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《电气自动化新技术丛书》序言1

前言1

绪论1

0．1 交流电机控制系统的发展和现状1

0．2 交流电机控制系统的类型5

0．3 交流电机数字控制系统的特点9

0．4 数字控制系统的一般问题12

1．1 概述21

第1章 数字控制系统的理论基础21

1．2 连续域等效设计法22

1．2．1 数字控制系统的性能要求22

1．2．2 连续域离散化的方法23

1．2．3 数字PID控制26

1．2．4 数字PID控制的改进31

1．3 数字控制系统的z变换分析35

1．3．1 z变换及其性质36

1．3．2 数字控制系统的脉冲传递函数40

1．4数字控制系统的离散化设计41

1．4．1 最少拍控制系统的设计42

1．4．2 最少拍无纹波控制系统的设计45

1．4．3 数字控制器的实现48

1．5 数字控制系统的状态空间分析和设计51

1．5．1数字控制系统的状态空间方程51

1．5．2 数字控制系统的一般性质52

1．5．3 状态空间设计法54

1．5．4状态观测器56

1．6．1 数字控制系统软件设计61

1．6数字控制系统软件设计的实际考虑61

1．6．2 量化误差和比例因子64

1．6．3 数据处理和数字滤波66

参考文献71

第2章 交流电机数字控制系统硬件基础72

2．1 概述72

2．2 微机控制系统硬件设计的一般问题73

2．2．1 交流电机数字控制系统的设计方法和步骤73

2．2．2交流电机的数字控制系统总体方案的确定75

2．2．3 微处理芯片的选择78

2．3 微处理器和控制芯片简介79

2．3．1单片机79

2．3．2数字信号处理器（DSP）82

2．3．3 精简指令集计算机（RISC）87

2．3．4 并行处理器和并行DSP87

2．3．5 专用集成电路（ASIC）88

2．4．1 总线系统92

2．4交流电机数字化控制系统构成92

2．4．2 接口和外围设备94

2．4．3 实时控制103

2．4．4 信号检测108

2．5 系统开发和集成112

2．5．1 对开发系统的要求113

2．5．2 通用数字化开发平台113

2．5．3 硬件系统设计中的抗干扰问题117

参考文献121

3．2．1 变压变频（VVVF）控制原理122

3．2 变频调速的基本原理122

第3章 电压型PWM变频调速异步电机数字控制系统122

3．1 概述122

3．2．2 异步电机变压变频时的机械特性125

3．3 电压型PWM变频器128

3．3．1电压型PWM变频器的主电路128

3．3．2 PWM控制技术分类129

3．3．3 PWM控制性能指标133

3．4 正弦PWM控制技术135

3．4．1 电压正弦PWM技术135

3．4．2 电流正弦PWM技术137

3．4．3 磁通正弦PWM技术139

3．5其他PWM控制技术150

3．5．1优化PWM技术150

3．5．2随机PWM技术153

3．5．3 小结160

3．6．1 开环变频调速系统161

3．6 PWM变频调速异步电机开环控制161

3．6．2 开环通用变频器的软件设计168

3．7异步电机转速闭环控制系统171

3．7．1 转差频率控制系统构成172

3．7．2转差频率控制系统的起动过程分析172

3．7．3 转差频率控制系统的特点174

参考文献175

第4章 全数字化异步电机矢量控制系统177

4．1概述177

4．2．1 异步电机数学模型179

4．2 异步电机矢量控制原理179

4．2．2 转子磁场定向矢量控制原理180

4．2．3 转差频率矢量控制原理182

4．2．4 气隙磁场定向矢量控制原理184

4．2．5 定子磁场定向矢量控制原理185

4．2．6电压定向矢量控制系统186

4．2．7 异步电机矢量控制系统的基本环节189

4．3．1 转子磁场定向矢量控制系统调节器设计192

4．3 全数字化矢量控制系统设计192

4．3．2全数字化矢量控制系统的硬件和软件构成201

4．4 磁通观测和电流控制219

4．4．1矢量控制的磁通观测219

4．4．2矢量控制中的电流调节器232

4．5无速度传感器异步电机矢量控制系统240

4．5．1动态转速估计器241

4．5．2 基于PI自适应控制器法243

4．5．3 自适应转速观测器245

4．5．4 转子齿谐波法250

4．5．5 高频注入法251

4．5．6 基于人工神经元网络的方法254

参考文献256

第5章 全数字化异步电机直接转矩控制系统260

5．1 概述260

5．2 直接转矩控制基本原理261

5．2．1 电机数学模型261

5．2．2 空间矢量PWM逆变器262

5．2．3 磁通和转矩闭环控制原理263

5．3 磁通和转矩控制性能分析266

5．3．1磁通控制性能分析266

5．3．2转矩控制性能分析268

5．3．3 磁通和转矩的估算和观测271

5．4 全数字化控制系统的实现273

5．4．1 电压矢量的选择273

5．4．3 低速控制性能分析276

5．4．2 控制系统硬件的实现276

5．4．4 改进算法284

5．5 无速度传感器直接转矩控制290

5．5．1直接计算法290

5．5．2 模型参考自适应法（MRAS）298

参考文献303

第6章 全数字化同步电机控制系统306

6．1概述306

6．2．1自控式同步电机基本结构和工作原理308

6．2 自控式同步电机控制系统原理308

6．2．2 自控式同步电机基本关系分析310

6．3 典型同步电机数字控制系统设计312

6．3．1 系统结构设计312

6．3．2控制功能的数字化实现327

6．4 永磁同步电机数字控制系统337

6．4．1 永磁同步电机及其数学模型337

6．4．2 PMSM数字控制系统339

6．4．3 数字化PMSM伺服系统总体设计340

6．4．4 数字化PMSM伺服系统的性能341

6．4．5 无速度传感器PMSM系统343

6．4．6 转子初始位置的检测策略358

参考文献360

附录365

附录A 交流异步电机多变量数学模型及广义派克方程365

附录B 连续系统的工程设计法384

参考文献397