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STM32G4入門與電機控制實戰——基于X-CUBE-MCSDK的無刷直流電機與永磁同步電機控制實現
( 簡體 字)
作者：許少倫 等類別：1. -> 電腦組織與體系結構 -> 單晶片 -> STM32
出版社：電子工業出版社STM32G4入門與電機控制實戰——基于X-CUBE-MCSDK的無刷直流電機與永磁同步電機控制實現 3dWoo書號： 56350
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NT售價： 340 元
出版日：11/1/2023
頁數：228
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印刷：黑白印刷語系： ( 簡體 字 )
ISBN：9787121466526 加入購物車 │加到我的最愛 (請先登入會員)
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第 1 章 STM32G4 概述 .............. 1
1.1 STM32G4 系列的特性 ............. 1
1.2 STM32G4 的主要應用 ............. 5
1.3 STM32 生態資源 ............. 6
第 2 章 STM32 電機控制套件 P-NUCLEO-IHM03 ......... 10
2.1 NUCLEO-G431RB 開發板 ............ 10
2.1.1 NUCLEO-G431RB 開發板概述 ............ 10
2.1.2 NUCLEO-G431RB 開發板的硬件構成 .......... 12
2.2 X-NUCLEO-IHM16M1 三相驅動板 ........... 17
2.2.1 X-NUCLEO-IHM16M1 三相驅動板概述 ........... 17
2.2.2 X-NUCLEO-IHM16M1 三相驅動板的硬件構成 ......... 18
2.3 三相云臺電機 GBM2804H-100T .......... 24
2.4 DC 電源 ................ 25
第 3 章 軟件開發環境 .............. 26
3.1 開發環境概述 ............... 27
3.2 STM32CubeMX .............. 28
3.2.1 下載和安裝 ................ 28
3.2.2 工具界面 ................ 32
3.3 STM32CubeIDE ............. 34
3.3.1 下載和安裝 ................ 34
3.3.2 工具界面 ................ 37
3.4 Keil（MDK-ARM） ............ 38
3.4.1 下載和安裝 ................ 38
3.4.2 操作簡介 ................ 41
3.5 IAR EWARM .............. 43
3.5.1 下載和安裝 ................ 43
3.5.2 操作簡介 ................ 49
3.6 MotorControl Workbench（MC SDK） .......... 50
3.6.1 下載和安裝 ................ 50
3.6.2 操作簡介 ................ 52
3.6.3 使用 ST Motor Profiler 獲得電機參數 .......... 56
3.6.4 ST MC SDK 5.x 固件 ............. 61
3.7 STM Studio ............... 66
3.7.1 下載和安裝 ................ 66
3.7.2 操作簡介 ................ 69
第 4 章 NUCLEO-G431RB 基礎實驗 ........... 72
4.1 LED 點燈實驗 .............. 72
4.2 定時器 PWM 應用實驗 ............. 78
4.3 外部中斷實驗 ............... 84
4.4 串行接口應用實驗 ............. 90
4.5 數/模轉換應用實驗 .............. 96
4.6 互補 PWM 輸出實驗 ............. 104
第 5 章 無刷直流電機控制技術 ............ 112
5.1 無刷直流電機的系統構成 ........... 112
5.1.1 電機本體 ................ 113
5.1.2 位置傳感器 ................ 114
5.1.3 控制驅動電路 .............. 115
5.2 無刷直流電機的數學模型 ........... 116
5.2.1 定子電壓方程 .............. 116
5.2.2 反電動勢方程 .............. 117
5.2.3 電磁轉矩方程 .............. 117
5.2.4 運動方程 ................ 117
5.3 無刷直流電機的控制原理 ........... 117
5.3.1 方波控制原理 .............. 118
5.3.2 無感反電動勢控制原理 ............. 120
第 6 章 永磁同步電機控制技術 ............ 125
6.1 三相 PMSM 的結構 ............. 125
6.2 三相 PMSM 的數學模型 ........... 126
6.2.1 三相 PMSM 的坐標變換 ............. 127
6.2.2 同步旋轉坐標系（d-q 坐標系）下的數學模型 ......... 130
6.2.3 靜止坐標系（α-β 坐標系）下的數學模型 ......... 131
6.2.4 用傳統測量方法獲取電機參數 ........... 131
6.2.5 ST-MC-SDK Motor Profiler 測量電機參數的原理......... 134
6.3 SVPWM 控制技術 ............. 137
6.3.1 三相電壓的空間矢量表示 ............. 137
6.3.2 SVPWM 算法的合成原理 ............. 138
6.3.3 SVPWM 算法的實現 ............. 142
6.4 三相永磁同步電機的矢量控制 ........... 143
6.4.1 PMSM 矢量控制基本原理 ............ 143
6.4.2 PMSM 的電流環 PI 控制 ............. 145
6.4.3 PMSM 的速度環 PI 控制 ............. 146
第 7 章 基于 P-NUCLEO-IHM03 套件的電機入門控制實例 ...... 147
7.1 無感 FOC 快速控制實例 ........... 147
7.2 無感方波控制實例 ............. 153
7.3 無感速度模式控制實例 ............. 157
7.4 旋鈕控制電機運行速度實例 ........... 162
7.5 故障處理及恢復實例 ............. 165
7.6 API 函數應用實例 ............. 169
第 8 章 基于 P-NUCLEO-IHM03 套件的有感電機控制案例 ...... 176
8.1 無刷直流電機的有感方波控制案例 ......... 176
8.2 永磁同步電機的有感 FOC 控制案例 ......... 188
參考文獻 ................ 220
附錄 .................. 221
本書基于 STM32G4 電機控制開發套件，圍繞 STM32G4 入門與電機控制實戰進行了系統的介紹。STM32G4 入門部分從基礎認識和操作入手，介紹 STM32G4 系列微控制器及生態資源、P-NUCLEOIHM03 電機控制套件、軟件生態系統及開發工具的使用，給出了基于 NUCLEO-G431RB 開發板的基礎實驗例程；電機控制部分詳細介紹了無刷直流電機和永磁同步電機控制技術，涵蓋電機系統結構、數學模型、控制原理及電機參數測量等關鍵內容；在此基礎上還提供了基于 P-NUCLEO-IHM03 套件的電機入門級控制實例及包括無刷直流電機有感方波控制與永磁同步電機有感 FOC 控制的電機進階控制案例。
電機是將電能轉化為機械能的設備，被廣泛應用于國防、航空航天、汽車、工農業生產和日常生活等各個領域。電機控制技術是一項傳統而又不斷革新的技術。隨著現代電子技術的進步，電機控制綜合算法、計算機、新材料等多種學科，呈現出多元化增長趨勢，且逐步向智能化方向發展。
STM32G4 高性能微控制器是意法半導體有限公司獨特打造的新一代數模混合微控制器，是STM32F3 的升級版。與 STM32F3 系列相比，STM32G4 在性能、內置數模外設、功能安全與信息安全，以及完整的產品等 4 個方面都有創新和技術優勢。STM32G4 針對電機控制建立了完善的生態系統，提供了完整的硬件、軟件、工具、資料等資源，包括矢量控制、方波控制、無傳感器控制等先進的電機驅動算法，可以讓使用者快速上手，加快應用開發的進度。
本書基于 STM32G4 電機控制開發套件，圍繞 STM32G4 入門與電機控制實戰兩部分內容進行編排，共 8 章。第 1 章對意法半導體有限公司的 STM32G4 系列微控制器和 STM32 生態資源進行介紹。第 2 章對 STM32 的 P-NUCLEO-IHM03 電機控制套件進行闡述，介紹了 NUCLEOG431RB 開發板、X-NUCLEO-IHM16M1 三相驅動板、三相云臺電機 GBM2804H-100T 的規格參數和 DC 電源。第 3 章著重介紹了軟件開發環境及開發工具的下載、安裝和入門使用。第 4章基于 NUCLEO-G431RB 開發板介紹了 6 個基礎實驗例程，幫助讀者掌握與電機控制相關的單片機編程實踐的基礎實驗。第 5 章介紹了無刷直流電機控制技術的相關內容，包括無刷直流電機的系統構成、數學模型和控制原理等。第 6 章介紹了永磁同步電機控制技術的相關內容，包括三相 PMSM 的結構和數學模型、SVPWM 控制技術及三相永磁同步電機的矢量控制等內容。
第 7 章基于 P-NUCLEO-IHM03 套件介紹了 6 個電機入門控制實例，旨在幫助讀者利用 X-CUBEMCSDK 實現電機的基礎控制功能。第 8 章詳細介紹了無刷直流電機的有感方波控制案例和永磁同步電機的有感 FOC 控制案例，幫助讀者進一步掌握兩種電機的有感控制實現方法。
本書可作為電氣工程及其自動化專業“電機控制技術”“STM32 電機應用控制”“運動控制系統綜合實驗”等課程的實踐教材，也可作為其他相關專業教師、研究生及工程技術人員的參考工具書。
本書由許少倫、齊文娟、徐青菁編寫，姜睿丞、劉承銳同學進行了基礎實驗例程的調試和文檔編輯工作，居鵬飛、賀榮棟同學完成了電機控制部分案例程序的編寫和調試工作。在編寫過程中，本書得到了意法半導體（中國）投資有限公司的大力支持，汪韌冬工程師提供了部分素材和寶貴的建議。電子工業出版社的錢維揚編輯提出了諸多寶貴的修改建議。在此向指導幫助本書編寫的各位專家致以衷心的感謝。
由于編寫時間倉促，加之編者學術水平及實踐經驗有限，疏漏和不當之處在所難免，敬請讀者和同行給予批評指正。
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