小型交流伺服电机控制电路设计 (日)石岛胜著;薛亮,祝建俊译 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 石岛胜
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店铺： 品读天下出版物专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030358158

商品编码：29256224938

包装：平装

出版时间：2016-02-01

基本信息

书名:小型交流伺服电机控制电路设计

定价：36.0元

售价：23.0元,便宜13.0元,折扣63

作者:(日)石岛胜著;薛亮,祝建俊译

出版社：科学出版社

出版日期：2016-02-01

ISBN：9787030358158

字数：225

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：B5

商品重量：0.200kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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序言

探索精密动力之源：揭秘小型交流伺服电机控制系统的设计奥秘 在日新月异的工业自动化和精密机械领域，小型交流伺服电机以其卓越的动态响应、精准的位置控制能力和可靠的运行稳定性，扮演着越来越重要的角色。从高精度机器人手臂的灵活伸展，到精密机床的微调操作，再到医疗器械的稳定运行，无不彰显着小型交流伺服电机带来的高效与精准。然而，要充分发挥这些电机的潜能，其背后的控制电路设计至关重要。这不仅是实现电机性能的关键，更是决定整个系统性能和应用范围的基石。 本书旨在深入剖析小型交流伺服电机控制电路设计的核心原理、关键技术与实际应用。我们将带领读者一步步揭开这些精密动力之源的神秘面纱，从最基础的电机结构与工作原理出发，逐步深入到复杂的控制策略与电路实现。通过对电机物理特性的理解，建立起对伺服系统动力学行为的直观认识，为后续的控制系统设计打下坚实的基础。 第一部分：伺服电机基础与模型构建 我们将首先聚焦于小型交流伺服电机的基本构成与工作原理。详细介绍永磁同步电机（PMSM）和感应电机（IM）这两种主流的交流伺服电机类型，阐述其定子绕组、转子结构、磁场产生机制以及它们如何协同工作以产生旋转力矩。重点将放在理解三相交流电如何驱动电机，以及不同类型的转子（如永磁体转子、笼型转子）对电机性能的影响。 在此基础上，我们将引入电机的数学模型。对于控制系统的设计而言，准确的数学模型是进行理论分析和仿真验证的基石。我们将推导电机的电压方程、磁链方程和力矩方程，并重点介绍在dq坐标系下的简化模型。dq变换是一种强大的工具，它能将时变的交流量转化为静止的直流量，极大地简化了控制算法的设计。通过理解这些模型，读者将能够量化地描述电机的行为，并为后续设计控制器奠定理论基础。 第二部分：控制策略核心原理 小型交流伺服电机控制的核心在于实现精确的速度和位置控制。本部分将深入探讨几种主流的控制策略。 矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）：作为目前最先进、应用最广泛的伺服电机控制方法，矢量控制将电机的定子电流解耦为与磁场相关的分量（id）和与转矩相关的分量（iq）。通过分别控制这两个分量，可以实现类似直流电机的独立转矩和磁场控制，从而获得优异的动态性能和高效率。我们将详细讲解FOC的实现原理，包括坐标变换、电流环和磁场定向算法。 PID控制：尽管FOC是先进控制的核心，但比例-积分-微分（PID）控制器仍然是伺服系统中最基础、最常用的控制器。我们将详细介绍PID控制器的原理，包括比例（P）、积分（I）和微分（D）项的作用，以及如何根据电机模型和系统响应调整PID参数以达到最佳控制效果。虽然FOC内部会包含电流环的PI控制器，但对于速度环或位置环，标准的PID控制器仍然是重要的组成部分。 其他控制方法：除了FOC和PID，我们还将简要介绍一些其他相关的控制技术，例如基于模型预测控制（MPC）的思想，以及针对特定应用场景的优化控制方法，为读者提供更广阔的视野。 第三部分：核心电路模块设计与实现 精确的控制策略需要强大的硬件电路来支撑。本部分将深入探讨构成小型交流伺服电机控制系统的关键电路模块。 功率驱动电路（逆变器）：逆变器是连接直流电源和交流电机之间的桥梁，它负责将直流电压转换为具有特定频率、幅值和相位的交流电压，以驱动电机。我们将详细介绍基于IGBT或MOSFET的PWM（脉冲宽度调制）逆变器设计。重点分析PWM波形的生成原理、死区时间控制、过流保护以及散热设计等关键问题。我们将讨论不同拓扑结构（如三相桥式逆变器）的优缺点，并提供实际电路设计中的考量因素。 测量反馈电路：为了实现闭环控制，必须准确地测量电机的状态。我们将详细介绍各种反馈信号的获取方法。 电流检测：电流是控制伺服电机不可或缺的反馈量。我们将讲解霍尔电流传感器、电流互感器以及电流检测电阻等多种检测方式，分析它们的精度、响应速度和成本效益，并介绍如何将这些模拟信号转换为数字信号供微控制器处理。 位置/速度检测：高精度位置和速度反馈是伺服控制的基础。我们将详细介绍编码器（增量式编码器、绝对式编码器）的原理和接口电路设计，分析它们的分辨率、工作模式和抗干扰能力。对于无传感器控制（Sensorless Control），也将介绍其基本原理和相应的检测方法（如基于反电动势或电压模型）。 主控单元（微控制器/DSP）：微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）是伺服控制器的“大脑”，负责执行复杂的控制算法、处理反馈信号、生成PWM波形以及实现通信接口。我们将介绍选择合适MCU/DSP的关键因素，包括处理能力、定时器功能、ADC采样率、通信协议支持（如CAN、Ethernet）以及编程开发环境。我们将重点阐述如何在MCU/DSP上高效地实现FOC算法和PID控制。 第四部分：系统集成与调试 设计完成各个模块后，将其有效地集成并进行调试是实现高性能伺服系统的重要环节。 硬件集成：我们将指导读者如何将功率驱动电路、测量反馈电路和主控单元有机地整合在一起。重点关注PCB布局、电源隔离、接地设计、电磁兼容性（EMC）以及走线优化等问题，以确保整个系统的稳定性和可靠性。 软件开发与调试：详细讲解伺服控制软件的设计流程，包括驱动程序的编写、控制算法的实现、参数的配置以及故障处理机制。我们将介绍常用的调试工具和方法，如示波器、逻辑分析仪、在线仿真调试以及软件仿真平台，帮助读者快速定位和解决问题。 性能优化与故障诊断：针对实际应用中可能出现的性能下降或故障，我们将提供系统性的分析和优化策略。例如，如何通过调整控制参数来改善动态响应、抑制震荡，以及如何通过分析反馈信号和诊断信息来快速定位硬件或软件故障。 第五部分：实际应用案例分析 理论结合实践是学习的关键。本部分将通过一系列实际应用案例，展示小型交流伺服电机控制电路设计的通用性和灵活性。 机器人末端执行器控制：分析如何为机器人手臂设计精确的关节控制系统，实现轨迹跟踪和力控。 精密机床进给系统：探讨如何设计高刚度和高精度的进给轴控制，满足数控加工的需求。 自动化生产线上的物料输送与分拣：展示如何利用伺服系统实现高效、准确的物料搬运。 医疗设备中的微定位系统：介绍如何在对精度和安全性要求极高的医疗器械中应用伺服控制。 通过这些案例，读者将能够更直观地理解前述理论知识在实际工程中的应用，并从中获得宝贵的工程经验。 本书力求在理论深度与实践指导之间取得平衡，旨在为电气工程师、自动化工程师、机械设计者以及相关领域的学生提供一份全面而深入的参考。通过掌握本书所介绍的知识与技术，读者将能够独立设计、实现和优化小型交流伺服电机控制电路，从而在工业自动化、机器人技术、精密制造等领域取得更大的突破。本书不仅是一本技术手册，更是一扇通往精密动力控制世界的窗口，期待与您一同探索其中的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅这本书之前，我对“交流伺服电机”的认知主要停留在一些工业机器人的应用层面，总觉得它是一个比较高端、复杂的概念，离我的日常接触还有点距离。然而，《小型交流伺服电机控制电路设计》这个书名，特别是“小型”两个字，一下子拉近了我和这个技术的距离。我平时会关注一些DIY电子项目，比如一些智能家居的控制模块，或者一些桌面级别的3D打印机、雕刻机等。这些设备对成本和体积都有一定的要求，但同时又需要精确的运动控制，而交流伺服电机恰恰能满足这些需求。我希望这本书能够详细讲解如何设计一个适合小型化设备的交流伺服电机控制电路，包括所需的关键电子元器件的选择、驱动电路的设计、位置和速度的控制策略，甚至可能还包括一些基本的编码器接口设计。如果书中能够提供一些电路图的示例，或者一些实际调试的技巧，那对我来说将是无价之宝。我一直认为，理论知识和实践技能是相辅相成的，只有将理论应用到实际的设计中，才能真正掌握一门技术。这本书的译者是国内比较知名的技术类译者，这让我对书中的内容深度和准确性充满期待。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我第一反应就是它可能会成为我近期学习的重点。我平时的工作涉及到一些自动化设备的维护和改造，虽然不直接参与电路设计，但理解核心控制原理对我非常有帮助。尤其是“小型交流伺服电机”，这个概念就很容易让人联想到各种精密、紧凑的自动化设备，比如医疗器械、光学仪器、或者一些高精度的装配线上的执行机构。我一直认为，掌握了底层控制电路的设计，才能更深刻地理解设备的性能瓶颈和优化方向。我希望这本书能够深入剖析交流伺服电机控制电路的各个组成部分，从功率级的设计到控制信号的处理，再到各种保护机制的实现。我尤其关注书中是否会提供一些具体的电路设计案例，能够让我看到不同应用场景下的设计思路和权衡。同时，作为一本译著，我很看重译者的功力，希望能有流畅、准确的中文表达，让我能够无障碍地理解原著精髓。这本书的出现，正好填补了我在这方面知识体系中的一个重要空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书我拿到手有段时间了，一直想找个时间好好翻翻，毕竟“小型交流伺服电机控制电路设计”这个主题本身就挺吸引人的。我不是专业搞电子的，但对自动化和机器人领域一直很感兴趣，伺服电机又是其中的核心部件。拿到这本书，我主要被它的“小型”和“交流”这两个限定词所吸引。现在很多DIY项目和小型机器人设计对体积和功耗都有严格要求，而交流伺服电机因为其响应速度快、控制精度高，在很多场合比直流伺服更具优势。石岛胜这个名字我不太熟悉，但薛亮和祝建俊两位译者我倒是知道，他们翻译过不少技术类书籍，译文质量通常很有保障，这让我对这本书的内容质量更有信心。这本书的封面设计也比较简洁，没有花里胡哨的图案，纯粹的技术书籍风格，看起来就感觉内容会比较扎实。我希望这本书能够帮我理解交流伺服电机的一些基础原理，特别是它们在小型设备上的应用，比如如何设计一个简单但实用的控制电路，以及可能涉及到的一些关键元器件的选择和布局。我脑子里已经有很多关于小型无人机、或者是一些桌面级自动化设备的点子，希望能从这本书中找到实现这些点子的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股严谨和务实的劲儿，让人觉得内容一定不会是那种浮光掠影式的介绍。我一直对嵌入式系统和自动化控制领域有着浓厚的兴趣，而交流伺服电机作为实现高精度运动控制的核心部件，其控制电路的设计一直是我想深入了解的重点。特别是“小型”这个限定词，让我觉得这本书可能更侧重于一些实际的应用场景，比如在消费电子、小型机器人、或者精密仪器等领域。我希望这本书能够提供关于如何设计一个紧凑、高效、并且成本可控的交流伺服电机控制电路的详细指导。这可能包括对不同类型交流伺服电机的特性分析，如何根据具体应用选择合适的驱动器和控制器，以及一些在电路设计中需要注意的关键技术点，比如电流反馈、过载保护、以及与微控制器的接口设计等。我曾尝试过一些简单的直流电机控制，但对于交流伺服电机，其控制逻辑和电路复杂性都更高，一直希望有一本能够系统地讲解相关知识的书籍，能够帮助我从零开始构建起对这方面的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是，它真的非常“接地气”。我平时工作中会接触到一些工业自动化设备，但那些设备上的伺服系统往往都比较庞大和复杂，很多时候只需要了解整体功能，而不需要深入到底层的电路设计。这次偶然看到这本《小型交流伺服电机控制电路设计》，立刻就联想到了很多更小巧、更灵活的应用场景。想象一下，如果我们能设计出更紧凑、更高效的伺服驱动器，是不是就能让很多现有的设备变得更智能？比如，现在很多高端的数码相机云台，或者一些微型机械臂，它们对于伺服电机的体积和控制精度要求都极高。这本书如果能提供一些关于如何在这种限制条件下，设计出性能可靠的控制电路的思路和方法，那就太有价值了。我尤其关心书中是否会介绍一些针对小型化设计的元器件选择策略，以及如何优化PCB布局以减小电磁干扰和散热问题。毕竟，在微型化设计中，每一个细节都可能影响到最终产品的性能和稳定性。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，而是能提供一些实用的案例分析或者设计流程，让我能够举一反三，应用到自己的项目开发中。