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电机拖动与运动控制系统


作者:
李宁、黄家才、陈桂
定价:
49.50元
ISBN:
978-7-04-057737-2
版面字数:
420.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2023-02-15
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
运动控制

本书是在全国教育科学“十五”规划课题研究成果《运动控制系统》的基础上,经过多年的使用和锤炼,加入了电机与拖动的相关内容,重新编写而成的。本书经江苏省教育厅立项,是“十三五”江苏省高等学校重点建设教材。

本书内容涵盖电动机的原理、特性以及电动机控制系统,共分11章,分别是:基本电磁耦合系统概述、旋转电机、直流电动机调速系统、异步电动机变频调速系统、三相异步电动机矢量控制系统、三相永磁同步伺服电动机控制系统、三相方波永磁同步电动机控制系统、位置控制系统、电动机双闭环系统PI控制器设计、电动机双闭环系统分数阶控制器设计、电动机运动控制系统实验。

本书适合作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、机械电子工程等专业本科生的教材,也可供有关工程技术人员参考。

  • 前辅文
  • 第1章 基本电磁耦合系统概述
    • 1.1 磁路
      • 1.1.1 基本电磁学原理
      • 1.1.2 磁路中的欧姆定律
      • 1.1.3 磁路中的能量
    • 1.2 变压器
      • 1.2.1 变压器的电磁耦合模型
      • 1.2.2 变压器的电压平衡关系
      • 1.2.3 变压器的等效电路
    • 1.3 具有机械端口的电磁耦合系统
      • 1.3.1 磁能、磁共能和电磁力
      • 1.3.2 多电气端口的机电系统
    • 1.4 磁性材料及永磁体
      • 1.4.1 软磁材料及特性
      • 1.4.2 硬磁材料及特性
      • 1.4.3 含永磁体的电磁耦合系统的计算
    • 习题和思考题
  • 第2章 旋转电机
    • 2.1 旋转电机的分类和基本结构特征
      • 2.1.1 动生电动势和感应电动势
      • 2.1.2 旋转电机的电枢
      • 2.1.3 根据电枢所在的位置对旋转电机分类
    • 2.2 旋转电机的绕组
      • 2.2.1 集中式绕组和分布式绕组
      • 2.2.2 分布式绕组的基本形式
      • 2.2.3 交流电机分布式绕组的实例分析
      • 2.2.4 直流电机分布式绕组的实例分析
    • 2.3 旋转电机绕组的磁动势和磁场
      • 2.3.1 单个线圈元件的磁动势
      • 2.3.2 交流电机分布式相绕组的磁动势
      • 2.3.3 交流电机三相绕组的合成磁动势
      • 2.3.4 直流电机转子绕组的磁动势
    • 2.4 直流电动机及其工作特性
      • 2.4.1 直流电动机的定子
      • 2.4.2 直流电动机的转子
      • 2.4.3 直流电动机的电刷
      • 2.4.4 直流电动机电枢绕组的电动势
      • 2.4.5 直流电动机的转矩
      • 2.4.6 直流电动机的功率
      • 2.4.7 直流电动机的激磁方式和机械特性
      • 2.4.8 直流电动机的调速方式
      • 2.4.9 直流电动机的起动、制动和四象限运行
      • 2.4.10 直流电动机的动态过程及数学模型
    • 2.5 三相异步电动机及工作特性
      • 2.5.1 三相异步电动机的结构
      • 2.5.2 三相异步电动机的工作原理
      • 2.5.3 三相异步电动机中的物理量
      • 2.5.4 三相异步电动机运行时的平衡方程
      • 2.5.5 三相异步电动机的等效电路
      • 2.5.6 三相异步电动机中旋转矢量的空间相位图
      • 2.5.7 三相异步电动机的功率和损耗
      • 2.5.8 三相异步电动机的电磁转矩
      • 2.5.9 三相异步电动机的机械特性
      • 2.5.10 三相异步电动机的机械特性的工程表达式
    • 2.6 三相永磁同步电动机及工作特性
      • 2.6.1 三相永磁同步电动机的结构和特点
      • 2.6.2 三相永磁同步电动机转子磁极的安装方式
      • 2.6.3 三相永磁同步电动机的转子磁路
      • 2.6.4 三相永磁同步电动机转子的隔磁措施
      • 2.6.5 三相永磁同步电动机的电枢反应和双反应理论
      • 2.6.6 三相永磁同步电动机转子的电气属性
      • 2.6.7 三相永磁同步电动机的平衡方程
      • 2.6.8 三相隐极式永磁同步电动机的等效电路
      • 2.6.9 三相隐极式永磁同步电动机的电磁功率和电磁转矩
      • 2.6.10 三相凸极式永磁同步电动机的等效电路
      • 2.6.11 三相凸极式永磁同步电动机的电磁功率和转矩
    • 习题和思考题
  • 第3章 直流电动机调速系统
    • 3.1 直流电动机的调速原理
      • 3.1.1 改变电枢端电压调速
      • 3.1.2 改变磁通调速
    • 3.2 速度控制的要求和调速指标
      • 3.2.1 调速系统的静态指标
      • 3.2.2 调速系统的动态指标
      • 3.2.3 调速系统的经济指标
    • 3.3 直流PWM变换器
      • 3.3.1 脉宽调制的基本原理及甲类PWM变换器
      • 3.3.2 乙类PWM变换器
      • 3.3.3 丙类PWM变换器
    • 3.4 直流PWM变换器的控制原理
      • 3.4.1 适用于双极式控制方式的脉宽调制器
      • 3.4.2 适用于单极式控制方式的脉宽调制器
      • 3.4.3 微处理器控制的脉宽调制器
    • 3.5 直流电动机单闭环控制系统的结构
      • 3.5.1 开环调速系统的性能和存在的问题
      • 3.5.2 单闭环直流电动机速度控制系统
      • 3.5.3 带有电流截止负反馈的单闭环速度控制系统
    • 3.6 单闭环直流电动机速度控制系统的稳态性能分析
      • 3.6.1 转速负反馈单闭环直流电动机速度有差控制系统的稳态分析
      • 3.6.2 带电流截止负反馈的单闭环调速系统的稳态分析
      • 3.6.3 转速负反馈单闭环调速系统的稳态参数计算
    • 3.7 单闭环直流电动机速度控制系统的动态分析
      • 3.7.1 单闭环直流电动机速度控制系统的动态数学模型
      • 3.7.2 单闭环直流电动机速度控制系统的稳定条件
      • 3.7.3 无静差调速的原理
      • 3.7.4 比例积分控制器
    • 3.8 转速、电流双闭环的速度控制系统
      • 3.8.1 单闭环调速系统存在的问题
      • 3.8.2 转速、电流双闭环调速系统的组成
      • 3.8.3 转速、电流双闭环调速系统的稳态结构图和稳态特性
      • 3.8.4 转速、电流双闭环调速系统的动态性能
      • 3.8.5 双闭环调速系统控制器的设计
    • 3.9 微处理器控制的双闭环直流电动机调速系统
      • 3.9.1 微处理器控制的双闭环直流电动机调速系统的硬件结构
      • 3.9.2 微处理器控制的双闭环直流电动机调速系统的软件流程
    • 3.10 用MATLAB对直流电动机速度控制系统进行仿真分析
      • 3.10.1 单闭环速度控制系统的仿真分析
      • 3.10.2 双闭环速度控制系统的仿真分析
    • 习题和思考题
  • 第4章 异步电动机变频调速系统
    • 4.1 变频调速的基本原理
      • 4.1.1 基频以下的恒磁通变频调速 
      • 4.1.2 基频以上的弱磁变频调速
    • 4.2 变频器的基本结构
      • 4.2.1 交流直流交流型变频器
      • 4.2.2 中间直流储能环节的能量处理
    • 4.3 正弦波脉宽调制
      • 4.3.1 正弦波脉宽调制的工作原理
      • 4.3.2 正弦波脉宽调制的调制方式
      • 4.3.3 正弦波脉宽调制的软件实现
    • 4.4 消除特定次高次谐波的PWM控制
    • 4.5 空间电压矢量调制
      • 4.5.1 空间电压矢量
      • 4.5.2 零矢量的作用
      • 4.5.3 空间电压矢量控制算法
    • 4.6 SVPWM与SPWM的关系
      • 4.6.1 SVPWM控制方式下的调制函数
      • 4.6.2 三次谐波注入PWM控制方式
    • 4.7 变频调速系统的仿真研究
      • 4.7.1 变频调速仿真系统的建立
      • 4.7.2 自然采样SPWM控制原理的仿真研究
      • 4.7.3 规则采样SPWM控制算法的仿真研究
      • 4.7.4 SVPWM控制算法的仿真研究
    • 4.8 变频器的应用和参数设置
      • 4.8.1 VVVF变频器的基本结构
      • 4.8.2 变频器的主要控制参数
    • 习题和思考题
  • 第5章 三相异步电动机矢量控制系统
    • 5.1 三相异步电动机矢量控制的基本思想
    • 5.2 三相交流电动机的坐标变换
      • 5.2.1 三相旋转磁场和两相旋转磁场
      • 5.2.2 三相坐标与两相坐标的变换
      • 5.2.3 静止坐标与旋转坐标的变换
    • 5.3 三相异步电动机的数学模型
      • 5.3.1 三相异步电动机的绕组系模型
      • 5.3.2 将转子电流折合到定子坐标系中
      • 5.3.3 绕组磁通
      • 5.3.4 静止坐标系中的电压方程
      • 5.3.5 旋转坐标系中的电压方程
    • 5.4 三相异步电动机磁场定向控制系统
      • 5.4.1 三相异步电动机磁场定向控制的基本原理
      • 5.4.2 转子磁通运算器
      • 5.4.3 转子磁场定向矢量控制系统的结构
    • 5.5 三相异步电动机转差频率矢量控制系统
      • 5.5.1 三相异步电动机转差频率矢量控制的基本原理
      • 5.5.2 三相异步电动机转差频率矢量控制系统的结构
    • 5.6 异步电动机矢量控制系统的仿真研究
      • 5.6.1 异步电动机矢量控制系统仿真模型的建立
      • 5.6.2 仿真模型中的各子模块
      • 5.6.3 异步电动机矢量控制系统仿真
    • 习题和思考题
  • 第6章 三相永磁同步伺服电动机控制系统
    • 6.1 三相永磁同步伺服电动机及其数学模型
      • 6.1.1 三相永磁同步电动机在d-q坐标系中的磁链方程
      • 6.1.2 三相永磁同步电动机在d-q坐标系中的电压方程
      • 6.1.3 三相永磁同步电动机的转矩方程
    • 6.2 三相永磁同步伺服电动机的控制方式
      • 6.2.1 控制id=0以实现最大转矩输出
      • 6.2.2 控制id<0以达到弱磁升速的目的
    • 6.3 三相永磁同步电动机控制系统的原理和结构
      • 6.3.1 交直轴电流的动态反馈解耦控制
      • 6.3.2 基于两相静止坐标系的SVPWM算法
      • 6.3.3 数字式速度检测方法
      • 6.3.4 永磁同步电动机转子初始位置的检测
    • 6.4 三相永磁同步电动机控制系统仿真
      • 6.4.1 三相永磁同步电动机控制系统仿真模型
      • 6.4.2 三相永磁同步电动机控制系统仿真研究
    • 习题和思考题
  • 第7章 三相方波永磁同步电动机控制系统
    • 7.1 三相永磁无刷直流电动机的结构特点和换向原理
      • 7.1.1 三相永磁无刷直流电动机的结构特点
      • 7.1.2 三相永磁无刷直流电动机的转子位置传感器
      • 7.1.3 三相永磁无刷直流电动机的换向原理
    • 7.2 三相永磁无刷直流电动机的基本公式和数学模型
      • 7.2.1 电枢绕组的反电势
      • 7.2.2 电磁转矩
    • 7.3 三相永磁无刷直流电动机的转矩波动
    • 7.4 三相永磁无刷直流电动机的驱动控制
      • 7.4.1 开环型三相无刷直流电动机驱动器
      • 7.4.2 速度闭环的无刷直流电动机驱动器
      • 7.4.3 速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器
    • 7.5 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制
      • 7.5.1 无刷直流电动机转子位置的估计方法
      • 7.5.2 无位置传感器的无刷直流电动机控制系统的构成
    • 习题和思考题
  • 第8章 位置控制系统
    • 8.1 位置控制系统的基本结构
    • 8.2 位置控制系统的基本性能指标
      • 8.2.1 位置稳态跟随误差
      • 8.2.2 定位精度与速度控制范围
      • 8.2.3 最大快移速度
      • 8.2.4 伺服刚度
    • 8.3 位置伺服系统的数学模型和控制方法
      • 8.3.1 位置伺服系统的数学模型
      • 8.3.2 位置指令信号的形式
      • 8.3.3 位置跟随误差和伺服滞后时间
      • 8.3.4 位置控制器
      • 8.3.5 变比例系数的位置控制
      • 8.3.6 前馈补偿和复合控制
    • 8.4 位置伺服系统的软硬件结构
      • 8.4.1 光电脉冲编码器及其信号处理电路
      • 8.4.2 位置反馈接口电路
      • 8.4.3 位置指令信号的输入
      • 8.4.4 位置控制流程
    • 8.5 电子齿轮的原理及实现方法
      • 8.5.1 电子齿轮的原理
      • 8.5.2 实现电子齿轮功能的算法
    • 习题和思考题
  • 第9章 电动机双闭环系统PI控制器设计
    • 9.1 引言
    • 9.2 控制器设计
      • 9.2.1 电流环PI控制器的设计
      • 9.2.2 速度环PI控制器的设计
    • 9.3 永磁同步电动机双闭环硬件在环实验
      • 9.3.1 实验平台介绍
      • 9.3.2 速度、电流双闭环PI控制实验
      • 9.3.3 结论
    • 习题和思考题
  • 第10章 电动机双闭环系统分数阶控制器设计
    • 10.1 引言
    • 10.2 分数阶微积分基础
      • 10.2.1 分数阶微积分的定义
      • 10.2.2 分数阶微积分的性质
      • 10.2.3 分数阶系统的传递函数
      • 10.2.4 典型分数阶环节的传递函数
    • 10.3 分数阶微积分算子离散化
      • 10.3.1 分数阶微积分算子间接离散化方法
      • 10.3.2 分数阶微积分算子的直接离散化方法
    • 10.4 永磁同步电动机的分数阶控制器设计
      • 10.4.1 被控对象模型和控制器参数整定方法
      • 10.4.2 分数阶控制器设计
      • 10.4.3 硬件在环实验
    • 10.5 小结
    • 习题和思考题
  • 第11章 电动机运动控制系统实验
    • 11.1 KR系列电动机运动控制系统简介
    • 11.2 KR-DC直流PWM双闭环调速实验系统及相应的实验
      • 11.2.1 脉宽调制(PWM)的实验
      • 11.2.2 速度反馈单闭环直流电动机控制系统实验
      • 11.2.3 转速、电流双闭环直流电动机控制系统实验
    • 11.3 KR-VF系列三相异步电动机变频调速实验系统及相应的实验
      • 11.3.1 变频调速原理的实验
      • 11.3.2 变频器应用的实验
    • 11.4 KR-LZH三相异步电动机矢量控制实验系统及相应的实验
      • 11.4.1 速度控制器参数的实验
      • 11.4.2 3/2变换的实验
      • 11.4.3 旋转变换的实验
      • 11.4.4 电流控制的实验
    • 11.5 KR-BLDC无刷直流电动机控制实验系统及相应的实验
      • 11.5.1 转子位置检测器和电子换向器的实验
      • 11.5.2 无刷直流电动机的调速实验
      • 11.5.3 利用转子位置检测信号测量速度的实验
      • 11.5.4 速度调节器的实验
      • 11.5.5 电枢电流控制的实验
      • 11.5.6 基于无刷直流电动机的快速定位控制的实验
    • 11.6 KR-PMSM交流伺服实验系统及相应的实验
      • 11.6.1 光电编码器反馈信号的倍频和辨向处理的实验
      • 11.6.2 位置反馈计数通道的实验
      • 11.6.3 位置进给指令的实验
      • 11.6.4 电子齿轮的实验
      • 11.6.5 位置控制器参数的实验
      • 11.6.6 设定速度控制器参数的实验
      • 11.6.7 积分分离模式开关的实验

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