本書首先介紹了交流伺服控制系統(tǒng)及編程的基礎知識，然后以實現(xiàn)無刷直流電動機控制、永磁同步電動機控制及異步電機控制技術為重點，介紹STM32芯片在交流伺服控制的應用。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)基礎知識，包括STM32的結構及性能、存儲空間及時鐘、中斷系統(tǒng)、定時器及A/D轉(zhuǎn)換器。第3章圍繞電動機的控制技術方面編程需要，重點介紹了數(shù)據(jù)Q格式、電動機驅(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。第5-7章以STM32的控制在實際應用分別對無刷直流電動機控制器、永磁同步電動機控制及異步電動機控制技術做了詳細介紹。

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

應用 8

1. 3. 2　交流伺服控制系統(tǒng)的應用前景 10

習題和思考題 11

第2 章　交流伺服控制系統(tǒng)基礎知識 12

2. 1　控制器芯片 12

2. 1. 1　STM32 系列芯片的結構及性能 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 41

2. 3. 1　同步型交流伺服電動機 41

2. 3. 2　感應型交流伺服電動機 41

2. 3. 3　兩種交流伺服電動機的比較 42

習題和思考題 42

第3 章　交流伺服控制系統(tǒng)中的編程

技術 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　三相互補的PWM 驅(qū)動 52

3. 3. 2　無刷直流電動機的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 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 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 三個關鍵問題的解決 76

4. 3　SVPWM 編程實例 86

習題和思考題 91

Ⅴ

第5 章　無刷直流電動機控制技術 92

5. 1　無刷直流電動機的結構和工作原理 92

5. 1. 1　無刷直流電動機的結構 92

5. 1. 2　無刷直流電動機的霍爾傳感器

位置檢測 93

5. 1. 3　無刷直流電動機的工作原理 96

5. 1. 4　三相多槽多極對電機結構 98

5. 1. 5　無刷直流電動機的雙閉環(huán)調(diào)速

系統(tǒng) 99

5. 2　無刷直流電動機控制系統(tǒng) 100

5. 2. 1　硬件電路 100

5. 2. 2　控制系統(tǒng)程序設計 105

5. 2. 3　電動機起動分析 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　無刷直流電動機無位置傳感器

控制方法 114

5. 3. 3　無刷直流電動機無位置傳感器

控制原理框圖 114

5. 3. 4　無霍爾傳感器控制軟件編程

設計 114

5. 4　無刷直流電動機相序測定方法 118

5. 5　無刷直流電動機的制動 119

習題和思考題 121

第6 章　永磁同步電動機控制技術 122

6. 1　永磁同步電動機控制原理 122

6. 1. 1　永磁同步電動機的數(shù)學模型 123

6. 1. 2　永磁同步電動機矢量控制原理 126

6. 2　永磁同步電動機控制的硬件設計 127

6. 2. 1　永磁同步電動機驅(qū)動器的總體

硬件電路 127

6. 2. 2　與無刷直流電動機硬件的差別 128

6. 3　永磁同步電動機控制的軟件設計 129

6. 3. 1　軟件設計總體結構 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

習題和思考題 142

第7 章　異步電動機矢量控制技術 143

7. 1　異步電動機動態(tài)數(shù)學模型 143

7. 1. 1　異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的

性質(zhì) 143

7. 1. 2　異步電動機三相原始數(shù)學模型 144

7. 2　坐標變換控制的基本思想 148

7. 3　坐標變換 149

7. 4　異步電動機在兩相坐標系上的動態(tài)

數(shù)學模型 152

7. 5　異步電動機在兩相坐標系上的狀態(tài)

方程 155

7. 6　異步電動機按轉(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 在異步電動機矢量控制系統(tǒng)中的

實現(xiàn) 162

7. 7. 1　控制系統(tǒng)總體設計 162

7. 7. 2　編程分析 163

7. 8　兩個常見問題 173

習題和思考題 180

附錄　縮略語對照表 181

參考文獻 1842100433B