第1章 绪论 1
1 直流伺服控制技术的发展 1
2 现代直流PWM伺服驱动技术的发展 3
2.1 国内外发展概况 3
2.2 直流PWM伺服驱动装置的工作原理和特点 4
2.3 功率控制元件的应用及控制电路集成化 8
2.4 PWM系统发展中待研究的问题 11
3 现代伺服控制技术展望 12
第2章 不可逆直流PWM系统 14
1 无制动状态的不可逆PWM系统 14
1.1 电流连续时PWM系统控制特性分析 15
1.2 电流断续时PWM系统控制特性分析 21
2 带制动回路的不可逆PWM系统 27
第3章 可逆直流PWM系统 30
1 双极模式可逆PWM系统 30
1.1 T型双极模式PWM控制原理 30
1.2 H型双极模式PWM控制原理 32
1.3 双极模式PWM控制特性分析 34
2 单极模式可逆PWM系统 42
2.1 H型单极模式同频可逆PWM控制 43
2.2 H型单极模式倍频可逆PWM控制 45
3 受限单极模式可逆PWM系统 49
3.1 受限单极模式同频可逆PWM控制系统 49
3.2 工作特性的定量分析 50
3.3 计算机辅助分析 52
3.4 受限单极模式倍频可逆PWM控制 55
4 控制方案的对比 56
第4章 PWM功率转换电路设计 58
1 PWM功率转换用GTR 58
1.1 开关特性 58
1.2 GTR的功率损耗及PWM功率转换电路对其特性的要求 64
1.3 GTR存储时间对PWM系统的影响 68
2 GTR的损坏和保护 70
2.1 GTR的耐压与损坏 70
2.2 GTR的二次击穿和安全工作区 71
2.3 GTR暂态保护 75
3 达林顿复合型功率模块的应用 79
3.1 复合型达林顿模块的电路结构 79
3.2 达林顿模块作为开关使用 79
3.3 达林顿模块并行驱动 81
3.4 达林顿模块的应用 82
4 缓冲器设计和负载线整形 85
4.1 缓冲器的必要性 85
4.2 负载线分析 85
4.3 在PWM系统中的缓冲器设计举例 88
第5章 PWM系统控制电路 93
1 脉宽调制器的一般特性及电路 93
1.1 脉宽调制器的一般特性 93
1.2 恒频波形发生器 93
1.3 脉宽调制器 96
2 保护型脉宽调制及脉冲分配电路 102
2.1 双门限延迟比较的V/W电路 102
2.2 二极管电桥反馈式窗口V/W电路 104
2.3 具有阻容延迟的PWM变换电路 105
2.4 脉冲分配逻辑延时电路 105
3 保护电路 109
3.1 电流保护型式与特点 109
3.2 保护电流的实时取样和霍尔效应电流检测装置设计 111
3.3 欠电压、过电压保护 116
3.4 瞬时停电保护 116
3.5 保护电路举例 116
4 基极驱动电路 118
4.1 基极恒流驱动 118
4.2 基极电流自适应驱动电路 120
4.3 自保护型基极驱动电路 121
4.4 典型基极驱动电路 127
5 控制电路集成化、模块化 130
5.1 一种新型SG1731型PWM集成电路 131
5.2 晶体管驱动模块简介 134
5.3 应用举例 138
第6章 PWM系统工程设计中的有关问题 141
1 功率转换电路供电电源的设计问题 141
1.1 泵升电压对功率转换电路及供电电源的影响 141
1.2 PWM系统中的反馈能量 142
1.3 反馈能量的存储及其耗散 145
2 PWM系统电流波形系数与电动机的有效出力 148
3 PWM开关频率的选择 151
4 电枢回路附加电感的设计原则 154
5 浪涌电流和电压抑制 155
5.1 合闸浪涌电流的抑制 155
5.2 浪涌电压吸收 158
第7章 PWM系统电磁兼容性设计 160
1 电磁干扰模型分析和干扰传递 160
1.1 干扰源 161
1.2 敏感单元 162
1.3 干扰传递方式 162
2 抑制或消除干扰的方法 164
2.1 PWM功率转换电路中GTR开关干扰源抑制 165
2.2 元器件的合理布局与布线 165
2.3 接地设计 167
2.4 屏蔽与隔离 175
2.5 滤波 176
3 PWM系统电磁兼容性设计导则 179
3.1 电源 179
3.2 电动机 180
3.3 GTR固态开关 180
3.4 开关控制器件 180
3.5 模拟电路 180
3.6 数字电路 181
3.7 微型计算机 182
第8章 现代直流伺服控制元件与线路 183
1 直流伺服电动机 183
1.1 对直流伺服电动机的要求 183
1.2 直流伺服电动机的分类 183
1.3 直流伺服电动机的数学模型 185
1.4 直流伺服电动机开环驱动的稳态和动态特性 188
1.5 直流伺服电动机具有速度反馈驱动的动态特性 190
2 测速元件与电路 194
2.1 模拟测速元件——直流测速发电机 194
2.2 数字测速元件——光电脉冲测速机 195
2.3 光电脉冲测速机在模拟速度闭环中的应用 201
3 位置测量元件与其轴角编码 201
3.1 正余弦旋转变压器及其轴角编码 202
3.2 同步机及其轴角编码 212
3.3 感应同步器及其轴角编码 217
3.4 数字／分解器（D/R）转换 219
3.5 用单片微处理机实现轴角／数字转换 224
4 模块化轴角／数字转换器及转换器系统的设计与应用 226
4.1 模块化自整角机／旋转变压器-数字转换器的工作原理 227
4.2 模块化轴角／数字转换器的选用和系统设计中的有关问题 231
4.3 模块化转换器的典型应用举例 236
5 无惯性快速相敏解调器 242
6 直流伺服系统中的运算放大器 245
第9章 PWM直流伺服电动机控制系统设计 252
1 PWM系统设计概述 252
1.1 系统设计步骤 252
1.2 对伺服系统的主要技术要求 253
1.3 选择方案的基本考虑 254
2 执行电动机的选择和传动装置的确定 255
2.1 典型负载的分析与计算 255
2.2 伺服电动机的选择 259
2.3 传动比的选择和分配原则 262
2.4 驱动装置选择方法归纳 265
3 伺服检测装置的确定 268
3.1 速度控制系统测量装置的选择 268
3.2 位置控制系统测量装置的选择 272
4 校正网络和调节器补偿形式的选取 274
4.1 串联校正 275
4.2 并联校正 277
4.3 反馈校正 278
4.4 复合控制 280
4.5 校正方式对比 280
5 PWM驱动装置的设计 282
5.1 伺服系统对PWM驱动装置的要求 282
5.2 功率转换电路型式的选择 283
5.3 功率转换电路主要器件的选取原则 284
5.4 PWM控制电路的选取原则 286
5.5 PWM开关频率的选取原则 288
5.6 辅助装置的选择 288
6 直流伺服系统工程设计（频域法） 289
6.1 对数幅频特性的绘制及约束条件 289
6.2 校正装置的计算 297
6.3 多环路（从属控制）系统的设计 300
6.4 复合控制系统的设计 308
7 一个现代PWM直流伺服电动机控制系统的分析与设计实例 312
7.1 系统设计概述 312
7.2 主要元器件和部件的选择与设计 317
7.3 系统静、动态设计计算 326
第10章 PWM系统的微处理机控制 341
1 微处理机控制伺服系统的设计和综合 342
1.1 连续校正网络的等效数字滤波器设计法 342
1.2 w平面上的频域设计法 350
1.3 控制算法及流程的实现 360
1.4 小结 368
2 微处理机数字伺服控制系统的工程实现 369
2.1 微处理机控制PWM伺服系统的方案确定 369
2.2 A/D转换器、CPU和D/A转换器的主要性能参数选择 371
2.3 数字伺服系统的数据预处理 373
2.4 比例因子的配置和溢出保护 380
2.5 采样频率的选择 382
3 微处理机与伺服元件、执行机构的界面接口 385
3.1 模拟量输入通道的设计 385
3.2 直接数字测速的接口与实现 387
3.3 微处理机与PWM功率转换装置的匹配 395
第11章 单片数字信号处理器及其在现代伺服控制系统中的应用 404
1 单片数字信号处理器简介 404
1.1 概述 404
1.2 TMS32010的结构 405
1.3 TMS32010指令集 410
1.4 TMS32020简介 424
2 用TMS320实现伺服系统补偿控制 425
2.1 DSP的选择与系统开发周期以及开发支援工具 425
2.2 数字补偿器实现中的几个问题 428
2.3 用TMS32010来实现补偿器和滤波器 434
2.4 TMS320系列DSP外围接口考虑 438
3 TMS32010DSP在速率积分陀螺伺服稳定系统中的应用 441
3.1 系统描述 441
3.2 系统模型与控制补偿 442
3.3 数字控制器的硬件和软件结构 445
3.4 程序编制举例 447
3.5 DSP数字控制系统性能评价 454
第12章 专用集成电路构成的直流PWM伺服系统设计 457
1 L290、L291和L292功能简介 457
1.1 L290转速／电压变换器 458
1.2 L291数／模转换器及放大器 461
1.3 L292 PWM直流电机驱动器 461
2 L292 PWM直流电机驱动器对直流伺服电机的速度控制 463
2.1 模拟直流电压速度控制系统 464
2.2 数字控制速度系统 466
2.3 L292驱动功率扩展 468
3 L290～L292直流伺服控制系统设计指南 469
3.1 电流调节回路的设计 469
3.2 L290/L291外部参数选择和速度调节回路设计 473
3.3 位置环的设计 478
3.4 误差分析 479
第13章 伺服系统的可靠性设计 486
1 伺服系统可靠性的基本概念 486
1.1 伺服系统的可靠性定义 486
1.2 度量可靠性的指标 487
2 伺服系统可靠性计算 489
2.1 可靠性结构图的构成 490
2.2 串、并联结构的可靠性特征量计算 492
2.3 伺服系统可靠性评价 494
3 伺服系统可靠性工程设计导则和方法 500
3.1 元器件的选择和控制 500
3.2 降额设计 501
3.3 可靠的电路设计 503
3.4 冗余设计 504
3.5 电气互连技术 506
3.6 自动故障检测设计 507
3.7 小结 509
4 伺服系统可靠性试验及其评定方法 511
4.1 伺服系统可靠性试验计划 511
4.2 伺服系统可靠性试验方法简介 513
附录 519
附录A BESK-FANUC永磁直流伺服电动机组技术性能参数 519
附录B 光电编码器技术性能参数 521
附录C 国产轴角／数字、数字／轴角转换模块的技术性能参数及国外互换型号对照 523
附录D PWM系统常用大功率晶体管、模块及驱动电路技术性能参数 528
附录E LEM电流电压传感器模块的技术性能参数及应用 539
参考文献 546