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绪论1

第1章 机电传动系统的动力学基础6

1．1 机电传动系统的运动方程6

1．2 转矩和转动惯量的折算7

1．3 负载机械和电动机的机械特性9

1．4 机电传动系统稳定运行的条件11

习题与思考题12

第2章 常用电力电子开关器件13

2．1 可关断晶闸管（GTO）的特性和参数13

2．1．1 可关断晶闸管的原理和性能13

2．1．2 可关断晶闸管的门极驱动电路17

2．2 功率晶体管（GTR）的性能和应用18

2．2．1 功率晶体管的特性和参数18

2．2．2 功率晶体管的驱动21

2．3 功率场效应管（MOSFET）的性能和应用23

2．3．1 功率场效应管的特性和参数24

2．3．2 功率场效应管的驱动27

2．4 绝缘栅双极晶体管（IGBT）的性能和应用29

2．4．1 绝缘栅双极晶体管的特性和参数30

2．4．2 绝缘栅双极晶体管的驱动32

习题与思考题36

第3章 C8051单片机对电动机控制的支持37

3．1 Cygnal C8051F0XX系列单片机特点37

3．2 C8051单片机的组成40

3．2．1 C8051单片机的结构40

3．2．2 中断系统43

3．2．3 定时器/计数器45

3．3 C8051用于控制电动机时的输入输出端口设置51

3．4 电动机控制中的模/数转换在C8051中的实现55

3．5 电动机控制中的PWM和测频在C8051中的实现60

3．6 C8051与5 V电动机控制系统的接口方法70

习题与思考题71

第4章 数字PID控制器与数字滤波73

4．1 模拟PID控制原理73

4．2．1 位置式PID控制算法75

4．2 数字PID控制算法75

4．2．2 增量式PID控制算法76

4．2．3 数字PID控制算法子程序77

4．3 数字PID的改进算法84

4．3．1 对积分作用的改进84

4．3．2 对微分作用的改进86

4．4 数字PID控制器的参数选择和采样周期的选择88

4．4．1 参数选择方法88

4．4．2 采样周期的选择90

4．5 数字滤波技术91

4．5．1 算术平均值法91

4．5．2 移动平均滤波法92

4．5．3 防脉冲干扰平均值法95

4．5．4 数字低通滤波法97

习题与思考题99

第5章 位移、角度、转速检测传感器101

5．1 光栅位移检测传感器101

5．1．1 光栅传感器的特点和分类101

5．1．2 光栅位移传感器的组成103

5．1．3 光栅位移传感器工作原理104

5．1．4 光栅细分技术107

5．1．5 光栅位移传感器与单片机的接口109

5．2 光电编码盘角度检测传感器112

5．2．1 绝对式光电编码盘的工作原理112

5．2．2 增量式光电编码盘的工作原理115

5．2．3 光电编码盘与单片机的接口117

5．3．1 直流测速发电机的工作原理119

5．3 直流测速发电机119

5．3．2 影响直流测速发电机输出特性的因素及对策120

5．3．3 直流测速发电机与单片机的接口123

习题与思考题124

第6章 直流电动机调速系统125

6．1 直流电动机电枢的PWM调压调速原理125

6．2 直流电动机的不可逆PWM系统128

6．2．1 无制动的不可逆PWM系统128

6．2．2 有制动的不可逆PWM系统131

6．3．1 双极性驱动可逆PWM系统的控制原理133

6．3 直流电动机双极性驱动可逆PWM系统133

6．3．2 采用专用直流电动机驱动芯片LMD18200实现双极性控制135

6．4 直流电动机单极性驱动可逆PWM系统139

6．4．1 受限单极性驱动可逆PWM系统的控制原理139

6．4．2 受限倍频单极性驱动可逆PWM系统的控制原理141

6．4．3 用单片机实现受限单极性控制142

6．5 小功率直流伺服系统142

6．5．1 LM629芯片的功能和工作原理143

6．5．2 LM629的指令144

6．5．3 LM629的应用148

习题与思考题149

第7章 交流异步电动机变频调速系统150

7．1 交流异步电动机变频调速原理150

7．1．1 交流异步电动机变频调速原理150

7．1．2 主电路和逆变电路工作原理151

7．2 变频与变压154

7．2．1 问题的提出154

7．2．2 变频与变压的实现——SPWM调制波155

7．2．3 载波频率的选择159

7．3 变频后的机械特性及其补偿160

7．3．1 变频后的电动机机械特性160

7．3．2 V/F转矩补偿法161

7．4 SPWM波发生器SA4828芯片162

7．4．1 SA4828工作原理162

7．4．2 SA4828的编程165

7．5 单片机控制交流异步电动机变频调速应用举例168

7．5．1 硬件接口电路168

7．5．2 编程举例169

7．6 矢量控制简介176

7．6．1 由直流电动机引发的思考176

7．6．2 产生旋转磁场的3种方法176

7．6．3 矢量控制的基本思想179

习题与思考题180

8．1 反应式步进电动机的结构和工作原理181

8．1．1 步进电动机的分类与结构181

第8章 步进电动机的单片机控制181

8．1．2 反应式步进电动机的工作原理183

8．2 步进电动机的特性189

8．2．1 步进电动机的振荡、失步及解决方法189

8．2．2 步进电动机的距角特性190

8．2．3 步进电动机的矩频特性193

8．3 步进电动机的驱动194

8．3．1 单电压驱动194

8．3．2 双电压驱动195

8．3．3 斩波驱动196

8．3．4 细分驱动197

8．3．5 集成电路驱动199

8．4 步进电动机的单片机控制200

8．4．1 脉冲分配201

8．4．2 步进电动机的速度控制204

8．5 步进电动机的运行控制205

8．5．1 步进电动机的位置控制205

8．5．2 步进电动机的加、减速控制208

习题与思考题214

第9章 无刷直流电动机的原理及单片机控制215

9．1 无刷直流电动机的结构和原理215

9．1．1 结构215

9．1．2 位置传感器216

9．1．3 无刷直流电动机的工作原理220

9．2 无刷直流电动机的绕组联结方式222

9．2．1 三相星形联结全桥驱动方式223

9．2．2 三相角形联结全桥驱动方式225

9．2．3 多相绕组联结方式226

9．2．4 正反转和限流228

9．3 无刷直流电动机的单片机控制231

9．3．1 无刷直流电动机的单片机控制231

9．3．2 专用集成电路233

习题与思考题243

附录一 Sygnal C8051F0XX系列单片机的电气特性244

附录二 Sygnal C8051F0XX系列单片机的特殊功能寄存器250

附录三 Sygnal C8051F0XX系列单片机引脚、封装和产品系列253