《现代直流伺服控制技术及其系统设计》求取 ⇩

目录1

代序言1

前言1

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

原理和特点4

2.2 直流PWM伺服驱动装置的工作4

2.3 功率控制元件的应用及控制8

电路集成化8

2.4 PWM系统发展中待研究的11

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

分析15

1.1 电流连续时PWM系统控制特性15

1.2 电流断续时PWM系统控制特性21

分析21

2 带制动回路的不可逆PWM27

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30

原理30

1.2 H型双极模式PWM控制32

原理32

1.3 双极模式PWM控制特性34

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PWM43

控制43

控制45

2.2 H型单极模式倍频可逆PWM45

3 受限单极模式可逆PWM49

系统49

3.1 受限单极模式同频可逆PWM49

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

控制55

3.4 受限单极模式倍频可逆PWM55

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GTR58

1.1 开关特性58

1.2 GTR的功率损耗及PWM功率64

转换电路对其特性的要求64

1.3 GTR存储时间对PWM系统的68

影响68

2.1 GTR的耐压与损坏70

2 GTR的损坏和保护70

2.2 GTR的二次击穿和安全71

工作区71

2.3 GTR暂态保护75

3 达林顿复合型功率模块的79

应用79

3.1 复合型达林顿模块的电路79

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88

举例88

1.2 恒频波形发生器93

1.1 脉宽调制器的一般特性93

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

1.3 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/W104

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

4.1 基极恒流驱动118

4 基极驱动电路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131

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141

问题141

1 功率转换电路供电电源的设计141

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

1.3 干扰传递方式162

1.2 敏感单元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165

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

3.1 电源179

3 PWM系统电磁兼容性设计导则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183

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

2.1 模拟测速元件——直流测速194

发电机194

2 测速元件与电路194

2.2 数字测速元件——光电脉冲195

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

1.1 系统设计步骤252

1 PWM系统设计概述252

第9章 PWM直流伺服电动机控制252

系统设计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255

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274

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282

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284

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

7.1 系统设计概述312

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

7.2 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341

控制341

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 微处理机控制伺服系统的设计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369

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434

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457

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

3.1 电流调节回路的设计469

3 L290～L292直流伺服控制系统设计指南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492

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500

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511

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

电动机组技术性能参数519

附录519

附录A BESK-FANUC永磁直流伺服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539

技术性能参数及应用539

参考文献546