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第1章 绪论 1

1．1 自动控制系统术语 1

1．2 自动控制系统示例 2

1．2．1 热处理炉温度控制系统 2

1．2．2 位置随动系统 3

1．2．3 调速系统 5

1．3 自动控制系统分类 5

1．3．1 按参考输入量分类 6

1．3．2 按被控量来分类 6

1．3．3 按照信号作用特点分类 6

1．3．4 按照元件特性分类 7

1．3．5 按自动控制系统的功能分类 7

1．4 对控制系统的性能要求 8

习题一 9

第2章 控制系统的分析方法 10

2．1 控制系统的数学模型 10

2．1．1 数学模型的概念 10

2．1．2 系统的微分方程式及其列写 11

2．1．3 非线性数学模型的线性化 14

2．1．4 传递函数的定义 15

2．1．5 典型环节及其传递函数 17

2．1．6 系统的框图(动态结构图)及其简化 20

2．2 系统分析 26

2．2．1 系统的稳定性分析 26

2．2．2 系统的时域分析 29

2．2．3 系统误差分析 33

2．3 控制系统频率特性的基本概念 35

2．3．1 频率特性和频域分析 35

2．3．2 幅频及相频特性 36

2．3．3 对数幅频及对数相频特性 37

2．3．4 渐近对数幅频和相频特性 38

2．4 典型环节波德图 39

2．4．1 比例环节 39

2．4．2 积分环节 40

2．4．3 微分环节 41

2．4．4 延迟环节 41

2．4．5 振荡环节 43

2．4．6 最小相位系统 45

2．5 控制系统开环波德图的绘制 46

2．6 对数频率稳定判据与稳定裕量 48

2．6．1 对数频率稳定判据 48

2．6．2 稳定裕量 49

2．6．3 开环放大倍数对系统相对稳定性的影响 49

2．6．4 中频段斜率与宽度对相对稳定性的影响 50

习题二 52

第3章 自动控制系统的校正 57

3．1 校正装置 57

3．1．1 无源校正装置 57

3．1．2 有源校正装置 58

3．2 串联校正 60

3．2．1 比例-微分(PD)串联校正(相位超前校正) 60

3．2．2 比例-积分(PI)串联校正(相位滞后校正) 61

3．2．3 比例-积分-微分(PID)串联校正(相位滞后-超前校正) 62

3．3 反馈校正 64

3．4 DDZ-Ⅲ调节器 68

3．4．1 概述 68

3．4．2 组成 68

3．4．3 工作原理 71

习题三 75

第4章 控制电机 77

4．1 概述 77

4．2 直流伺服电动机 77

4．2．1 直流伺服电动机的基本结构和工作原理 77

4．2．2 直流伺服电动机的静态特性 78

4．2．3 影响静态特性的因素 80

4．2．4 直流伺服电动机的动态特性 81

4．2．5 直流伺服电动机的控制 83

4．2．6 直流伺服电动机的技术指标 84

4．3 交流伺服电动机 85

4．3．1 交流水磁同步伺服电动机 85

4．3．2 两相交流异步伺服电动机 88

4．4 测速发电机 90

4．4．1 直流测速发电机的结构和工作原理 90

4．4．2 直流测速发电机的输出特性 90

4．4．3 直流测速发电机的主要性能指标 91

4．5 旋转变压器 92

4．5．1 旋转变压器的结构和工作原理 92

4．5．2 旋转变压器的应用 93

4．5．3 无刷旋转变压器的性能指标 93

4．6 步进电动机 93

4．6．1 步进电动机的结构和工作原理 94

4．6．2 步进电动机的主要性能指标 95

4．6．3 步进电动机的控制 96

4．6．4 步进电动机的驱动电路 99

习题四 101

第5章 半导体变流技术 103

5．1 晶闸管 103

5．1．1 晶闸管的结构和工作原理 103

5．1．2 晶闸管的特性 105

5．1．3 晶闸管的主要参数 106

5．1．4 晶闸管的型号 110

5．2 晶闸管可控整流电路 110

5．2．1 单相可控整流电路 110

5．2．2 三相可控整流电路 117

5．3 晶闸管触发电路 123

5．3．1 对触发电路的基本要求 123

5．3．2 单结晶体管触发电路 124

5．3．3 锯齿波移相触发电路简介 126

5．3．4 集成触发电路 128

5．4 有源逆变 129

5．4．1 逆变的概念 129

5．4．2 直流发电机-电动机系统中能量的转化 129

5．4．3 有源逆变的工作原理 130

5．4．4 三相半波变流器的逆变工作状态 133

5．5 晶闸管的保护 133

5．5．1 过电压保护 134

5．5．2 过电流保护 136

5．5．3 电压上升率du/dt和电流上升率di/dt的限制 137

5．5．4 晶闸管的串、并联及其保护 138

习题五 140

第6章 直流调速系统 141

6．1 单闭环有静差调速系统 141

6．1．1 单闭环系统的构成 141

6．1．2 单闭环调速系统的分析 145

6．1．3 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈 148

6．1．4 电压负反馈电流正反馈调速系统 151

6．1．5 单闭环调速系统的动态分析 153

6．1．6 实例 156

6．2 无静差调速系统 158

6．2．1 积分调节器和积分控制规律 158

6．2．2 比例-积分控制规律 161

6．2．3 无静差凋速系统举例及稳态参数计算 162

6．3 速度、电流双闭环调速系统 163

6．3．1 双闭环系统的构成 163

6．3．2 静特性 165

6．3．3 稳态工作点和稳态参数 166

6．3．4 双闭环凋速系统的动态性能 166

6．4 脉宽调速系统 168

6．4．1 PWM控制技术 169

6．4．2 直流电动机的PWM控制原理 171

6．4．3 由集成PWM控制器控制的直流不可逆调速系统 173

6．4．4 由单片微机控制的PWM直流可逆调速系统 176

习题六 181

第7章 随动系统 183

7．1 概述 183

7．1．1 随动系统的应用 183

7．1．2 随动系统的分类 184

7．2 随动系统的组成及工作原理 185

7．2．1 随动系统组成部件的工作原理和传递函数 185

7．2．2 随动系统的稳态误差分析 187

7．2．3 随动系统的动态校正 189

7．3 小功率随动系统实例分析 194

7．3．1 系统部件及工作原理 194

7．3．2 系统的方框图 194

习题七 196

第8章 交流电机的变频调速 197

8．1 变频调速的基本知识 197

8．1．1 变频调速的控制方式 197

8．1．2 变频器 198

8．1．3 变频器的基本构成 200

8．1．4 逆变器 201

8．2 变频调速控制原理 202

8．2．1 变频器主电路 202

8．2．2 PWM信号的形成 206

8．3 变频调速技术中的功率驱动电路 210

8．3．1 大功率晶体管的基极驱动电路 210

8．3．2 大功率晶体管的保护 216

8．3．3 PWM大规模集成电路HEF4752 217

8．4 变频调速系统实例 220

8．4．1 模拟正弦PWM变频凋速系统 220

8．4．2 μPD7801单片机控制变频调速系统 220

习题八 224

附录 225

拉普拉氏变换 225

一 拉普拉氏变换的定义 225

二 常用函数的拉氏变换 225

三 拉氏变换的主要运算定理 226

四 拉氏反变换 229

参考文献 232