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第1章 直流电动机基础知识1

1.1 电动机的类型与分类1

1.1.1 电动机的大小与输出功率的关系1

1.1.2 电动机的输入功率1

1.1.3 电动机输出功率的表达式3

1.1.4 电动机输出功率与效率关系的表达式3

1.1.5 直流电动机的结构4

1.1.6 有关电动机的名词术语5

1.2 电动机的运行特性7

1.2.1 转矩－转速特性7

1.2.2 电动机的电流波形9

1.3 电动机的转速调节11

1.3.1 电枢回路串电阻调速11

1.3.2 用串联二极管来调速12

1.3.3 利用三极管的电流放大作用来调速13

1.3.4 使用运算放大器时的电动机调速15

1.4 电动机控制基础知识16

1.4.1 电动机的发电机运行16

1.4.2 反电动势观测17

1.4.3 电动机的基本特性19

1.4.4 转速与转矩及电流的关系20

1.4.5 电动机电流和转速的计算20

1.5 实现电动机正、反转运行的方法21

第2章 转速控制方法25

2.1 如何使直流电动机的转速稳定25

2.1.1 电动机内部压降补偿法26

2.1.2 伺服控制技术的应用26

2.2 电动机转速的检测方法27

2.2.1 测定电动机电流的脉动来检测转速27

2.2.2 利用电动机的反电动势来检测转速28

2.2.3 利用直流测速发电机来检测转速29

2.2.4 利用交流测速发电机或频率发电机来检测转速29

2.2.5 使用光电式转速传感器来检测转速30

2.3 电动机的转矩33

2.4 用转矩仪测试电动机的特性34

2.5 常用电动机特性的测试35

第3章 利用电动机自身特性的转速检测与控制37

3.1 基于桥式伺服控制（电子调速器）的转速稳定性控制37

3.1.1 桥式电路的转速检测原理37

3.1.2 桥式伺服控制电路原理38

3.1.3 桥式伺服控制电路实例39

3.1.4 晶体管桥式伺服控制电路40

3.1.5 晶体管桥式伺服控制实用电路的实验41

3.2 基于比例电流控制的转速稳定性控制45

3.2.1 比例电流控制的基本原理45

3.2.2 实现比例电流控制的电路46

3.2.3 使用IC芯片的比例电流控制电路设计47

3.2.4 电动机的选择是比例电流控制法的关键50

3.2.5 温度对电动机常数的影响51

【专栏】明智的电动机选择方法——为了改善控制性能，宜选用机械时间常数小的电动机52

第4章 采用伺服控制技术的正规转速控制55

4.1 实现转速稳定性控制的直流伺服控制55

4.1.1 采用直流伺服控制来实现转速稳定的方法55

4.1.2 基于晶体管的简单控制电路56

4.1.3 基于晶体管的实用DC伺服控制电路57

4.1.4 基于运算放大器的直流伺服控制电路58

4.2.1 FG伺服控制的基本构成59

4.2 比直流伺服控制更进一步的F-V伺服控制59

4.2.2 F-V转换器的构成60

4.2.3 实用F-V伺服控制电路的构成61

4.2.4 F-V伺服控制电路的实用设计举例62

4.3 使用F-V伺服控制专用IC芯片的电动机控制电路64

4.4 使用F-V控制专用IC芯片的恒速控制电路67

4.5 在调试实验中学习F-V控制电路71

4.5.1 有关参数的调整72

4.5.2 主要环节的信号波形72

5.1 数字伺服控制简介75

5.1.1 数字控制与模拟控制75

第5章 具有高稳定性的数字控制方法75

5.1.2 数字控制方法76

5.2 用数字方式进行比较控制的PLL控制77

5.2.1 普通PLL与电动机控制用PLL的区别78

5.2.2 PLL控制系统的构成方法79

5.2.3 PLL控制与FG伺服控制的组合控制80

5.2.4 采用石英晶体振荡器的PLL控制81

5.3 PLL控制理论简述82

5.4 电动机控制电路设计举例84

5.4.1 PLL控制电动机的实验84

5.4.2 PLL控制时的同步范围88

5.4.3 F伺服控制和P伺服控制的D/A转换器89

5.4.4 电动机转速决定于晶体振荡频率90

5.4.5 PLL控制电路各主要环节的信号波形91

5.4.6 用于电动机控制的一体化型PLL IC93

第6章 伺服控制系统灵敏度及稳定度的提高技术97

6.1 伺服控制系统增益的确定98

6.1.1 电动机基本特性的确认98

6.1.2 为抑制负载变化率而需要的系统增益99

6.1.3 系统增益是负载变化率的倒数100

6.2 伺服控制系统动态特性的改善101

6.2.1 电动机本身的响应特性102

6.2.3 二阶延迟系统的控制特性103

6.2.2 二阶延迟的伺服控制系统103

6.2.4 伺服控制系统的相位补偿105

6.2.5 相位超前电路的构成方法106

6.3 相位补偿特性的实验认定106

6.3.1 无相位补偿时107

6.3.2 施加合适的相位补偿时108

6.3.3 相位补偿不合适时108

6.4 实际伺服系统的相位补偿109

6.4.1 发生扰动时的频率特性109

6.4.2 FG伺服控制的相位补偿实例110

6.4.3 相位的滞后－超前补偿111

6.4.4 动态响应特性研究的阶跃响应法113

6.4.5 伺服控制系统的波特图114

6.5 直流电动机的特性分析与传递函数115

6.5.1 直流电动机的特性分析115

6.5.2 电动机的传递函数116

6.5.3 求KM和ωM的方法117

第7章 基于PWM控制的电动机节能驱动方法119

7.1 对PWM控制的介绍119

7.1.1 直流电动机的脉冲驱动120

7.1.2 直流电动机的高频脉冲列驱动121

7.1.3 电动机开关控制的优点122

7.1.4 通过改变占空比来控制电动机的转速123

7.2 使用通用IC芯片构成的PWM电路124

7.3 PWM控制提高了电动机运行效率125

7.3.1 线性控制时的功率消耗126

7.3.2 PWM控制时的功率消耗127

7.3.3 PWM控制的实际节能效果128

【专栏】电动机的输出功率和效率128

7.4 使用专用IC芯片的PWM控制电路设计129

第8章 电动机的正、反转控制及其在位置控制中的应用133

8.1 电动机正、反转控制技术133

8.1.1 双电源的正反转控制基本电路133

8.1.2 单电源的正反转控制电路134

8.1.3 采用专用IC芯片的正、反转控制135

8.2 电动机的轴位置检测技术137

8.3 位置控制的实现139

【专栏】适用于位置控制的电动机140

8.4 位置伺服控制理论概要142

8.5 各种正、反转控制电路144

8.5.1 使用运算放大器和功率三极管的正、反转控制电路144

8.5.2 使用电动机正、反转控制专用IC的驱动电路145

8.5.3 使用厚膜混合IC的正反转控制电路146

【专栏】Cool MOS FET148

9.1.2 典型的基于微型计算机的电动机转速控制151

9.1.1 最简单的ON/OFF控制151

9.1 怎样使用微型计算机151

第9章 基于微型计算机的电动机控制基础知识151

9.1.3 基于微型计算机的位置控制152

9.2 微型计算机与电动机的接口电路153

9.2.1 I/O接口电路的准备154

9.2.2 电动机的ON/OFF控制154

9.2.3 基于D/A转换器的电动机驱动157

9.2.4 微型计算机与FG及光电编码器的接口电路160

9.2.5 绝对位置检测用绝对编码器161

9.3 适用于微型计算机的位置检测传感器161

9.4 位置编码器与微型计算机的接口电路164

10.1 电动机控制常用的KL5C8012型微型计算机167

第10章 直流电动机的计算机控制系统167

10.2 直流电动机的脉冲电压驱动170

10.2.1 电动机控制系统的构成170

10.2.2 脉冲驱动方法171

10.2.3 使用软件控制时的程序编制172

10.2.4 电动机驱动器的中断处理175

10.2.5 使用微型计算机的实际控制电路177

10.3 使用D/A转换器的直流电动机转速控制178

10.3.1 系统构成框图178

10.3.2 微型计算机控制的直流电动机驱动电路179

10.3.4 转速控制的基本方法182

10.3.3 程序执行时的动作182

10.3.5 存储器地址图与各程序的相互关系183

10.3.6 程序流程图184

10.3.7 转速控制时的控制数据运算188

10.3.8 程序的功能及其说明190

第11章 几种电动机控制实用技术209

11.1 噪声抑制技术209

11.2 电子线路侧的电源变动抑制技术211

11.3 启动时的冲击电流抑制技术212

11.4 快速启动技术214

11.5.1 直流电动机的制动原理215

11.5 直流电动机制动技术215

11.5.2 对反电动势的积极利用216

11.6 步进驱动与低速驱动方法217

11.7 容量较大时的功率三极管并联技术220

11.8 与电源直接连接时的保护对策221

11.9 电池的内阻与放电特性221

11.10 与电源极性无关的单方向旋转电动机223

11.11 直流电动机的分时驱动法224

11.12 多台电动机的同步运行225

参考文献229