發布日期：2022-10-09 點擊率：129
作者：馮垛生，曾岳南編著
出版：北京：機械工業出版社
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出版時間：2006.02 （求助前請核對清楚）
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《傳感器手冊》高清PDF下載 鮑丙豪，周燕，許楨英編 2008.04
《傳感器入門》高清PDF下載 （日）雨宮好文著；洪淳赫譯 2000.01
《傳感器原理與應用》高清PDF下載 郝蕓主編 2002.05
《圖像傳感器應用技術》高清PDF下載 王慶有主編 2003.09
《敏感材料與傳感器》高清PDF下載 陳艾主編 2004.10
《傳感技術與應用》高清PDF下載 周繼明，江世明編著 2005.03
《傳感器與PLC編程技術基礎》高清PDF下載 蔡崧主編 2005.05
《傳感技術與系統》高清PDF下載 董永貴編著 2006.06
《傳感器基礎》高清PDF下載 趙寶剛，邱東主編 2006.08
《無線傳感器網及網絡信息處理技術 2006年通信理論與信號處理年會論文集》高清PDF下載 龔克，侯春萍，劉開華主編 2006.10
目 錄
《電氣自動化新技術叢書》序言
前言
第1章 緒論
1.1現代交流調速的特點
1.1.1電動機的古典控制和現代控制
1.1.2現代交流調速的特點
1.2矢量控制技術研究的發展背景和技術動向
1.2.1發展背景
1.2.2技術動向
1.3無速度傳感器矢量控制系統的特色及產品介紹
第2章 異步電動機的數學模型和坐標變換
2.1異步電動機的基本方程式
2.2異步電動機的幾種等效電路
2.2.1T型等效電路
2.2.2異步電動機等效電路的通用形式
2.2.3突出轉子磁鏈的T－1型等效電路
2.3坐標變換
2.3.1概念
2.3.2從三相到兩相的靜止坐標變換（3S/2S變換）
2.3.3從兩相靜止到兩相旋轉的坐標變換（2s/2r變換）
2.4異步電動機在不同坐標系上的數學模型
2.4.1在兩相（α－β）靜止坐標系上的數學模型
2.4.2在兩相（M－T）旋轉坐標系上的數學模型
第3章 矢量控制變頻調速系統的原理、結構和實踐
3.1矢量控制基本方程式
3.2轉差型矢量控制變頻調速系統的結構和工作原理
3.3系統的單元電路和參數調試
3.3.1電動機參數測定
3.3.2指令值運算
3.3.3兩相正弦波振蕩器
3.3.4矢量旋轉器
3.3.5兩相/三相變換電路
3.3.6實驗結果及分析
第4章 無速度傳感器矢量控制系統的結構和速度
觀測理論
4.1無速度傳感器矢量控制系統的原理和結構框圖
4.2速度間接觀測理論
4.3系統單元電路和參數計算
4.3.1相電壓檢測
4.3.2相電流檢測
4.3.3三相/兩相變換電路
4.3.4運算電路及參數計算
4.3.5運算電路
4.3.6運算電路
4.4實驗結果及分析
第5章 典型的無速度傳感器矢量控制系統
5.1只用電流傳感器的矢量控制系統
5.1.1異步電動機的標量解耦控制
5.1.2電壓型矢量解耦控制調速系統
5.1.3轉子磁鏈相位偏差補償原理
5.1.4速度推算原理
5.1.5異步電動機無速度傳感器電壓解耦矢量控制系統的
設計
5.2電動機轉速的自適應辨識系統
5.2.1基于模型參考自適應的轉速辨識方法
5.2.2基于神經網絡的自適應轉速辨識方法
第6章 無速度傳感器矢量控制系統參數的自檢測
6.1參數自檢測概述
6.2電動機參數離線自設定
6.2.1分類
6.2.2自設定原理
6.2.3自設定系統結構
6.2.4自檢測的實現和步驟
6.3電動機參數在線自校正
第7章 DSP在無速度傳感器矢量控制系統中的應用
7.1數字控制基礎
7.1.1微機控制系統的基本結構
7.1.2數字控制的特點
7.1.3數字控制基礎
7.2用DSP的異步電動機無速度傳感器矢量控制系統的構成
7.2.1DSP的現狀和動向
7.2.2DSP系統的結構
7.2.3用DSP的異步電動機無速度傳感器矢量控制系統
的構成
7.24相電壓檢測
7.2.5相電流檢測
7.2.6的運算
7.3DSP控制系統軟件的設計
7.3.1控制軟件概要
7.3.2各控制環節軟件的設計
7.4采用DSP的無速度傳感器矢量控制系統實驗結果分析
7.4.1微機運算流程圖
7.4.2實驗波形圖
7.4.3結論
附錄A 進口矢量控制變頻器性能和技術規格介紹
A1日本日立公司J300系列
A2日本三菱公司FRA240系列
A3法國施耐德集團ATV－66系列
A4英國CT公司V1100～V7500系列
參考文獻
· · · · · · (收起)
0 引言
本文引用地址：
矢量控制也稱磁場定向控制。它是上世紀70年代初由德國西門子公司F. Blaschke等人首先提出，以直流電動機和交流電動機比較的方法分析闡述了這一原理。作為異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。隨著計算機技術飛速發展，功能強大的數字信號處理器(DSP)的廣泛應用使得矢量控制逐漸走向了實用化。
在高性能的異步電機矢量控制系統中，轉速的閉環控制環節一般是必不可少的。通常，采用光電碼盤等速度傳感器來進行轉速檢測，并反饋轉速信號。
但是，由于速度傳感器的安裝給系統帶來一些缺陷使得系統的成本大大增加;精度越高的碼盤價格也越貴;碼盤在電機軸上的安裝存在同心度的問題，安裝不當將影響測速的精度;使電機軸的體積增大，而且給電機的維護帶來一定困難，在惡劣的環境下，碼盤工作的精度易受環境的影響。因此，越來越多的學者將眼光投向無速度傳感器控制系統的研究。
1 轉子磁場定向無速度傳感器矢量控制原理
1.1 系統矢量控制原理
所謂無速度傳感器控制系統就是取消了傳統的交流電機調速系統中的速度檢測裝置，通過檢測定子的電壓電流來間接估算電機運行的實際轉速值，將該值作為轉速反饋信號。本系統采用電流與電壓相結合的轉子磁鏈估算模型以及基于異步電機數學模型的速度估算方法，可得轉子磁通位置角，并送至旋轉變換環節。用霍爾電流傳感器檢測三相輸出的兩相電流iA、iB，計算出第三相電流iC=-(iA+iB)，從而獲得實時的輸出電流信號，亦為電機上的電流信號，為矢量控制的計算提供實時信號。由測得的電流經矢量變換得到轉矩電流分量iT和勵磁電流分量iM，利用iMref-iM、iTref-iT所產生的電流誤差經PI 控制器產生VMref、VTref ，經旋轉變換后求出兩相輸出電壓VDref、VQref，進而控制逆變器。圖1是其矢量控制系統框圖。
1.2 異步電機轉子磁場定向基本方程
如果規定MT 坐標系的M 軸沿著轉子磁鏈鬃r的方向，則MT 坐標系就沿轉子磁場定向，此時異步電機的電壓方程為
1.3 轉子磁鏈位置的估算
在轉子磁場定向的無速度傳感器的異步電機控制系統中，轉子磁鏈估算是至關重要的一環。如果轉子磁鏈估算不準確，則轉子磁場定向控制系統的優點，即實現轉矩和磁通的解耦控制將無法實現。根據兩相旋轉坐標系下異步電機的基本方程，可以得到電流型轉子磁鏈估算模型。
在低頻時，式(7)和式(8)中的定子電壓值變小，定子電阻壓降的偏差對積分結果的影響增大，因此必須準確檢測定子電阻，但是定子電阻會隨溫度變化，要十分準確地檢測是比較困難的。而對于電流模型來說，電動機在高速運行時，由于電機參數的偏差，容易引起磁通振蕩。所以，本系統將這兩種方法綜合在一起，以相互彌補高頻和低頻的不足。其運算框圖如圖2所示。
1.4 轉速的估算
根據兩相靜止坐標系下異步電機的基本方程，
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一個階段的學習結束了，整理了之前的過程中的學習成果，已經過了工作的年紀，在這里稍微出一下自己做的一套永磁同步電機的教程，從基礎的矢量控制，到應用性較強的MTPA、弱磁控制等，最后深入到無速度傳感器的控制，搜集了三種無速度的方法，足夠大家從基礎到深入整個過程的學習。
相信學過電機控制的同學深有體會，電機控制是一個先難后易的專業類別。為了解決電機控制入門難的問題，我將自己從一知半解到現在的學習記錄整理成如下七個部分學習教程。每個部分以相對應功能的Simulink仿真模型為核心，盡可能詳細對過程中很小的但容易卡住的問題進行解釋，作輔助理解文檔方便大家進行學習。每個部分資料全都基于一個電機參數，是一個系統的學習教程，我有信心大家拿到這份教程，認真學習，一定能夠走進電機控制的大門，并且掌握它。
注：資料僅供個人學習使用，請勿另作其他用途。
主要為目錄如下：
第一部分：（基礎入門一） ? ? ? ? ? PMSM雙閉環矢量控制仿真實現及其調參詳解第二部分：（基礎入門二） ? ? ? ? ? 基于模糊PI調節器的PMSM雙閉矢量控制第三部分：（進階提升一） ? ? ? ? ? 三閉環位置控制詳解第四部分：（進階提升二） ? ? ? ? ? MTPA控制專題詳解第五部分：（進階提升三） ? ? ? ? ? MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題第六部分：（提高：理論綜合實驗）模糊PI+MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題第七部分：（實踐：芯片編程） ? ? ? 基于DSP的三閉環位置控制
? ? ? ? 每個部分資料，詳細介紹~其中第一部分：PMSM雙閉環矢量控制仿真實現及其調參詳解適合作為基礎入門，對整個控制框架作一個基礎的了解，對坐標變換、PI調節器、SVPWM模塊等模塊有一個基礎的理解，此部分應深入的探究，對后續的每個部分理解都有直接幫助，是后面所有部分的基礎。 ?第二部分：基于模糊PI調節器的PMSM雙閉矢量控制是在基礎雙閉環矢量控制優化了控制器，優化傳統PI性能，有助于大家深入理解控制器在系統中的作用。第三部分：? 三閉環位置控制詳解更改了控制目標，雙閉環控制的速度，三閉環控制的位置，有助于大家學會如何通過手段實現目標的控制，后續無論實現轉矩控制還是磁鏈控制都是同理。第四部分：MTPA控制專題詳解是優化了系統效率，通過推導系統中電流和轉矩的關系，選擇最小的電流輸出提升系統效率，有助于理解系統各物理量之間蘊涵的關系。第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題是擴展了系統應用范圍，將電機從額定轉速應用范圍，擴展到3~5倍轉速范圍應用，大大提升了系統的應用范圍。第六部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題就是將上述所有的過程結合起來進行一個綜合應用，單個模塊搭建相對容易，但是當多個功能共同實現時難度要大很多，這個部分有助于大家學會如何調試整個系統，統一調節管理各個模塊之間協同工作，這是有實際意義的，基礎掌握扎實后，做的最多的其實就是這個工作。第七部分：（實踐：芯片編程）就是從理論到實際電機的實現過程了，將仿真中的模型，轉化為代碼在平臺上跑出來，這是找工作或是學習理論的最終目標了。
第一部分：PMSM 雙閉環控制系統仿真實現與調參詳解
另外一些是對于初學者的，對于基礎入門的FOC有點困難的同學，這部分由于之間給學弟補過課，所以寫的比較的詳細，有具體的調試過程和參數計算公式，以及一些我手寫的推導過程，書籍推薦資料等。文檔內公式和VISO圖什么的都比較完全，可以直接復制粘貼到論文和演講PPT中，對于做課程設計和畢設的同學而言是比較好的資料。
第二部分：基于模糊PI調節器的PMSM雙閉環控制實現與分析詳解（雙閉環SVPWM的優化）
此部分是在基礎的雙閉環控制的基礎上進行的深入研究，有可能對于一些同學或者學校來說，只是純粹的雙閉環還無法滿足老師的要求，增加模糊PI調節器，這種自整定調節器，不僅能夠有效解決雙閉環控制中定速度環PI調節器參數在高速和低速的不通用問題，還能提高理論的深度和廣度，模糊PI調節器是一個非常值得深入研究的智能控制方式，有需要的同學或者只是想討論的都可以加我。
第三部分：矢量控制提升——三閉環位置控制詳解
此部分是對一種不同控制目標的控制策略——三閉環位置控制進行專題詳解。
文檔具備以下內容：
三閉環位置控制仿真搭建過程 + 三閉環位置控制仿真位置控制原理推導及其解釋重點：位置環+轉速環+電流環PI調節器設計與調試過程波形記錄及其分析參考論文三閉環提升：加入前饋控制器仿真+搭建過程
文檔主要介紹了三閉環位置控制具體的實現過程，詳細介紹了三閉環位置控制的基本原理及其與雙閉環之間的不同之處。在公式推導與雙閉環的基礎上，詳細介紹了三閉環位置控制在simulink內的搭建過程。本文檔除了以上內容，最重要的是詳細介紹了三個環也就是三個調節器的理論設計及其調試過程，我相信搭建過的同學知道，這是一個復雜的過程，需要一些調參的經驗和時間，所以三環的每個環我都把理論設計和調參過程以單獨的文檔記錄下來，以供同學們能夠了解其中來由，而不是一個仿真。最終對三閉環也進行了一個提升，加入了前饋控制器。具體如下圖
第四部分：矢量控制提升——MTPA控制專題詳解
此部分是對基于id=0的雙閉環矢量控制的一種優化提升的控制策略——MTPA控制的專題詳解。
文檔具備以下內容：
MTPA控制仿真搭建過程+MTPA+對比的id=0仿真MTPA公式推導+原理解釋PI調節器設計與調節過程參考論文波形記錄及其詳細分析（對比分析MTPA效果）
文檔主要以雙閉環為基礎介紹了一種對于凸極性電機而言更加優越的控制策略——MTPA控制，詳細的介紹了MTPA控制的基本原理和公式推導過程，在公式推導的基礎上，以獨立的文檔講解MTPA控制器在simulink內的搭建實現過程。另外關鍵的PI調節器的參數，也以一個專門的文檔記錄其理論設計過程，與根據波形現象調節參數的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時，能夠結合仿真模型的結果進行調參。最后波形的分析，著重分析MTPA與id=0的效果對比，從現象闡述為什么MTPA可以實現電流利用率提升的問題。
第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法實現詳解專題
此部分將MTPA和弱磁控制結合，在基礎MTPA控制的基礎上，實現了直接計算法（公式法）和變交軸電壓單電流調節器弱磁控制方法，從基礎的超前角弱磁——公式法——變交軸電壓單電流調節器法逐步深入，且在實現弱磁的基礎上，持續優化系統的動態性能，其中變交軸單電流調節器法動態性能最為優越。
第六部分：基于模糊PI調節器的永磁同步電機MTPA+弱磁控制實現與分析詳解
此部分相當于時上面雙閉環控制、MTPA、弱磁控制和模糊PI的綜合設計。如果只是單個實現一個功能其實是相對簡單的，如果想要將這些東西全結合在一起，需要同學們具備比較深厚的基礎，如果老師上來就讓你做這個，可能就無從下手，所以我也在此把這些內容整合在了一起，我做出來了之后也是非常值得慶祝了一番，對此方面有興趣的可以找我探討。
第七部分：基于DSP的三閉環位置控制程序
第二部分是一個基于DSP的位置控制三閉環控制程序，且已在實際平臺上驗證了可行性。程序內部注釋較多，CLAKR變換模塊、PARK變換模塊、SVPWM模塊、轉速調節器PI、位置調節器PI和電流環PI調節器，都有獨立的算法模塊。即使芯片不是DSP，里面的算法都是源碼，移植起來比較方便。
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上述內容主要針對有感控制進行解釋，下面內容主要針對無感控制。
永磁同步電機矢量控制到無速度傳感器控制學習教程（PMSM）（二）
基礎控制策略學習完成后，接下來就是深入到無速度傳感器的控制，在此搜集了三種無速度的方法，分為滑模法、模型參考自適應法、脈振高頻注入法，此三種方法涵蓋了永磁同步電機高速區和低速區的無感控制策略，足夠大家從基礎到深入對無感控制整個過程的學習。
主要為以下順序：
第八部分：簡略的雙閉環矢量到無速度傳感器控制教程第九部分：無速度傳感器控制——模型參考自適應控制實現與詳解第十部分：無位置傳感器控制——滑模觀測器無位置控制詳解第十一部分：無速度傳感器控制——脈振高頻注入（低速）
教程詳細介紹如下，
第八部分：簡略的雙閉環矢量到無速度傳感器控制教程
這個部分的教程呢其實對有一定基礎的同學較為適合，解釋和輔助文檔較少，但是仿真較多，參考論文較多。每個部分仿真都是我驗證過的，如果有需要基礎知識框架的同學以這個文檔進行學習，需要對電機控制世界有個宏觀體會，這個其實也是較為方便，不需要入手那么多復雜的。
總的來說，仿真的分為兩類，
第一類，id=0矢量控制，基于矢量控制的MTPA，基于矢量控制的弱磁控制，基于矢量控制的三閉環控制。第二類，無速度傳感器，滑膜控制，模型參考自適應控制，高頻注入控制。
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第九部分：無速度傳感器控制——模型參考自適應控制實現與分享詳解
在基礎的控制理論得到夯實之后，可以試著進軍無速度控制領域，對于無速度控制，模型參考自適應是一個非常好的入門方法，可以讓你對如何實現無速度傳感器控制的概念有一個基本的了解，所以我做了一個模型參考自適應詳解供大家打基礎。需要深入探究無速度控制的同學建議以此方法入門，然后深入了解其他方法，進軍低速域高速域。基于數學模型的注入法，基于現代控制理論的各種觀測器法都是解決無速度問題的深層次控制理論，希望大家加油，我也在往這方面努力。
最近準備把之前未整理出來的專題補上。拿到資料的同志們對我提出了非常寶貴的建議，大家都會想要從初始開始到結果，系統且完整的掌握知識，因此對自己的資料進行了一些偏向性的更改，對原理推導過程以及仿真搭建過程更詳細的闡述。資料還在逐步的擴展中，還請大家多加支持，多加指正，我還會繼續更新，感謝大家！！！
第十部分：無位置傳感器控制——滑模觀測器無位置控制詳解
此部分是對一種基礎的無位置傳感器控制方法——滑模觀測器（SMO）專題進行講解。
文檔內具備以下內容：
滑模觀測器仿真搭建過程+SMO仿真滑模觀測器公式原理推導解釋（手寫）滑模參數與雙閉環PI參數設計與調節過程參考論文電機基本參數說明波形記錄及其簡要分析
文檔內較為詳細的介紹了滑模觀測器的數學原理，以及滑模觀測器模塊的仿真搭建過程，這個過程以一個文檔的形式單獨記錄下來。另外關鍵的PI調節器與滑模觀測器的參數，也以一個專門的文檔記錄其理論設計過程，與根據波形現象調節參數的過程，可以有助于大家深入理解理論的同時，能夠結合仿真模型的結果進行調參，深入的理解整個系統各個物理量之間的內在聯系。另外，將滑模觀測器封裝為mask模塊，可以在換個電機時，外部更改即可。
第十一部分：低速無速度傳感器控制——脈振高頻注入
脈振高頻電壓注入法是指在估計的同步旋轉坐標系的直軸上（也就是d軸）注入高頻正弦電壓，所以注入信號在靜止坐標系中是一個脈振的高頻電壓信號。注入后，對交軸高頻電流進行調制解調，得到轉子位置和速度信息。
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