4.4 基于异步电动机稳态数学模型的变压变频调速系统 96
4.4.1 基频以下电压-频率协调控制时的机械特性 96
4.4.2 电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统 99
4.4.3 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 101
第5章 高性能的异步电动机变频调速系统 106
5.1 异步电动机矢量控制变频调速系统 106
5.1.1 异步电动机的数学模型 106
5.1.2 矢量控制的基本概念 112
5.1.3 矢量控制的基本思想 115
5.1.4 坐标变换及变换矩阵 117
5.1.5 三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 120
5.1.6 转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 125
5.2 异步电动机直接转矩控制变频调速系统 131
5.2.1 逆变器开关元件的八种状态和逆变器电压状态 131
5.2.2 电压空间矢量的概念 133
5.2.3 电压空间矢量与磁链空间矢量的关系 135
5.2.4 电压空间矢量对电动机转矩的影响 136
5.2.5 电压空间矢量的正确选择 136
5.2.6 异步电动机直接转矩控制系统的基本组成及工作原理 138
5.2.7 直接转矩控制系统的特点 141
第6章 三相永磁同步伺服电动机控制系统 142
6.1 三相永磁同步伺服电动机及其数学模型 142
6.2 三相永磁同步伺服电动机的控制策略 143
6.2.1 控制id=0以实现最大转矩输出 144
6.2.2 控制id＜0以达到弱磁升速的目的 144
6.3 三相永磁同步伺服电动机控制系统的结构 144
6.4 速度反馈信号的检测和处理 149
6.4.1 M法测速 149
6.4.2 T法测速 150
6.4.3 M/T法测速 150
6.4.4 锁相测速方法 150
6.5 伺服电动机转子初始位置的检测 153
6.6 交流伺服系统的电子齿轮功能 155
6.7 三相永磁同步电动机控制系统的仿真研究 158
6.7.1 三相永磁同步电动机控制系统仿真模型 158
6.7.2 三相永磁同步电动机控制系统的仿真研究 160
第7章 三相永磁无刷直流电动机控制系统 162
7.1 三相永磁无刷直流电动机的组成结构和工作原理 162
7.1.1 三相永磁无刷直流电动机的结构特点 162
7.1.2 三相永磁无刷直流电动机的转子位置传感器 164
7.1.3 三相直流无刷电动机的换向原理 166
7.2 三相永磁无刷直流电动机的基本公式和数学模型 170
7.2.1 电枢绕组的反电动势 170
7.2.2 电磁转矩 171
7.3 三相永磁无刷直流电动机转矩的波动 172
7.4 三相永磁无刷直流电动机的驱动控制 174
7.4.1 开环型无刷直流电动机驱动器 174
7.4.2 速度闭环的无刷直流电动机驱动器 177
7.4.3 速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器 179
7.5 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制 182
7.5.1 无位置传感器的无刷直流电动机转子位置估计方法 183
7.5.2 无位置传感器的无刷直流电动机控制系统的构成 183
7.6 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片介绍 184
第8章 位置控制系统 187
8.1 位置控制系统的基本结构 187
8.2 位置控制的基本性能指标 188
8.2.1 稳态位置跟随误差 189
8.2.2 定位精度与速度控制范围 189
8.2.3 最大快移速度 190
8.2.4 伺服刚度 190
8.3 位置伺服系统的数学模型和控制方法 190
8.3.1 位置伺服系统的数学模型 190
8.3.2 位置指令信号的形式 191
8.3.3 位置跟随误差和伺服滞后时间 192
8.3.4 位置调节器 193
8.3.5 变比例系数的位置控制 194
8.3.6 前馈补偿和复合控制 194
8.4 位置伺服系统的软硬件设计 195
8.4.1 电脉冲编码器及其信号处理电路 195
8.4.2 位置反馈接口电路 198
8.4.3 位置指令信号的输入 198
8.4.4 微处理器位置控制流程 199
第9章 永磁同步电动机控制系统的DSP解决方案 201
9.1 永磁同步电动机DSP实时控制软件的工作时序 201
9.2 永磁同步电动机DSP实时控制软件的基本模块 202
9.2.1 电流检测模块 202
9.2.2 光电编码器脉冲计数模块 202
9.2.3 3/2变换模块 203
9.2.4 旋转变换模块 203
9.2.5 旋转逆变换模块 204
9.2.6 旋转角度正、余弦函数表 204
9.2.7 电流环的PI控制模块 204
9.2.8 速度环的PI控制模块 205
9.2.9 空间电压矢量产生模块 205
第10章 伺服系统动力学特性在机床加工工艺中的应用 208
10.1 数控加工中线段速度衔接过程分析 208
10.2 线段衔接速度的约束条件 209
10.2.1 伺服电动机的最大输出转矩限制与小线段衔接速度的关系 209
10.2.2 速度环带宽与小线段衔接速度的关系 210
10.3 伺服系统动力学约束条件的应用 212
参考文献 213