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第1章　电力传动基础 1

1.1 电力传动系统动力学 1

1.1.1　电力传动系统的运动方程 1

目录 1

1.1.2　转矩和飞轮矩的折算 2

1.1.3　电力传动系统的负载特性 6

1.2　直流电动机的额定数据 7

1.3　直流电动机的机械特性 8

1.3.1　直流他励电动机的机械特性 8

1.3.2　串励电动机的机械特性 10

习题 11

1.3.3　复励电动机的机械特性 11

第2章 电力传动系统常用的元器件 13

2.1　常用控制电动机 13

2.1.1　直流伺服电动机 13

2.1.2　永磁式直流力矩电动机 13

2.1.3　直线异步电动机 14

2.2　常用测控元件 15

2.2.1　控制式自整角机 15

2.2.2　直流测速发电机 17

2.2.3　光电编码器 17

2.2.4　电流检测元件 19

习题 22

第3章　晶闸管—电动机直流调速控制系统 23

3.1　V-M直流调速控制系统的构成 23

3.1.1　晶闸管整流 23

3.1.2　电动机容量的选择 29

3.1.3　直流电动机额定电压与整流变压器二次绕组电压 31

3.1.4　抑制脉动电流 31

3.2　V-M单闭环直流调速控制系统 32

3.2.1　单闭环系统的稳态分析和设计 32

3.2.2　单闭环系统的电流截止负反馈 37

3.2.3　单闭环系统的动态分析和设计 39

3.3　V-M双闭环直流调速控制系统 44

3.3.1　V-M双闭环系统的工作原理 44

3.3.2　双闭环系统的稳态设计 46

3.3.3　按工程设计方法校正双闭环控制系统 47

习题 52

第4章　直流脉宽调速控制系统 54

4.1　直流脉宽调速控制系统的构成 54

4.1.1　PWM脉冲宽度变换器 54

4.1.2　PWM变换器的控制电路 60

4.2　直流脉宽调速控制系统的特殊问题 65

习题 66

第5章　交流调速系统概述 67

5.1　交流调速的技术难点和突破 67

5.1.1　变频调速的技术难点 67

5.1.2　变频调速的技术突破 68

5.2　交流调速的方法 68

5.2.1　异步电动机调速的方法 68

5.2.2　同步电动机调速的方法 75

5.3　交流调速的主要应用领域 75

习题 76

6.1　变频调速的基本控制方式 77

第6章　异步电动机变压变频调速系统 77

6.2　变频调速中的PWM控制技术 78

6.2.1　电压SPWM控制 78

6.2.2　电流SPWM控制 83

6.2.3　电压空间矢量PWM控制 84

6.3　恒压频比控制变频调速系统 92

6.3.1　电压频率协调控制时的机械特性 92

6.3.2　恒压频比控制变频调速系统 97

6.4　转差频率控制变频调速系统 105

6.5　异步电动机的数学模型 108

6.5.1　三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型 109

6.5.2　坐标变换 113

6.5.3　三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型 117

6.6　矢量控制变频调速系统 124

6.6.1　矢量控制的基本思想 124

6.6.2　矢量控制的基本方程式 126

6.6.3　矢量控制变频调速系统 126

6.6.4　转子磁链观测模型 127

6.6.5　基于DSP实现的矢量控制调速系统 130

6.7　直接转矩控制变频调速系统 134

6.7.1　电压空间矢量对电磁转矩的影响 135

6.7.2　直接转矩控制的基本结构 136

6.7.3　圆形磁链轨迹直接转矩控制变频调速系统 138

6.7.4　定子磁链观测模型 140

6.7.5　基于单片机实现的直接转矩控制系统 143

习题 147

第7章　随动控制系统 148

7.1　位置随动系统的构成及工作原理 148

7.2　自整角机位置随动系统的数学模型 151

7.3　位置随动系统的稳态分析 152

7.4　位置随动控制系统的动态校正 153

习题 156

第8章　过程控制系统的组成与特点 157

8.1　过程控制的特点 157

8.2　过程控制系统的组成 158

8.3　过程控制系统的性能指标 160

习题 162

第9章　生产过程的动态特性 163

9.1　单容过程的动态特性 163

9.1.1　无纯延迟单容过程 163

9.1.2　容量、阻力与纯延迟 165

9.2　多容过程的动态特性 168

9.3　过程数学模型的辨识 171

9.3.1 由阶跃响应确定传递函数 171

9.3.2　由脉冲响应计算阶跃响应 175

9.3.3　相关统计法获得脉冲响应 177

习题 178

第10章　单回路过程控制系统 181

10.1　被控量与控制量的选择 181

10.1.1　被控量的选择 181

10.1.2　控制量的选择 182

10.2　检测变送器 188

10.3　调节阀 189

10.3.1　气动调节阀的结构 189

10.3.2　调节阀的流量系数 192

10.3.3　调节阀的流量特性 196

10.4.1 比例控制作用对控制品质的影响 201

10.4　PID调节器 201

10.4.2　积分控制作用对控制品质的影响 203

10.4.3　微分控制作用对控制品质的影响 204

10.4.4　调节器的选型 205

10.4.5　调节器正、反作用的选择 206

10.4.6　积分饱和与防止 206

10.5　调节器的参数整定 208

10.5.1　调节器参数整定的基本要求 208

10.5.2　参数整定的理论方法——衰减频率特性法 209

10.5.3　参数整定的工程整定法 213

习题 217

11.1.1　串级控制系统的组成 219

第11章　多回路过程控制系统 219

11.1 串级控制系统 219

11.1.2　串级控制系统的特性分析 221

11.1.3　串级控制系统的设计 225

11.1.4　调节器的选型和整定方法 228

11.2　前馈控制系统 229

11.2.1　前馈控制的原理 229

11.2.2　静态前馈控制器 231

11.2.3　动态前馈控制器 233

11.2.4　前馈-反馈控制 234

11.3.1 比值系统的基本概念 236

11.3　比值控制系统 236

11.3.2　比值系数的计算 237

11.3.3　比值系统的参数整定 238

11.3.4　常见比值控制系统 239

11.4　选择性控制系统 240

11.4.1　选择性控制系统的基本概念 240

11.4.2　选择性控制系统的类型 241

11.5　多变量解耦控制系统 243

11.5.1　多变量过程及其耦合 243

11.5.2　相对增益 243

11.5.3　耦合系统的变量匹配 247

11.5.4　解耦控制系统的设计 249

习题 253

第12章　计算机过程控制系统 256

12.1　分布式计算机控制系统 256

12.1.1　DCS的组成及特点 257

12.1.2　DCS的分层体系结构 259

12.1.3　DCS的系统组态 259

12.1.4　DCS的数据通信网络 260

12.1.5　DCS的数据通信 262

12.2　可编程控制器在过程控制中的应用 263

12.2.1 PLC的特点 263

12.2.2　PLC在过程控制中的应用实例 264

12.3　现场总线控制系统 269

12.3.1　现场总线的概念 269

12.3.2　现场总线的通信模型 270

12.3.3　几种典型现场总线协议标准 272

12.3.4　现场总线控制系统的结构与特点 277

习题 278

第13章　过程控制系统应用 279

13.1　制冷与加热温度控制系统 279

13.1.1　制冷与加热原理 279

13.1.3　温度控制方案 280

13.1.2　温度控制系统组成 280

13.2　火力发电厂单元机组锅炉水位控制系统 281

13.2.1　单元机组的生产过程 281

13.2.2　锅炉汽包水位的控制要求 282

13.2.3　锅炉汽包的动态特性 283

13.2.4　给水串级三冲量控制系统 284

13.3　泵和压缩机的自动控制 285

13.3.1　泵的控制 285

13.3.2　压缩机的控制 287

习题 289

参考文献 290