PWM与数字化电动机控制技术应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社

作者:孙立志

出品人:

页数:222

译者:

出版时间:2008-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787508358758

丛书系列:

图书标签:

• 电机
• PWM
• 803
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电子与信息工程领域前沿探索：数字化系统设计与先进驱动技术 书籍简介： 本书深入探讨了当前电子与信息工程领域中两个至关重要的交叉点：高精度数字化系统设计与先进电机驱动技术的集成应用。本书并非专注于脉宽调制（PWM）技术本身及其在传统电机控制中的直接应用，而是着眼于更宏观、更前沿的系统级设计理念、新型数字化架构的构建，以及面向工业物联网（IIoT）和智能制造的下一代驱动系统的实现。 本书的结构旨在为读者提供一个从底层硬件架构到上层智能算法的全景图，重点在于如何利用最新的数字化工具和设计范式，突破传统电机控制的瓶颈，实现更高效率、更强鲁棒性和更灵活的系统控制。 第一部分：面向高性能计算的数字化系统架构 本部分聚焦于构建支撑复杂控制算法和高速数据处理的硬件平台基础。 1. 嵌入式系统与异构计算平台 本书详细分析了当前主流的嵌入式处理器（如高性能微控制器MCU、数字信号处理器DSP）与现场可编程门阵列（FPGA）在实时控制系统中的角色分工与协同工作机制。我们探讨了实时操作系统（RTOS）的选型与优化，特别是针对硬实时性要求的调度策略，例如基于优先级的抢占式调度与时间触发调度（TTCAN）。 重点关注异构计算架构的设计，探讨如何利用FPGA的并行处理能力加速矩阵运算和复杂的系统状态估计算法（如卡尔曼滤波器的硬件加速实现），从而将MCU从繁重的周期性任务中解放出来，专注于高级决策和通信。 2. 高速数据采集与总线架构 高性能电机控制本质上是高速数据处理的过程。本部分深入研究了高速模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的选型与接口技术。讨论了诸如同步采样、抗混叠滤波器的设计准则，以及如何利用高速串行接口（如SPI、QSPI、并行总线）实现低延迟的数据传输。 同时，我们对系统级总线架构进行了剖析，例如PCIe在数据密集型应用中的应用，以及新型内存技术（如HBM）对系统吞吐量的潜在影响，这些都是超越传统PWM接口所必需的系统级考量。 3. 硬件描述语言（HDL）与系统级验证 本书强调了在硬件层面实现控制逻辑的必要性。内容覆盖了VHDL/Verilog在系统功能模块设计中的高级应用，特别是如何利用它们实现如高分辨率定时器、状态机控制和高速通信协议栈。 更重要的是，本部分聚焦于系统级验证（System-Level Verification）的方法论，包括使用硬件仿真器、软件在环（SIL）和硬件在环（HIL）测试平台，确保复杂的数字化控制逻辑在部署前具备极高的可靠性和确定性。 第二部分：先进信号处理与系统辨识 数字化控制的精度受限于对物理系统的准确理解和对环境干扰的有效抑制。本部分聚焦于信号处理算法的先进应用。 1. 现代状态空间方法与观测器设计 本书摒弃了对传统PID参数整定的过度依赖，转而深入研究基于状态空间模型的先进控制理论。内容涵盖了线性二次调节器（LQR）的设计原理及其在系统最优控制中的应用。 重点介绍先进的系统状态观测器设计，包括卡尔曼滤波（KF）和扩展卡尔曼滤波（EKF）在估计电机转速、电流和转矩中的应用。探讨了如何针对非线性和外部扰动，设计鲁棒的观测器结构，以提高系统的动态响应速度和抗干扰能力。 2. 频率分析与抗谐波抑制 对于涉及电力电子器件的系统，电磁兼容性（EMC）和电源质量至关重要。本书探讨了快速傅里叶变换（FFT）在实时频谱分析中的高效实现，用于监测和识别系统中的高频噪声源和谐波成分。内容涉及数字滤波器设计（如IIR/FIR滤波器），特别关注如何设计具有特定陷波特性的数字滤波器来抑制由开关操作产生的特定频率谐波，而非仅仅关注基础的电流环路控制。 3. 自适应与鲁棒控制策略 面对电机参数（如电阻、电感）随温度和运行状态变化的挑战，本书详细介绍了自适应控制（Adaptive Control）的基础，例如基于梯度下降的参数在线估计方法。此外，模型参考自适应控制（MRAC）的设计也被深入剖析，旨在使系统性能在不确定性下保持恒定。 第三部分：面向工业4.0的集成驱动与通信 本部分将目光投向驱动系统如何融入更广阔的智能制造生态。 1. 工业通信协议的深度应用 本书关注超越传统串行通信的工业网络技术。深入分析了EtherCAT、Profinet IRT等实时以太网协议在分布式驱动系统中的部署、帧结构解析和时钟同步机制。探讨了如何利用这些协议实现毫秒乃至微秒级的系统级同步，这对多轴协同控制至关重要。 2. 传感器融合与状态监测（PHM） 电机系统的可靠性是工业生产的基石。本部分探讨传感器融合技术，如何结合温度、振动（加速度计）和电流信息，通过先进的算法构建系统的健康状态模型。内容侧重于基于数据驱动的故障预测与健康管理（PHM）策略的构建，例如利用机器学习模型（如支持向量机或神经网络）对采集到的特征数据进行分类和趋势分析，以实现预防性维护。 3. 绿色能源与高密度功率变换器 本书涉及面向未来能源系统的驱动拓扑，例如三电平、五电平或模块化多电平换流器（MMC）的原理与控制挑战。讨论了如何利用先进的宽禁带（WBG）半导体器件（如SiC MOSFETs）来设计更高开关频率、更高功率密度的功率模块，并阐述了这些高频操作对系统电磁兼容性和散热设计提出的新要求。 总结： 本书旨在为电气工程、自动化和计算机科学领域的专业人士提供一个从硬件底层到软件上层、从单体控制到系统集成的全面技术指南。它强调系统思维、实时数据处理和先进算法的硬件实现，是理解和设计下一代高精度、高可靠性数字化驱动与控制系统的关键参考资料。读者将掌握的不是单一的控制方法，而是一整套设计高性能闭环系统的工程化方法论。

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我个人认为，这本书的价值核心在于其对“工程实践”的深刻理解和灌输。它没有沉溺于数学上的完美解，而是反复强调在真实世界中，诸如电磁兼容性（EMC）、数字控制的量化误差、以及实时操作系统的任务调度优先级等实际问题的重要性。例如，书中有一部分专门讨论了如何通过软件滤波和硬件布局优化来对抗来自PWM开关产生的尖峰噪声对传感器信号的干扰，这绝对是课堂上学不到的“经验之谈”。作者似乎深知，一个能完美运行在仿真软件里的控制算法，在实际硬件上可能因为毫不起眼的寄生参数或噪声耦合而完全失效。通过对这些“陷阱”的提前预警和应对策略的指导，这本书极大地缩短了理论到实用的鸿沟。它不是一本教你成为理论家的书，而是一本助你成为能高效解决实际问题的系统工程师的实用指南。对于项目经理或技术负责人而言，这本书能帮助他们更好地评估技术风险，制定出更具可行性的研发计划，因为它提供了对技术瓶颈的清晰认识和量化分析的视角。

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我以一个关注前沿技术发展趋势的读者的角度来看待这本书，它在探讨传统PWM技术的同时，似乎也在暗示着未来的发展方向。书中对高频开关、SiC/GaN器件在电机驱动中的应用进行了必要的铺垫，虽然不是重点论述对象，但对这些新一代功率器件带来的优势和挑战的描述是相当到位的。特别是对开关损耗、热管理以及如何相应调整PWM策略的讨论，显示出作者紧跟行业脉搏。书中对电流采样技术选择的分析，比如采用高精度ADC配合过采样技术来应对快速变化的电流信号，这些细节的捕捉非常到位。这使得这本书的生命周期看起来更长，它不仅仅服务于当前使用成熟MOSFET的系统，也为未来向更高效、更紧凑的驱动器过渡提供了理论基础和技术预研的窗口。对于希望站在技术前沿，构思下一代高功率密度电机驱动方案的研发人员来说，这本书提供的这种前瞻性视野是十分宝贵的，它教会我们如何从底层原理出发，去拥抱和评估新兴的技术变革，而不是仅仅停留在模仿现有成熟方案的层面。

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这本书的文字风格颇具学术深度，但绝非那种高高在上、拒人于千里之外的纯理论著作。它在描述那些复杂算法，比如无传感器观测器设计，或者磁链观测时，展现出一种严谨而又富有洞察力的笔触。我特别留意了其中关于电流环和速度环解耦设计的章节，作者对PID参数整定给出了非常实用的工程建议，这部分内容远超一般教材的泛泛而谈。它不仅仅告诉你“如何计算”，更阐述了“为什么这么做”以及“在实际噪声环境下可能会遇到什么问题”。例如，书中对比了不同数字滤波器在抑制高频开关噪声方面的优劣，并结合具体代码片段（虽然没有给出完整的代码库，但关键逻辑点非常清晰），展示了如何利用DSP的特性去优化控制周期和死区时间补偿。这种将理论模型、数字实现手段和实际工程约束三者紧密结合的叙述方式，极大地提升了这本书的实用价值。对于已经掌握了基础控制理论，但苦于无法将其有效转化为稳定可靠的嵌入式代码的工程师来说，这本书无疑提供了一个宝贵的参考坐标系。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决实际工程难题的思路和方法论。

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这本书的装帧设计着实吸引眼球，封面采用了哑光处理，触感细腻，与书名“PWM与数字化电动机控制技术应用”的专业感相得益彰。我尤其欣赏它在内容组织上的逻辑性，虽然我并非电力电子领域的资深专家，但翻阅目录和前几章的介绍，就能感受到作者在系统性梳理这门技术时所下的苦功。它似乎没有直接陷入晦涩的数学推导，而是巧妙地以应用场景为切入点，先描绘出电机控制在现代工业中的重要性，然后再逐步引入PWM调制的原理。例如，书中对不同类型电机的拓扑结构描述得非常直观，配有大量清晰的电路图和波形示意，这对于初学者来说无疑是一剂强心针，它降低了理解复杂概念的门槛。我注意到作者在讲解SVPWM（空间矢量脉宽调制）时，使用了多维空间的几何解释，这比传统的三角函数法更容易形成直观印象，让人能够迅速把握其核心优势——即对直流母线电压利用率的提升。这种由宏观到微观、由现象到原理的讲解方式，使得阅读过程体验流畅，仿佛有一位经验丰富的工程师在身边耐心指导，而不是面对一本枯燥的教科书。整个阅读下来，我感觉自己对现代交流电机驱动系统的工作原理有了扎实的框架认知，特别是对如何通过改变开关信号来实现对电机转矩和速度的精确控制，有了更为深刻的理解。

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这本书的排版和图示质量给我留下了深刻的印象，这在技术书籍中往往是容易被忽视但又至关重要的环节。纸张的厚度适中，光泽度柔和，长时间阅读眼睛不易疲劳。更重要的是，那些核心的数学推导和控制框图，布局得井井有条，没有出现拥挤或交叉引用混乱的情况。特别是在解释了如何将连续时间系统转化为离散时间系统时，作者所使用的字体和标记清晰明了，关键变量的上下标处理得恰到好处，极大地减少了因视觉干扰而导致理解停顿的可能性。如果说有些技术书的图表是“能看懂”，那么这本书的图表则是“能让你毫不费力地看懂”。这种对细节的极致追求，体现了编者和作者对知识传递的严肃态度。这种精良的制作工艺，让这本书即便是作为工具书或参考手册长期放在案头，也不会因为内容的模糊不清而降低查阅的意愿。阅读体验的舒适度，对于深度学习一门复杂技术是不可或缺的辅助力量，而这本书在这方面做得非常出色。

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这种书都是抄来抄去

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