高効率・高速応答!サーボ&ベクトル制御 実用設計－温度/位置/速度/力…外乱に強いフィードバック・システム作りと評価技術 (トランジスタ技術SPECIAL) [単行本]

高効率・高速応答!サーボ&ベクトル制御 実用設計－温度/位置/速度/力…外乱に強いフィードバック・システム作りと評価技術 (トランジスタ技術SPECIAL) の 商品概要

• 目次

  ★目次
  
  ◎温度/位置/速度/力…外乱に強いフィードバック・システム作りと評価技術
  ●高効率・高速応答!サーボ&ベクトル制御 実用設計
  
  まえがき
  読者ターゲット，本書の構成
  本書のキーワード解説
  
  ☆第1部　サーボ・ループの設計と評価
  
  ◎モータ/増幅器/ロボット…制御対象に関わらず理論は共通
  ●第1章　サーボの基礎知識
  1.1 出力を自動的に制御したい
  1.2 サーボ・システムの特徴
  1.3 ベクトル制御を加えた高効率駆動システム
  
  ◎ループ・ゲインを定量的に設計する
  ●第2章　サーボ制御に必要なゲインと位相の条件
  2.1 理想的なサーボ・システムの要件
  2.2 サーボ効果を上げるには十分なループ・ゲインが必要
  2.3 ループ・ゲインの測定誤差
  2.4 ループ・ゲインの条件を定量的に求める
  
  ◎ノイズやひずみを低減したり，インピーダンスを調整したり
  ●第3章　サーボにより得られる効果
  3.1 ひずみやノイズを減らす
  3.2 出力インピーダンスを小さくまたは大きくする
  3.3 入力インピーダンスを上げる
  
  ◎ステップ応答，ボーデ線図，ナイキスト線図，ニコルス線図の使い方
  ●第4章
  サーボの安定性は位相余裕で評価する
  4.1 「サーボ効果」と「安定性」を両立させる
  4.2 サーボ・システムを評価する四つのツール
  4.3 安定性評価の指標は「位相余裕」
  4.4 位相余裕が異なる五つのサーボ・システムの安定性
  4.5 位相余裕はどうあるべきか
  
  ◎折れ線近似で合成！加減算でさまざまな特性の検討が容易に
  ●第5章　周波数特性の検討に便利なツール…伝達関数
  5.1 サーボ・コントローラでループ特性を最適化する
  5.2 設計ツール　8種類の基本伝達要素
  5.3 基本伝達要素の特性をシミュレーションで確認
  
  ◎直列や並列に接続したり，逆システムにしたり
  ●第6章　複数の伝達要素の合成で新たな特性を作る
  6.1 三つの基本伝達要素で作る
  6.2 合成周波数特性は作図で求める
  6.3 合成時間応答が求められる例
  
  ◎サーボ・コントローラの設計から過大振幅対策まで
  ●第7章　実際にサーボ・ループを設計する
  7.1 設計するサーボ・システム
  7.2 サーボ・コントローラの周波数特性を設計する
  7.3 サーボ・コントローラの実用上の問題対策
  7.4 ソフトウェアによるサーボ・コントローラの実現
  
  ☆第2部　ブラシレス・モータの最適制御条件
  
  ◎波形から制御に必要なロータの回転角度を読み取る
  ●第8章　制御対象であるモータの振る舞いを調べる
  8.1 2種類のDCモータ
  8.2 内部構造
  8.3 回転角度と誘起電圧位相
  8.4 回転用電力の供給方法
  
  ◎実際にモータを回転させて出力信号を測って調べる
  ●第9章　駆動時に使うホールIC信号とロータ位置の関係
  9.1 実験セットで実測する
  
  ◎モータの誘起電圧とモータ・コイル電流の位相関係
  ●第10章　電力効率とトルク効率の最適制御条件
  10.1 電力効率を上げる
  10.2 トルク効率を上げる
  
  ◎最適制御条件で回転させたときの効果を計算する
  ●第11章　高効率を実現するベクトル制御の導入効果
  11.1 モータ・パラメータを数式化
  11.2 ベクトル制御の導入効果を計算
  
  ◎代表的な「120°矩形波駆動」と「正弦波駆動」を比較
  ●第12章　モータの駆動方法の検討
  12.1 ベクトル制御には正弦波駆動が最適
  12.2 正弦波駆動の電力効率とトルク効率
  12.3 正弦波駆動における電圧利用率の改善
  12.4 120°矩形波駆動の動作方式
  12.5 120°矩形波駆動の電力効率とトルク効率
  12.6 駆動波形による効率比較
  12.7 モータ・コイル電流の検出
  
  ☆第3部　ベクトル制御サーボ・システムの設計
  
  ◎機械部もまとめて等価回路に！モータ負荷条件が変化したときも解析する
  ●第13章　ブラシレス・モータの伝達特性を求める
  13.1 ブラシレス・モータの等価回路
  13.2 特性解析に使うモータ・パラメータ
  13.3 電圧駆動時の特性をシミュレーションする
  13.4 周波数特性とモータ・パラメータとの関係
  13.5 電圧駆動時の静特性を求める
  13.6 負荷条件変化時のモータ特性
  13.7 電流駆動時のモータ特性
  13.8 まとめ
  
  ◎多重ループ・サーボでトルク/速度/位置を制御する
  ●第14章　モータ・サーボ・システムを設計する
  14.1 多重ループ・サーボ・システムの設計
  14.2 電流制御サーボ・ループの設計
  14.3 速度制御サーボ・ループの設計
  14.4 位置制御サーボ・ループの設計
  14.5 モータ負荷条件変化時のサーボ特性
  14.6 単一ループの速度制御
  
  ◎高効率制御を電圧・電流波形で確認する
  ●第15章　サーボ・システムにベクトル制御を加える
  15.1 ベクトル制御サーボ・システムの構成
  15.2 座標変換器の機能
  15.3 ベクトル制御を適用した電流サーボ・システム
  15.4 速度制御サーボを加える
  15.5 位置制御サーボを加える
  15.6 ベクトル制御システムの周波数特性
  15.7 スイッチング回路の周波数特性を測定する
  
  ●Appendix　LTspice解析結果の見方

• 出版社からのコメント

  サーボ・コントローラの設計方法を，シミュレーションを使用して具体的に解説する．

• 内容紹介

  エアコンや冷蔵庫の温度制御や，洗濯機の回転ドラムの速度制御，IHクッキング・ヒータのインバータ出力制御，液晶TVやLED照明器具の明るさ制御，スマホのLiイオン電池充電制御，自動車(EV,HV)のモータ回転制御,エレベータのモータ速度・位置制御など，あらゆるものにサーボが使われていて，使用されるアプリケーションは，どんどん増えている．
  　サーボは自動制御に欠かせない技術だが，機械部分と電子部分が複雑に絡み合っており，狙った値に高精度に追従するシステムを実現するには，定量的な設計アプローチが必要である．
  　本書では，トラ技3相インバータ実験キット INV-1TGKIT-Aのブラシレス・モータを例に，サーボ・ループの設計方法や，ステップ応答/ボーデ線図/ナイキスト線図/ニコルス線図を使った評価方法，トルク/位置/速度を制御するサーボ・コントローラの設計方法を，シミュレーションを使用して具体的に解説する．さらに，より静かに効率よくブラシレス・モータをコントロールするベクトル制御についても，理論から実装方法まで解説する．
  
  ★目次
  
  ◎温度/位置/速度/力…外乱に強いフィードバック・システム作りと評価技術
  ●高効率・高速応答!サーボ&ベクトル制御 実用設計
  
  まえがき
  読者ターゲット，本書の構成
  本書のキーワード解説
  
  ☆第1部　サーボ・ループの設計と評価
  
  ●第1章　サーボの基礎知識
  
  ●第2章　サーボ制御に必要なゲインと位相の条件
  
  ●第3章　サーボにより得られる効果
  
  ●第4章 サーボの安定性は位相余裕で評価する
  
  ●第5章　周波数特性の検討に便利なツール…伝達関数
  
  ●第6章　複数の伝達要素の合成で新たな特性を作る
  
  ●第7章　実際にサーボ・ループを設計する
  
  ☆第2部　ブラシレス・モータの最適制御条件
  
  ●第8章　制御対象であるモータの振る舞いを調べる
  
  ●第9章　駆動時に使うホールIC信号とロータ位置の関係
  
  ●第10章　電力効率とトルク効率の最適制御条件
  
  ●第11章　高効率を実現するベクトル制御の導入効果
  
  ●第12章　モータの駆動方法の検討
  
  ☆第3部　ベクトル制御サーボ・システムの設計
  
  ●第13章　ブラシレス・モータの伝達特性を求める
  
  ●第14章　モータ・サーボ・システムを設計する
  
  ●第15章　サーボ・システムにベクトル制御を加える
  
  ●Appendix　LTspice解析結果の見方

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