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目录 1

前言 1

常用符号表 1

上篇　控制原理及应用 1

第一章 自动控制基本概念 1

第一节 自动控制基本组成 1

一、自动控制基本任务 1

二、人工控制系统基本职能 1

三、自控系统基本组成 2

第二节 自动控制基本方式 3

一、开环控制之一 3

二、开环控制之二 3

三、闭环（反馈）控制 4

四、复合控制 5

第三节 自控系统的基本要求和基本问题 6

一、稳 6

二、准 7

一、转速控制系统 8

第四节 自控系统分类举例 8

三、快 8

四、省 8

二、位置随动系统 10

三、程序控制系统 12

小结 12

练习思考题 13

第一章　练习思考题答案 13

一、动态分析的重要性 16

三、拉氏变换的用途 16

二、动态分析的方法 16

第一节 引言 16

第二章 自控系统动态分析基础 16

四、拉氏变换表简介 17

五、学好动态分析的关键 17

第二节　拉氏变换 17

一、常用函数的拉氏变换表 17

二、关于拉氏变换表的几点说明 17

三、典型函数及其拉氏变换 19

第三节　拉氏变换基本法则 21

一、基本法则表 21

二、应用举例 22

一、传递函数的概念 24

第四节　传递函数 24

二、RLC电路的传递函数 25

三、典型环节及其传递函数 27

四、基本控制器的传递函数 31

五、系统框图及传递函数 35

小结 38

练习思考题 39

第二章　练习思考题答案 39

一、稳定性的概念 43

第一节 自控系统的稳定性 43

第三章 自控系统动态分析方法 43

二、自控系统稳定判据 44

三、稳定性分析举例 45

第二节　系统的静差分析法 47

一、静差分析法 47

二、跟踪静差分析 47

三、抗扰静差分析 49

四、有差系统与无差系统 50

第三节　暂态响应分析法 51

一、一阶系统的阶跃响应 51

二、二阶系统的阶跃响应 52

三、二阶系统动态性能指标 54

四、二阶系统动态性能分析举例 55

第四节　改善系统性能的方法 56

一、结构不稳定系统及改进方法 56

二、改善稳态精度的方法 58

三、改善动态性能的方法 59

四、过程控制系统PID参数整定方法 61

小结 62

练习思考题 63

第三章　练习思考题答案 64

一、直流电动机调速方法 67

第四章　直流调速系统技术基础 67

第一节　直流调速系统的调速方案 67

二、直流电动机供电方法 68

第二节　直流调速系统的主要技术指标 69

一、稳态性能指标 70

二、动态性能指标 71

第三节 晶闸管直流调速系统的组成 72

一、晶闸管变流器（V） 72

二、V-M调速系统的特点 72

一、调节器 75

二、电压、电流传感器 75

第四节　调节器及传感器 75

三、转速检测单元 76

小结 77

练习思考题 78

第四章　练习思考题答案 79

第五章　晶闸管调速系统的分析 81

第一节　转速负反馈系统的分析 81

一、系统组成 81

二、静态分析 81

三、静态分析举例 85

四、动态分析 86

五、稳定性分析 89

第二节　无静差调速系统的分析 90

一、有静差的原因 90

二、无静差系统的结构原理 90

三、无静差系统调节过程分析 91

四、无静差调节系统的特点 92

第三节　带电流截止负前（反）馈的V-M调速系统 93

一、系统结构工作原理 93

二、问题的提出 93

三、电流截止负前（反）馈物理实现方法 94

四、带截流环节的V-M系统的动态特性 95

第四节 电压负反馈与电流正前（反）馈调速系统 96

一、电压负反馈V-M调速系统 96

二、电流正前（反）馈扰动补偿控制 97

小结 99

练习思考题 102

第五章练习思考题答案 103

第一节　电机扩大机调速系统组成原理 107

一、结构组成（以龙门刨床主拖动系统为例） 107

第六章 电机扩大机调速系统 107

二、系统结构框图 108

三、工作原理 108

第二节 电机扩大机调速系统电路分析 108

一、给定环节 109

二、电压负反馈环节 109

三、电流正前（反）馈扰动补偿环节 110

四、电流截止负前（反）馈保护环节 110

五、电压微分负反馈稳定环节 111

六、加（减）速换向环节 111

第三节 电机扩大机调速系统中各环节的调试方法 112

一、电压负反馈环节的调试 112

七、停车自动消磁环节 112

二、桥形稳定环节的调试 114

三、电流正前（反）馈环节的调试 115

四、电流截止负前（反）馈环节的调试 116

五、调试小结 116

第四节　系统故障的分析与维修 117

一、飞车 117

二、振荡 118

一、电机扩大机基本结构 119

二、电机扩大机工作原理 119

第五节 电机扩大机的结构及工作原理 119

三、电机扩大机的主要特性 120

四、传递函数 122

小结 122

练习思考题 124

第六章　练习思考题答案 125

参考文献 127

下篇控制技术及应用 129

第七章转速、电流双闭环直流调速系统（不可逆） 129

第一节　问题的提出 129

第二节　系统的组成 130

二、速度调节器ASR的调节作用 132

第三节　工作原理 132

一、电流调节器ACR的调节作用 132

第四节　双闭环直流调速系统的静特性 133

一、速度调节器ASR不饱和时的特性 133

二、速度调节器ASR饱和时的特性 134

第五节　双闭环直流调速系统的动态特性 135

一、起动特性 135

二、动态抗扰性能 136

三、动态指标 138

小结 140

四、两个调节器的作用小结 140

练习思考题 141

第七章　练习思考题答案 141

第八章　晶闸管可逆直流调速系统 143

第一节　V-M可逆直流调速系统原理 143

一、电枢反接可逆线路 143

二、励磁反接可逆线路 145

第二节　V-M可逆调速系统的回馈制动 146

一、电动机的两种工作状态 146

二、晶闸管装置的两种工作状态 146

一、电动机运行过程中的回馈制动 147

第三节 电动机的回馈制动及其实现 147

二、如何在V-M系统中实现发电回馈制动 148

三、V-M可逆系统回馈制动的实现方法 149

第四节　可逆系统运行中的环流分析 151

一、环流及其分类 151

二、直流环流与配合控制 152

练习思考题 153

三、脉动环流及其抑制 153

第五节　逻辑无环流可逆直流调速系统 155

一、系统的组成和工作原理 155

二、可逆系统对无环流逻辑控制器的要求 156

三、逻辑装置的基本组成 158

第六节　514C直流调速系统的原理、安装、调试 159

一、514C直流调速系统的原理 159

四、逻辑无环流系统的优缺点及改进措施 159

二、514C直流调速系统的安装接线 160

三、514C直流调速系统的调试 161

小结 162

第八章　练习思考题答案 163

第一节 KZD—Ⅱ型晶闸管小功率有静差直流调速系统实例分析 165

一、结构特点和技术指标 165

第九章　V-M调速系统实例分析 165

二、定性分析 166

三、系统的调试与整定 167

第二节　KGSA/Y型无静差双闭环直流调速系统实例分析 169

一、结构特点 169

二、电路组成及工作原理 169

三、晶闸管直流调速系统调试 173

练习思考题 179

第九章　练习思考题答案 179

第二节　直流脉宽调速系统 181

第一节　问题的提出 181

第十章 全数字直流调速系统及其应用（选学内容） 181

一、脉宽调制（PWM）的基本原理 182

二、无制动作用的不可逆PWM变换器 183

三、有制动作用的不可逆PWM变换器 183

四、可逆PWM变换器 185

第三节　脉宽调速系统的开环机械特性及特殊问题 188

一、开环机械特性 188

二、PWM的特殊问题 189

第四节　脉宽调速系统的组成结构 190

一、脉宽调制器（UPW） 190

二、逻辑延时环节（DLD） 193

三、基极驱动器（GD） 194

第五节　PWM直流调速系统实例 195

第六节　微机控制全数字化PWM直流调速系统 195

一、系统结构和工作原理 195

二、用8031单片机实现全数字化直流调速系统 197

第七节　6RA24全数字化直流调速系统实例分析调试 198

一、6RA24系列直流调速装置的原理接线 198

二、试验线路组成及连接 201

三、参数设定 202

四、速度控制试验 204

小结 205

五、信号监视试验 205

六、动态参数调整 205

练习思考题 206

第十章　练习思考题答案 206

第十一章　交流变频调速系统 208

第一节　概述 208

第二节　变频调速基本原理 209

一、基本公式 209

二、基频以下调速控制方式 210

一、异步电动机的固有机械特性 211

三、基频以上调速控制方式 211

第三节　变频调速时的机械特性 211

二、变频调速的三种机械特性 212

第四节　变频器 214

一、变频器的分类 214

二、交－直－交变频器的结构组成 214

三、电压型变频器 216

四、电流型变频器 217

五、电压型变频器主电路 218

一、SPWM逆变器工作原理 220

第五节 正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器及其控制模式 220

二、SPWM的控制模式 221

三、SPWM的模拟控制方法 221

四、SPWM的软件控制法 224

五、SPWM专用集成芯片 227

第六节　变压、变频调速系统 228

一、电压型变压变频调速系统组成 228

二、电流型变压变频调速系统组成 228

三、用HEF4752全数字化变频调速系统 229

四、单片机数字控制的变频调速系统 231

五、以DSP为控制核心的数字变频调速系统 232

一、交流变频调速装置主要特点 233

二、接线图、接线及参数设定 233

第七节　MMV交流变频调速装置参数设定与运行 233

三、试验操作方法 235

四、MMV系统应用实例 238

第八节　其他类型的变频调速系统简介（选学内容） 243

一、转速闭环转差频率控制（SF控制）的变频调速系统 243

二、矢量控制（VC控制）的变频调速系统 247

三、直接转矩控制（DSC）的变频调速系统 250

小结 255

第十一章　练习思考题答案 257

练习思考题 257

第十二章　继电控制电路的分析及设计 259

第一节　电路图 259

一、电气原理图 259

二、电气元件布置图 262

三、电气安装接线图 263

四、功能表图 263

第二节　继电控制电路的读图分析 264

一、一般方法和步骤 264

三、图示读图分析法 265

二、查线读图分析法 265

四、逻辑代数读图法 266

第三节　继电控制设计 269

一、继电控制设计的基本原则 269

二、继电控制设计的基本内容 269

三、继电控制设计的一般程序 270

第四节 电力拖动方案和电动机选择 270

一、电力拖动方案选择原则 270

二、电动机的选择 271

二、电气原理图设计的注意点 273

一、电气原理图设计的基本方法 273

第五节　继电控制电路的设计 273

第六节　常用电器的选择 276

一、熔断器的选择 276

二、接触器的选择 277

三、断路器的选择 278

四、热继电器的选择 278

五、时间继电器的选择 279

六、过电流继电器的选择 279

小结 280

八、欠电压继电器的选择 280

七、欠电流继电器的选择 280

练习思考题 281

第十二章　练习思考题答案 281

第十三章　位置随动系统（选学内容） 282

第一节　概述 282

一、位置随动系统的组成原理 282

二、位置随动系统的应用 284

三、位置随动系统与调速系统的比较 284

四、位置随动系统的分类 285

一、自整角机（BS） 288

第二节　位置信号检测 288

二、旋转变压器（BR） 290

三、感应同步器（BIS） 292

四、光电编码盘 294

五、其他位置信号检测器件 294

第三节　驱动执行机构 299

一、交流伺服电动机 299

二、直流伺服电动机 300

三、步进电动机 301

一、KSD-Ⅰ型小功率位置随动系统 302

第四节　位置随动系统实例分析 302

二、三芯片直流伺服电动机位置随动控制系统简述 308

三、DSP全数字直流位置随动系统简述 313

小结 317

练习思考题 318

第十三章　练习思考题答案 319

参考文献 320

附录 321

附录A 电气自动控制模拟试题及答案 321

一、电气控制应知模拟试题 321

二、电气控制应知模拟试题答案 335

三、电气控制应会模拟试题 343

四、电气控制应会模拟试题答案 346

附录B　高级维修电工模拟试卷及答案 349

一、高级维修电工应知模拟试卷（A卷） 349

二、高级维修电工应知模拟试卷（A卷）答案 356

三、高级维修电工应知模拟试卷（B卷） 358

四、高级维修电工应知模拟试卷（B卷）答案 366

五、高级维修电工应会模拟试卷（A卷） 367

六、高级维修电工应会模拟试卷（A卷）答案 375

七、高级维修电工应会模拟试卷（B卷） 379

八、高级维修电工应会模拟试卷（B卷）答案 388