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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3

0.3交流电机数字控制系统的特点6

0.4数字控制系统的一般问题9

第1章 数字控制系统的理论基础15

1.1概述15

1.2连续域等效设计法15

1.2.1数字控制系统的性能要求15

1.2.2连续域离散化的方法16

1.2.3数字PID调节器19

1.2.4数字PID调节器的改进22

1.3数字控制系统的z变换分析26

1.3.1 z变换及其性质26

1.3.2数字控制系统的脉冲传递函数29

1.4数字控制系统的离散化设计30

1.4.1最少拍控制系统的设计30

1.4.2最少拍无纹波控制系统的设计32

1.4.3数字调节器的实现34

1.5数字控制系统的状态空间分析和设计37

1.5.1数字控制系统的状态空间方程37

1.5.2数字控制系统的一般性质38

1.5.3状态空间设计法39

1.5.4状态观测器41

1.6数字控制系统软件设计的实际考虑44

1.6.1数字控制系统软件设计44

1.6.2量化误差和比例因子46

1.6.3数据处理和数字滤波48

参考文献52

第2章 交流电机数字控制系统硬件基础53

2.1概述53

2.2微机控制系统硬件设计的一般问题53

2.2.1交流电机数字控制系统的设计方法和步骤54

2.2.2交流电机的数字控制系统总体方案的确定55

2.2.3微处理器芯片的选择57

2.3微处理器和控制芯片简介58

2.3.1单片机58

2.3.2数字信号处理器（DSP）61

2.3.3精简指令集计算机（RISC）63

2.3.4并行处理器和并行DSP65

2.3.5专用集成电路（ASIC）65

2.4交流电机数字化控制系统构成68

2.4.1总线系统68

2.4.2接口和外围设备69

2.4.3实时控制73

2.4.4信号检测75

2.5系统开发和集成78

2.5.1对开发系统的要求78

2.5.2通用数字化开发平台78

2.5.3硬件系统设计中的抗干扰问题82

参考文献84

第3章 电压型PWM变频调速异步电机数字控制系统85

3.1概述85

3.2变频调速的基本原理85

3.2.1变压变频（VWF）控制原理85

3.2.2异步电机变压变频时的机械特性87

3.3电压型PWM变频器89

3.3.1电压型PWM变频器的主电路89

3.3.2 PWM技术分类91

3.3.3 PWM性能指标92

3.4正弦 PWM技术94

3.4.1电压SPWM技术94

3.4.2电流SPWM技术95

3.4.3磁通SPWM技术97

3.5其他PWM技术104

3.5.1优化PWM技术104

3.5.2随机PWM技术107

3.5.3小结112

3.6 PWM变频调速异步电机开环控制112

3.6.1开环变频调速系统112

3.6.2开环通用变频器的软件设计117

3.7异步电机转速闭环控制系统120

3.7.1转差频率控制系统构成120

3.7.2转差频率控制系统的起动过程分析121

3.7.3转差频率控制系统的特点122

参考文献123

第4章 全数字化异步电机矢量控制系统125

4.1概述125

4.2异步电机矢量控制原理126

4.2.1异步电机数学模型126

4.2.2转子磁场定向矢量控制原理127

4.2.3转差频率矢量控制原理129

4.2.4气隙磁场定向矢量控制原理130

4.2.5定子磁场定向矢量控制原理131

4.2.6定子电压定向矢量控制系统132

4.2.7异步电机矢量控制系统的基本环节134

4.3全数字化矢量控制系统设计136

4.3.1转子磁场定向矢量控制系统调节器设计136

4.3.2全数字化矢量控制系统的硬件和软件构成144

4.4磁链观测和电流控制152

4.4.1矢量控制的磁链观测152

4.4.2矢量控制中的电流调节器161

4.5无速度传感器异步电机矢量控制系统166

4.5.1动态转速估计器法167

4.5.2基于PI调节器的自适应法169

4.5.3自适应转速观测器法170

4.5.4转子齿谐波法174

4.5.5高频注入法175

4.5.6神经元网络法177

参考文献178

第5章 全数字化异步电机直接转矩控制系统182

5.1概述182

5.2直接转矩控制基本原理183

5.2.1电机数学模型183

5.2.2空间矢量PWM逆变器183

5.2.3磁链和转矩闭环控制原理184

5.3磁链和转矩控制性能分析186

5.3.1磁链控制性能分析186

5.3.2转矩控制性能分析188

5.3.3磁链和转矩的估算和观测190

5.4全数字化控制系统的实现191

5.4.1电压矢量的选择191

5.4.2控制系统硬件的实现194

5.4.3低速控制性能分析194

5.4.4改进算法200

5.5无速度传感器直接转矩控制203

5.5.1直接计算法204

5.5.2模型参考自适应法（MRAS ）209

参考文献213

第6章 全数字化同步电机控制系统215

6.1概述215

6.2自控式同步电机控制系统原理216

6.2.1自控式同步电机的基本结构及工作原理216

6.2.2自控式同步电机基本关系分析218

6.3典型自控式同步电机数字控制系统设计219

6.3.1系统结构设计220

6.3.2控制功能的数字化实现221

6.4永磁同步电机数字控制系统227

6.4.1永磁同步电机及其数学模型227

6.4.2 PMSM数字控制系统228

6.4.3全数字化PMSM伺服系统总体设计229

6.4.4全数字化PMSM伺服系统的性能230

6.4.5无速度传感器PMSM系统231

6.4.6转子初始位置的检测策略243

参考文献245

附录248

附录A交流异步电机多变量数学模型及广义派克方程248

附录B自动控制系统的工程设计法264

参考文献274