電力拖動自動控制系統(tǒng)

前言

本教材第l版的書名是《自動控制系統(tǒng)》，于1981年出版；第2版改名為《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，1992年出版，榮獲第三屆機械部優(yōu)秀教材一等獎；作為普通高等教育“九五”國家級重點教材的第3版改名為《電力拖動自動控制系統(tǒng)——運動控制系統(tǒng)》，于2003年出版?，F(xiàn)根據(jù)教育部普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材的要求，在第3版基礎(chǔ)上修訂成為第4版，仍沿用第3版的書名。本書適用于高等院校電氣工程與自動化、電氣工程及其自動化、自動化專業(yè)本科“運動控制系統(tǒng)”或“電力拖動自動控制系統(tǒng)”課程教學，也可作為電力電子與電力傳動、工業(yè)自動化等相關(guān)學科碩士研究生用書，還可供從事電力拖動控制系統(tǒng)的工程技術(shù)人員參考。第3版主要體現(xiàn)了三方面的技術(shù)進步：1）全控型電力電子器件取代半控型器件，變換技術(shù)由相位控制轉(zhuǎn)變成脈寬調(diào)制；2）模擬電子控制讓位于數(shù)字電子控制；3）交流可調(diào)拖動系統(tǒng)逐步取代直流拖動系統(tǒng)，交流拖動控制技術(shù)本身也有不小的進展。第4版在繼承第3版上述三項進步特征的基礎(chǔ)上，更將計算機仿真與輔助設計逐步融入運動控制系統(tǒng)的性能分析與設計中。教材的主線仍然是控制系統(tǒng)的原理、分析和設計。本次修訂的主要思路是：繼承前三版的特色，理論與實際相結(jié)合，應用自動控制理論解決運動控制系統(tǒng)的分析和設計等實際問題。以轉(zhuǎn)矩和磁鏈（磁通）控制規(guī)律為主線，由簡入繁、由低及高地循序漸進，按照從開環(huán)到閉環(huán)、從直流到交流、從調(diào)速到伺服的層次論述運動控制系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能和設計方法。本書內(nèi)容涵蓋：可控電源.電動機系統(tǒng)的特殊問題及機械特性，調(diào)速系統(tǒng)的性能指標，交、直流調(diào)速系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)，反饋控制的基本特點，反饋控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標及分析方法，調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設計方法，反饋控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，計算機仿真在控制系統(tǒng)中的應用等。在內(nèi)容中避免與前期課程簡單的重復，對與前期課程的交叉點僅按照本課程的需要做必要的論述，引導讀者綜合利用前期課程的基礎(chǔ)知識，分析與解決新的問題。直流調(diào)速系統(tǒng)是運動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以本書仍從直流調(diào)速系統(tǒng)入門，建立了扎實的控制系統(tǒng)分析與設計的概念和能力以后，再進入交流調(diào)速系統(tǒng)的學習。最后，在掌握調(diào)速系統(tǒng)的基本規(guī)律和設計方法的基礎(chǔ)上，進一步學習伺服系統(tǒng)的分析與設計。根據(jù)編者的教學經(jīng)驗，交流電動機的動態(tài)模型、矢量控制系統(tǒng)與直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在本科教學中難度較大，其內(nèi)容和深度可在實際教學中靈活掌握。

內(nèi)容概要

根據(jù)全國高等學校電氣工程與自動化系列教材編審委員會制定的普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規(guī)劃教材的要求，在本書第3版的基礎(chǔ)上進行修訂，成為第4版，并人選普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。    本書第3版2003年出版，第3版主要體現(xiàn)了三方面的技術(shù)進步：全控型電力電子器件取代半控型器件，變換技術(shù)由相位控制轉(zhuǎn)變成脈寬調(diào)制；模擬電子控制已基本上讓位于數(shù)字電子控制；交流可調(diào)拖動系統(tǒng)逐步取代直流拖動系統(tǒng)已經(jīng)成為不爭的事實，而且交流拖動控制技術(shù)本身也有不小的進展。第4版在繼承與發(fā)揚第3版特色的基礎(chǔ)上，將計算機仿真與輔助設計逐步融入運動控制系統(tǒng)的性能分析與設計中。    第4版共3篇，第1篇直流調(diào)速系統(tǒng)，第2篇交流調(diào)速系統(tǒng)，第3篇伺服系統(tǒng)。編寫的思路繼承了前三版的特色，理論和實際相結(jié)合，應用自動控制理論解決運動控制系統(tǒng)的分析和設計問題，以轉(zhuǎn)矩和磁鏈(或磁通)控制規(guī)律為主線，由簡入繁、由低及高地循序深入，論述系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能。為了適應技術(shù)的發(fā)展，補充和添加了部分新內(nèi)容，以供選用。    本書可作為高等學校電氣工程與自動化、電氣工程及其自動化專業(yè)和自動化專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程師和技術(shù)人員參考。

作者簡介

阮毅，1955年生，1984年畢業(yè)于同濟大學電氣工程系工業(yè)自動化專業(yè)，1989年在上海工業(yè)大學獲工學碩士學位，1996年在上海大學獲工學博士學位，現(xiàn)任上海大學機電工程與自動化學院教授、博士生導師，中國電源學會變頻電源與電力傳動專業(yè)委員會副主任委員。中國自動化學會電氣自動

書籍目錄

序前言常用符號表第1章 緒論  1.1 運動控制系統(tǒng)及其組成    1.1.1 電動機    1.1.2 功率放大與交換裝置      1.1.3 控制器    1.1.4 信號檢測與處理  1.2 運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展    1.3 運動控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律  1.4 生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性    1.4.1 恒轉(zhuǎn)矩負載特性    1.4.2 恒功率負載特性    1.4.3 風機、泵類負載特性第1篇 直流調(diào)速系統(tǒng)  第2章 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)    2.1 直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源      2.1.1 晶閘管整流器.電動機系統(tǒng)        2.1.2 直流PWN變換器-電動機系統(tǒng)    2.2 穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標和直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性      2.2.1 轉(zhuǎn)速控制的要求和穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標      2.2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的機械特性    2.3 轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)      2.3.1 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型      2.3.2 比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)      2.3.3 比例積分控制的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)      2.3.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析    2.4 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制      2.4.1 微機數(shù)字控制的特殊問題      2.4.2 轉(zhuǎn)速檢測的數(shù)字化      2.4.3 數(shù)字Pl調(diào)節(jié)器    2.5 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護      2.5.1 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的過電流問題      2.5.2 帶電流截止負反饋環(huán)節(jié)的直流調(diào)速系統(tǒng)    2.6 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真        2.6.1 轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真框圖及參數(shù)      2.6.2 仿真模型的建立      2.6.3 仿真模型的運行      2.6.4 調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整    思考題    習題  第3章 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)    3.1 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性      3.1.1 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成      3.1.2 穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與參數(shù)計算    3.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型與動態(tài)過程分析      3.2.1 轉(zhuǎn)速-電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型      3.2.2 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)過程分析    3.3  轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的設計      3.3.1 控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標      3.3.2 調(diào)節(jié)器的工程設計方法      3.3.3 按工程設計方法設計轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器        3.4 轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真    思考題    習題  第4章 可逆控制和弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)    4.1 直流PWN可逆調(diào)速系統(tǒng)      4.1.1 橋式可逆PWN交換器        4.1.2 直流PWM可逆調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反向的過渡過程      4.1.3 直流PWN功率變換器的能量回饋      4.1.4 單片微機控制的PWN可逆直流調(diào)速系統(tǒng)    4.2 V-M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)      4.2.1 V.M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的主回路及環(huán)流      4.2.2 V.M可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的控制      4.2.3 轉(zhuǎn)速反向的過渡過程分析    4.3 弱磁控制的直流調(diào)速系統(tǒng)      4.3.1 弱磁與調(diào)壓的配合控制      4.3.2 勵磁電流的閉環(huán)控制    思考題      習題第2篇 交流調(diào)速系統(tǒng)  第5章 基于穩(wěn)態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)    第6章 基于動態(tài)模型的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)  第7章 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機雙饋調(diào)速系統(tǒng)  第8章 同步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)第3篇 伺服系統(tǒng)  第9章 伺服系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：以微處理器為核心的數(shù)字控制器的硬件電路標準化程度高、制作成本低，而且沒有器件溫度漂移的問題?？刂埔?guī)律體現(xiàn)在軟件上，修改起來靈活方便。此外，還擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等模擬控制器難以實現(xiàn)的功能。然而，模擬控制器的所有運算能在同一時刻并行運行，控制器的滯后時間很小，可以忽略不計；而一般的微處理器在任何時刻只能執(zhí)行一條指令，屬串行運行方式，其滯后時間比模擬控制器大得多，在設計系統(tǒng)時應予以考慮。1.1.4 信號檢測與處理運動控制系統(tǒng)中常需要電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置的反饋信號，為了真實可靠地得到這些信號，并實現(xiàn)功率電路（強電）和控制器（弱電）之間的電氣隔離，需要相應的傳感器。電壓、電流傳感器的輸出信號多為連續(xù)的模擬量，而轉(zhuǎn)速和位置傳感器的輸出信號因傳感器的類型而異，可以是連續(xù)的模擬量，也可以是離散的數(shù)字量。由于控制系統(tǒng)對反饋通道上的擾動無抑制能力，所以，信號傳感器必須有足夠高的精度，才能保證控制系統(tǒng)的準確性。信號轉(zhuǎn)換和處理包括電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等，對于計算機數(shù)字控制系統(tǒng)而言，必須將傳感器輸出的模擬或數(shù)字信號變換為可用于計算機運算的數(shù)字量。數(shù)據(jù)處理的另一個重要作用是去偽存真，即從帶有隨機擾動的信號中篩選出反映被測量的真實信號，去掉隨機擾動信號，以滿足控制系統(tǒng)的需要。常用的數(shù)據(jù)處理方法是信號濾波，模擬控制系統(tǒng)常采用模擬器件構(gòu)成的濾波電路，而計算機數(shù)字控制系統(tǒng)往往采用模擬濾波電路和計算機軟件數(shù)字濾波相結(jié)合的方法。1.2 運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展直流電動機電力拖動與交流電動機電力拖動在19世紀中葉先后誕生，在20世紀前半葉，約占整個電力拖動容量80％的不可調(diào)速拖動系統(tǒng)采用交流電動機，只有20％的高性能可調(diào)速拖動系統(tǒng)采用直流電動機。20世紀后半葉，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動了新一代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與發(fā)展，逐步打破了直流調(diào)速系統(tǒng)一統(tǒng)高性能拖動天下的格局。進人21世紀后，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為不爭的事實。直流電動機的數(shù)學模型簡單，轉(zhuǎn)矩易于控制。其換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦。

編輯推薦

《電力拖動自動控制系統(tǒng):運動控制系統(tǒng)(第4版)》：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規(guī)劃教材

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