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第1章 电气传动基础 1

目录 1

1.1 电气传动的动力学基础 2

一、基本运动方程式 2

二、转矩、飞轮矩的折算及实验测定 3

三、电机的机械特性和负载转矩特性 6

1.2 直流他励电机的机械特性及运行方法 8

一、直流他励电机的机械特性 8

二、直流他励电机的调速 10

四、直流他励电机的制动 13

三、直流他励电机的启动 13

五、直流他励电机传动的动态特性 17

1.3 异步电机的机械特性及运行方法 23

一、异步电机的机械特性 23

二、异步电机的调速 27

三、异步电机的启动 30

四、异步电机的制动 30

习题与思考题 32

一、旋转变流机组供电的直流调速系统 34

第2章 直流调速系统 34

2.1 直流开环调速系统 34

二、晶闸管脉冲相位控制直流调速系统 35

三、脉冲宽度调制直流调速系统 44

四、直流开环调速系统的传递函数 51

2.2 单闭环直流调速系统 55

一、闭环调速系统常用调节器 55

二、单闭环直流调速系统 60

三、带电流截止负反馈的闭环调速系统 67

四、闭环调速系统的设计 69

2.3 多环直流调速系统 75

一、转速、电流双闭环调速系统及其静特性 75

二、转速、电流双闭环调速系统的动态性能 78

三、三环控制的直流调速系统 80

四、双域控制的直流调速系统 82

2.4 晶闸管-电机闭环可逆调速系统 84

一、有环流可逆调速系统 84

二、可控环流的可逆调速系统 87

三、逻辑无环流可逆调速系统 89

2.5 闭环调速系统调节器的工程设计方法 91

一、典型系统及性能分析 92

二、调节器的工程设计方法 100

三、转速、电流双闭环系统的设计 103

习题与思考题 112

第3章 异步电机变频调速系统 115

3.1 异步电机多变量数学模型 115

一、异步电机的基本方程（多变量数学模型） 115

二、坐标变换 118

三、异步电机在两相（α—β）静止坐标系上的数学模型 122

四、异步电机在两相（d—q）旋转坐标系上的数学模型 124

五、异步电机在两相（M—T）旋转坐标系上的数学模型 126

3.2 变频器 129

一、交—交变频器 129

二、交—直—交变频器的基本类型和180°导通型与120°导通型逆变器 131

三、电压正弦PWM逆变器 135

四、电流正弦PWM逆变器 139

五、磁通正弦PWM逆变器 140

一、电压频率协调控制的变频调速系统 145

3.3 标量控制的变频调速系统 145

二、转差频率控制变频调速系统 148

3.4 矢量变换控制变频调速系统 153

一、矢量变换控制的基本思想 153

二、矢量变换控制的基本方程式 155

三、矢量变换控制变频调速系统 156

四、转子磁链观测模型 157

3.5 直接转矩控制变频调速系统 159

一、电压空间矢量对电磁转矩的影响 159

二、直接转矩控制的基本结构 160

三、圆形磁链轨迹直接转矩控制变频调速系统 162

四、定子磁链的观测模型 165

习题与思考题 168

第4章 同步电机变频调速系统 169

4.1 同步电机的基本特征与运行特性 169

一、同步电机的基本特征 169

二、同步电机的运行特性 170

三、同步电机的启动 172

四、同步电机的调速 173

一、转速开环恒压频比控制同步电机调速系统 176

4.2 他控变频同步电机调速系统 176

二、由交—交变频器供电的大型低速同步电机调速系统 177

三、同步电机的矢量变换控制调速系统 177

四、同步电机的多变量动态数学模型 180

4.3 自控变频同步电机调速系统 183

一、无换向器同步电机调速系统 183

二、无刷直流电机调速系统 187

习题与思考题 196

一、伺服系统的组成 197

5.1 伺服系统组成及其基本特征 197

第5章 位置伺服系统 197

二、伺服系统的分类 198

三、伺服系统的控制方式 199

四、伺服系统的性能指标 200

5.2 伺服系统检测与信号转换 207

一、伺服系统的位移检测 207

二、伺服系统的信号转换电路 215

三、自整角机／旋转变压器—数字转换器（SDC—RDC） 222

四、数字—自整角机／旋转变压器转换器（DSC／DRC） 225

5.3 伺服系统设计 228

一、稳态设计 229

二、动态补偿 254

5.4 伺服系统设计举例 273

一、火炮方位伺服系统设计 273

二、坦克炮塔伺服系统设计 276

5.5 伺服系统的电磁兼容性 280

一、电磁干扰模型分析 280

二、抑制电磁干扰的方法 283

三、伺服系统电磁兼容设计 291

一、可靠性特征量 293

5.6 伺服系统的可靠性 293

二、伺服系统的可靠性设计 302

习题与思考题 307

第6章 伺服系统的非线性控制 309

6.1 伺服系统的干摩擦及其改善 309

一、低速不平稳性 310

二、减小低速跳动的措施 312

6.2 传动间隙对伺服系统的影响及其补偿 316

一、传动间隙对伺服系统性能的影响 317

二、消除间隙影响的措施 318

6.3 机械谐振对系统的影响及其补偿 322

一、传动轴变形造成的机械谐振 322

二、消除机械谐振的补偿措施 325

6.4 伺服系统的非线性补偿 328

一、非线性速度阻尼 328

二、非线性积分器和非线性PI调节器 330

三、多模控制技术 331

6.5 伺服系统的重复控制 332

一、重复控制原理 332

二、重复控制系统的稳定性 336

三、重复控制器设计 337

6.6 伺服系统的滑模变结构控制 338

一、二阶系统开关控制 339

二、滑动模态 341

三、伺服系统滑模控制器设计 343

习题与思考题 347

第7章 数字控制的伺服系统 348

7.1 数字伺服系统结构 348

7.2 伺服系统的数字控制器 349

一、MCS-96系列单片机 350

二、数字信号处理器 351

7.3 模数转换和数模转换接口 352

一、模／数转换器接口 352

二、数／模转换器接口 354

7.4 轴角编码及相关接口设计 354

一、RDC接口电路设计 354

二、DRC相关口电路设计 360

7.5 数字PID控制器设计 361

一、数字PID控制算法 361

二、数字PID控制器算法的改进 363

三、数字PID控制器的参数整定 365

7.6 数字伺服系统的数据采集与滤波 368

一、伺服系统的数据采集 368

二、数字滤波方法 369

7.7 全数字控制的交流永磁同步电机伺服系统 371

一、永磁同步伺服电机的矢量控制策略 373

二、基于TMS320的全数字化PMSM交流伺服系统 374

附录 378

参考文献 383