交流電機控制回路設計：帶你掌握電機控制系統設計的最關鍵技能 (1版)

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【簡介】 在交流電機控制領域中，數位控制回路的設計向來是個具挑戰性的議題。 隨著技術的進步，對於高效且穩定的馬達控制系統的需求越來越高，這也促使我們需要更深入地研究並應用經典的控制理論，以滿足現代應用的要求。 數位控制系統是實現交流電機控制技術的主流方式，而數位系統先天就不可避免的會產生延遲效應，如運算延遲、取樣延遲、輸出延遲等，而延遲必然會減少系統的穩定度，若在控制回路設計階段，未將延遲納入考慮，則設計的系統頻寬與穩定度將與系統的實際值有相當大的出入，因此本書會從經典控制理論中的頻寬（Bandwidth）、相位裕度（Phase margin）與增益裕度（Gain margin）出發，並考慮數位系統的延遲效應來設計交流電機控制回路（電流、速度、位置回路），設計完成的模擬系統將非常接近真實馬達控制系統，建構接近真實物理系統的模擬工具，不僅可大幅降低研發與測試成本，也可作為建立自主智慧財產權的有效載體，提升自主化創新能力與核心競爭力。 【目錄】 第一章交流電機空間向量模型 1.1　直流分激式馬達原理 1.2　空間向量表示法與座標轉換 1.3　三相鼠籠式感應馬達空間向量模型 1.4　三相永磁馬達空間向量模型 1.5　結論 參考文獻 第二章交流電機控制回路設計 2.1　交流電機磁場導向控制策略 2.1.1　鼠籠式感應馬達的磁場導向控制 2.1.2　永磁同步馬達磁場導向控制 2.2　考慮延遲效應的電流回路PI 控制器設計 2.3　考慮延遲效應的速度回路PI 控制器設計 2.3.1　經典的速度回路PI 控制器設計方法 2.3.2　考慮延遲效應的速度回路PI 控制器設計方法 2.3.3　速度回路的IP 控制器設計 2.3.4　速度PI 與IP 控制器的抗擾動性能分析 2.4　前饋補償技術 2.5　位置回路控制器設計 2.6　結論 參考文獻 第三章三相逆變器調變策略 3.1　SPWM 調變策略 3.2　三次諧波注入調變策略 3.3　加入偏移值調變策略 3.4　空間向量調變策略 3.5　整合逆變器的永磁馬達向量控制系統仿真 3.6　結論 參考文獻 第四章使用硬體平台進行設計驗證 4.1　ODrive 的歷史 4.2　ODrive 系統設置 4.3　使用ODrive 進行控制回路驗證 4.3.1　使用不同的PI 控制器參數進行驗證 4.3.2　使用不同的機械慣量進行驗證 4.4　結論 參考文獻 第五章控制實務議題 5.1　標么系統 5.1.1　永磁同步馬達dq 軸模型標么化 5.1.2　永磁同步馬達標么化系統模擬 5.1.3　結論 5.2　控制回路的抗積分飽合技術 5.3　永磁同步馬達參數自學習技術 5.3.1　永磁同步馬達電機參數自學習技術 5.3.2　永磁同步馬達機械慣量自學習技術 5.4　不同PWM 採樣方法所造成的延遲時間 5.5　永磁同步馬達規格參數介紹 5.6　Butterworth 濾波器設計 5.7　陷波濾波器設計 5.8　數位濾波器設計流程及其頻域特性 5.9　使用編碼器脈衝信號計算速度的MT 法 5.10　經典Luenberger 估測器的本質及其回路設計 5.11　電機轉速與擾動的Luenberger 估測器設計 5.12　使用滑模估測器的永磁同步馬達無感測器控制 參考文獻 第六章經典控制理論回顧 6.1　經典控制理論中穩定度的本質 6.2　拉氏轉換與轉移函數的差別 6.3　數字控制系統中採樣、Z 轉換與零階保持器的本質 6.4　S域與Z域的P、I、D 控制器實現 6.5　標準二階系統的本質與基本特性 6.6　穩態誤差的本質與分析：以馬達速度控制回路為例 6.7　非最小相位系統的意義 6.8　現代控制理論中極點配置法的本質與MATLAB 實作 6.9　非線性系統線性化 參考文獻

控制系統設計與模擬-使用MATLAB/SIMULINK8/e (8版)

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【中文書】 書名：控制系統設計與模擬：使用MATLAB/SIMULINK 第八版 作者：李宜達 出版社：全華 出版日期：2011/09/29 ISBN：9789572182710 內容簡介 　　本書跳脫嚴謹的控制理論，改以應用MATLAB/SIMULINK來了解控制工程的問題，內容包含兩大部份，第一部份介紹SIMULINK的使用法，從基本到進階皆有詳細介紹，並對每一個方塊函數做解析，第二部份介紹控制系統的設計、分析與模擬如時域響應分析、頻域響應分析、根軌跡法、狀態空間設計法及離散控制系統等。本書適合科大電機系「控制系統」課程使用。 目錄 第一章 概論 1-1 1-1 控制系統簡介 1-2 1-2 MATLAB/SIMULINK簡介 1-3 1-3 系統需求 1-9 1-4 本書說明與使用 1-10 1-5 MATLAB的基本使用法 1-13 第一篇 SIMULINK 2-1 第二章 快速開始 2-2 2-1 如何開始 2-2 2-2 一個簡單的模型 2-4 2-3 快速上手 2-11 2-4 另一個簡單的模型 2-12 2-5 PID控制器模型 2-20 第三章 建構模型 3-1 3-1 建構新模型 3-2 3-2 編輯已存在的模型 3-2 3-3 選取物件 3-4 3-4 在不同視窗間複製或移動blocks 3-6 3-5 在模型視窗中移動blocks 3-7 3-6 在模型視窗中複製blocks 3-8 3-7 設定block的參數 3-9 3-8 刪除blocks 3-9 3-9 改變blocks的置放方向 3-9 3-10 改變blocks圖示的形狀大小 3-10 3-11 修改blocks的名稱 3-11 3-12 輸入值與參數值的純量展開 3-12 3-13 在blocks間連接線段 3-13 3-14 刪除線段 3-15 3-15 移動線段 3-16 3-16 移動頂點 3-17 3-17 分割直線段 3-17 3-18 產生次系統 3-18 第四章 模擬與分析 4-1 4-1 簡介 4-2 4-2 模擬 4-5 4-3 離散時間系統 4-25 4-4 線性化 4-29 4-5 平衡點之決定 4-32 第五章 自訂方塊函數 5-1 5-1 簡介 5-2 5-2 Masking 程序的概觀 5-2 5-3 產生一個 Masked Block 5-3 5-4 另一個例子 5-15 5-5 S-函式 5-20 5-6 一個完整的例子 5-26 第六章 方塊函數解析 6-1 6-1 Sources方塊函數庫 6-2 6-2 Sinks方塊函數庫 6-29 6-3 Continuous方塊函數庫 6-44 6-4 Discrete方塊函數庫 6-59 6-5 Math方塊函數庫 6-75 6-6 Funcctions & Tables方塊函數庫 6-99 6-7 Nonlinear方塊函數庫 6-117 6-8 Signals & Systems方塊函數庫 6-138 6-9 Subsystems方塊函數庫 6-166 第二篇 控制系統 7-1 第七章 動態系統模型之建立 7-2 7-1 引言 7-2 7-2 機械系統 7-17 7-3 電路系統 7-33 7-4 電機械系統 7-35 第八章 時域響應分析法 8-1 8-1 引言 8-2 8-2 時域響應 8-2 8-3 根軌跡分析 8-21 第九章 頻域響應分析法 9-1 9-1 引言 9-2 9-2 波德圖 9-2 9-3 奈氏圖 9-8 9-4 相對穩定度 9-18 9-5 標準二階系統頻率響應 9-25 9-6 尼可士圖 9-32 第十章 控制器設計 10-1 10-1 引言 10-2 10-2 PID控制器 10-2 10-3 PID控制器之積分終結 10-10 10-4 相位領先補償器 10-19 10-5 相位落後補償器 10-30 10-6 相位落後-領先補償器 10-39 第十一章 狀態空間設計法 11-1 11-1 引言 11-2 11-2 可控制性與可觀測性 11-2 11-3 極點安置設計 11-7 11-4 觀測器設計 11-15 11-5 線性二次最佳控制器設計 11-23 第十二章 離散時間控制系統 12-1 12-1 引言 11-2 12-2 連續系統的離散化 12-3 12-3 時域分析 12-11 12-4 頻域分析 12-21 12-5 自動導引車系統 12-25 第十三章 LTI Viewer 13-1 13-1 簡介 13-2 13-2 直流伺服馬達模型 13-2 13-3 顯示多個模型的響應圖形 13-12 13-4 多輸入多輸出模型響應 13-14 13-5 Simulink LTI Viewer 13-17 第十四章 SISO Design Tool 14-1 14-1 簡介 14-2 14-2 直流伺服馬達模型 14-2 14-3 增加積分器 14-8 14-4 增加領先 (超前) 網路 14-10 14-5 凹陷濾波器 14-15 14-6 附註 14-17 A1 方塊函數索引 A1-1 A2 參考資料 A2-1