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設計技術シリーズ

mbedマイコンによるモータ制御設計法

著者: 小坂 学氏(近畿大学)
価格: 3,200円(本体)+税
判型: A5
ページ数: 190 ページ
ISBN: 978-4-904774-10-6
発売日: 2013/9/10
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- 書籍紹介 -
企業の設計現場を長年にわたってモータ制御の教育と研究に携わる筆者が、モータ制御の基礎から応用、更に企業現場で役立つ内容に厳選した設計実例を交えて解説。マイコンによるモータ制御設計をしっかりマスターできる一冊。
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【著者紹介】

小坂 学(こさか まなぶ)
近畿大学 総合理工学研究科メカニックス系工学 専攻長
1991年 大阪府立大学電子工学専攻博士前期課程を修了。
同年ダイキン工業に入社。電子技術研究所にて、ロボット制御、モータ制御等の研究開発に従事。
2001年 近畿大学講師
2006年 助教授を経て2011年より教授(工学博士)。

【目次】

第1章 各種モータの動作原理と制御理論

  1. 1 各種モータの動作原理
    1. 1.1 ブラシ付きDC モータの動作原理
    2. 1.2 ステッピングモータの動作原理
    3. 1.3 ブラシレス同期モータの動作原理
    4. 1.4 誘導モータの動作原理
  2. 2 各種モータのモデル化
    1. 2.1 ブラシ付きDC モータのモデル化
    2. 2.2 ステッピングモータのモデル化
    3. 2.3 ブラシレス同期モータのモデル化
  3. 3 各種モータの制御理論
    1. 3.1 PID 制御
    2. 3.2 PID 制御器のゲイン調整
    3. 3.3 非線形性
    4. 3.4 アンチワインドアップ
    5. 3.5 不感帯補償
    6. 3.6 サンプル時間制御によるマイコンへの実装
    7. 3.7 ブラシ付きDC モータの制御方法
    8. 3.8 ブラシレス同期モータの制御方法

第2章 MATLABによる制御シミュレーション

  1. 1 MATLABの使い方
    1. 1.1 Mat@Scilabのインストール
    2. 1.2 MATLABの基本
    3. 1.3 ブラシ付きDCモータに対するP 制御系の設計
    4. 1.4 MATLABの使用例
  2. 2 ブラシレス同期モータの速度制御シミュレーション
    1. 2.1 初期設定init_parameter
    2. 2.2 速度制御vel_control
    3. 2.3 電流制御idq_control
    4. 2.4 モータ特性sim_motor
    5. 2.5 メインルーチンmain2

第3章 mbedマイコンによるモータ制御設計の実例

  1. 1 mbedマイコンとは
  2. 2 開発環境の準備
    1. 2.1 実験の前にやること
    2. 2.2 プログラムの実行とmbed からパソコンへの文字表示
    3. 2.3 実験データの保存とグラフ化
  3. 3 ブラシ付きDCモータ制御マイコンの設計と電気配線
    1. 3.1 プログラムのインポート
    2. 3.2 実験で使用する部品リスト
    3. 3.3 タイマー割り込みおよびリアルタイムOSによるサンプル時間制御
    4. 3.4 PWM によるモータ入力電圧波形の発生
    5. 3.5 モータドライバ回路によるモータ入力電圧v の生成
    6. 3.6 ポテンショメータによる回転角の計測
    7. 3.7 ロータリエンコーダによる回転角の計測
    8. 3.8 PID制御器による速度制御
    9. 3.9 PID制御器による電流制御
    10. 3.10 モータ電圧とモータ電流の検出
    11. 3.11 モータ抵抗Ra の測定
    12. 3.12 モータの鎖交磁束Φa の測定
    13. 3.13 モータインダクタンスL の測定
    14. 3.14 モータシミュレーションによる制御ソフトのデバッグ
  4. 4 ブラシレス同期モータ制御マイコンの設計と電気配線
    1. 4.1 プログラムのインポート
    2. 4.2 実験で使用する部品リスト
    3. 4.3 三相正弦波PWM 波形の生成
    4. 4.4 フルブリッジドライバによる三相インバータ
    5. 4.5 マイコンによる三相正弦波PWM 波形の生成
    6. 4.6 PID 制御器による速度制御
    7. 4.7 ベクトル制御
    8. 4.8 PID 制御器による電流制御
    9. 4.9 運転開始前の位置合わせ
    10. 4.10 モータ電圧とモータ電流の検出
    11. 4.11 モータ抵抗Ra の測定
    12. 4.12 dq 座標インダクタンスLd,Lq の測定
    13. 4.13 鎖交磁束数Φa の測定
    14. 4.14 モータシミュレーションによる制御ソフトのデバッグ

【参考文献】

  • 小坂学:センサレスドライブ制御技術の基礎とMATLABシミュレーション,トリケップス,2005
  • 小坂学:高校数学でマスターする制御工学-本質の理解からMat@Scilabによる実践まで,コロナ社,2012
  • 高橋久:C言語によるモータ制御入門講座  SHマイコンで学ぶプログラミングと制御技法,電波新聞社,2007
  • 武田洋次,森本茂雄,松井信行,本田幸夫:埋込磁石同期モータの設計と制御,オーム社,2002
  • 矢部正明,坂廼辺和憲 (三菱電機):過変調 PWMを併用したIPMモータのセンサレス駆動,電気学会回転機研究会資料,RM-01-160, 2001
  • 萩野弘司,井桁健一郎:実験で学ぶDCモータのマイコン制御術,CQ出版社,2012
  • トランジスタ技術SPECIAL編集部:省エネを目指すマイコン制御とパワー回路の実例,CQ出版社,2011
  • 谷腰欣司:DCモータ活用の実践,CQ出版社,2000
  • https://mbed.org/handbook/mbed-NXP-LPC1768

【口コミ】

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