电力拖动自动控制系统 第2版PDF电子书下载

绪论 1

0.1 电力拖动自动控制系统 1

0.1.1 电力拖动及其自动控制系统 1

0.1.2 电力拖动自动控制系统的基本组成 1

0.1.3 电力拖动自动控制系统的分类 2

0.2 电力拖动自动控制系统的特点 3

0.3 电力拖动自动控制系统的发展概况与发展趋势 5

0.3.1 电力拖动调速系统的发展概况和趋势 6

0.3.2 电力拖动伺服系统的发展概况和趋势 12

0.3.3 电力拖动自动控制系统的网络控制 13

第1篇 电力拖动直流调速系统 16

第1章 开／闭环控制的直流调速系统 17

1.1 开环控制的直流调速系统及其数学模型 17

1.1.1 晶闸管整流器-直流电动机调速系统 17

1.1.2 直流PWM变换器-直流电动机调速系统 21

1.1.3 开环直流调速系统的广义数学模型 24

1.2 闭环控制的直流调速系统 32

1.2.1 转速单闭环直流调速系统的控制结构及其相应的自动控制系统 33

1.2.2 转速、电流双闭环直流调速系统的控制结构及其相应的自动控制系统 34

1.2.3 他励直流电动机励磁闭环控制系统 35

1.2.4 直流电动机双域闭环控制系统（先升压后弱磁调速系统） 37

第2章 闭环直流调速系统的稳态分析 39

2.1 调速系统的稳态调速指标 39

2.1.1 转速控制的要求 39

2.1.2 稳态调速指标 39

2.2 单闭环直流调速系统的稳态分析 41

2.2.1 ASR为比例调节器时的转速单闭环直流调速系统的稳态分析 42

2.2.2 ASR为PI调节器时的转速单闭环直流调速系统的稳态分析 44

2.2.3 带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的稳态分析 45

2.3 转速、电流双闭环调速系统的稳态分析 48

2.4 习题 49

第3章 闭环直流调速系统的动态分析和设计 52

3.1 动态调速指标 52

3.2 单闭环直流调速系统的动态分析 53

3.2.1 ASR为比例调节器时的单闭环直流调速系统的动态分析 53

3.2.2 ASR为PI调节器时的单闭环直流调速系统的动态分析 56

3.2.3 调节器设计 59

3.3 转速、电流双闭环直流调速系统的动态分析 63

3.3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的动态结构 64

3.3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的动态过程分析 64

3.3.3 双闭环直流调速系统的仿真分析 67

3.4 闭环直流调速系统的自适应控制 69

3.4.1 电流自适应调节器 69

3.4.2 转速自适应调节器 71

3.5 习题 73

第4章 可逆直流调速系统 75

4.1 晶闸管-电动机可逆调速系统（V-M可逆系统） 75

4.1.1 晶闸管-电动机可逆调速系统的基本结构 75

4.1.2 电枢可逆系统中的环流 76

4.1.3 有环流可逆调速系统 77

4.1.4 无环流可逆调速系统 81

4.2 可逆直流脉宽调速系统（PWM-M可逆系统） 85

4.3 习题 86

第5章 调节器的工程设计方法 88

5.1 调节器工程设计方法的基本思想和意义 88

5.2 典型系统 89

5.3 典型系统的参数和性能指标的关系 90

5.3.1 典型Ⅰ型系统的参数与性能指标的关系 91

5.3.2 典型Ⅱ型系统的参数与性能指标的关系 94

5.4 非典型系统的典型化 97

5.4.1 直接校正成典型系统 98

5.4.2 低频大惯性环节的近似处理 99

5.4.3 高频小惯性群的近似处理 100

5.5 双闭环直流调速系统的工程设计 104

5.5.1 电流环的设计 105

5.5.2 转速环的设计 107

5.6 习题 113

第2篇 电力拖动交流调速系统 115

第6章 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速系统 117

6.1 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速系统控制方式 117

6.1.1 电压-频率协调控制方式 117

6.1.2 转差频率控制方式 121

6.2 电力电子变频调速装置及其电源特性 123

6.3 电压源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统 126

6.4 电流源型转速开环恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统 129

6.5 异步电动机转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 130

6.5.1 电流源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速系统构成及工作原理 130

6.5.2 电压源型转差频率控制的异步电动机变压变频调速系统 132

6.6 习题 133

第7章 基于动态数学模型的异步电动机矢量控制变压变频调速系统 134

7.1 矢量控制的基本概念 134

7.1.1 直流电动机和异步电动机的电磁转矩 134

7.1.2 矢量控制的基本思想 136

7.2 异步电动机在不同坐标系上的数学模型 138

7.2.1 交流电动机的坐标系与空间矢量的概念 138

7.2.2 异步电动机在静止坐标系上的数学模型 139

7.2.3 坐标变换及变换矩阵 144

7.2.4 异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 153

7.2.5 异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 158

7.2.6 异步电动机在二相同步旋转坐标系上的数学模型 159

7.2.7 异步电动机在二相坐标系上的状态方程 160

7.3 磁场定向和矢量控制系统的基本控制结构 162

7.3.1 转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 162

7.3.2 异步电动机的其他两种磁场定向方法 164

7.4 转子磁链观测器 167

7.4.1 计算转子磁链的电流模型法 167

7.4.2 计算转子磁链的电压模型法 169

7.5 异步电动机矢量控制系统（实例） 169

7.5.1 具有转矩内环的转速、磁链闭环三相异步电动机直接矢量控制系统 170

7.5.2 转差型异步电动机间接矢量控制系统 172

7.5.3 无速度传感器矢量控制系统 173

7.6 具有双PWM变换器的矢量控制系统 176

7.7 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统 177

7.7.1 绕线转子异步电动机双馈调速系统 177

7.7.2 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统 178

7.7.3 双馈电动机矢量控制的其他方案 181

7.8 抗负载扰动的调速系统 182

7.9 习题 184

第8章 异步电动机直接转矩控制变压变频调速系统 187

8.1 概述 187

8.2 异步电动机直接转矩控制原理 188

8.2.1 直接转矩控制的基本思想 188

8.2.2 异步电动机定子磁链和电磁转矩控制原理 189

8.3 异步电动机DSC直接转矩控制系统 195

8.3.1 异步电动机DSC直接转矩控制系统的基本组成 195

8.3.2 在低速范围内DSC系统的转矩控制与调节方法 202

8.3.3 在弱磁范围内DSC系统的转矩控制及恒功率调节 206

8.4 异步电动机DTC直接转矩控制系统 210

8.5 无速度传感器直接转矩控制系统 213

8.6 直接转矩控制系统存在的问题及改进方法 218

8.6.1 直接转矩控制系统存在的主要问题 218

8.6.2 改善和提高直接转矩控制系统性能的方法 219

8.7 直接转矩控制仿真研究 225

8.8 习题 228

第9章 异步电动机定子磁链轨迹控制 229

9.1 异步电动机定子磁链轨迹控制方法的提出背景 229

9.2 同步对称优化PWM的应用 231

9.3 定子磁链轨迹控制 232

9.4 SFTC的闭环调速系统 236

9.5 SFTC与常规矢量控制及直接转矩控制的比较 239

第10章 同步电动机变压变频调速系统 241

10.1 同步电动机变压变频调速的特点及基本类型 241

10.2 同步电动机变压变频调速系统主电路晶闸管换流关断机理及其方法 243

10.2.1 同步电动机交-直-交型变压变频调速系统逆变器中晶闸管的换流关断机理及其方法 243

10.2.2 交-交型变频同步电动机调速系统主电路晶闸管的换流 246

10.3 他控变频同步电动机调速系统 247

10.3.1 转速开环恒压频比控制的同步电动机调速系统 247

10.3.2 交-直-交型他控变频同步电动机调速系统 247

10.4 自控式变频同步电动机（无换向器电动机）调速系统 248

10.4.1 自控变频同步电动机（无换向器电动机）调速原理及特性 249

10.4.2 自控变频同步电动机调速系统 255

10.5 按气隙磁场定向的普通三相同步电动机矢量控制系统 258

10.5.1 普通三相同步电动机的多变量数学模型 258

10.5.2 按气隙磁场定向的三相同步电动机交-直-交型变频矢量控制系统 260

10.6 正弦波永磁同步电动机变压变频调速系统 263

10.7 梯形波永磁同步电动机变压变频调速系统 271

10.8 习题 273

第11章 交流调速系统的先进控制策略 275

11.1 交流电动机变压变频调速系统新型控制策略综述 275

11.2 交流电动机的逆系统控制方法 279

11.2.1 逆系统控制方法的理论基础 279

11.2.2 交流电动机动态模型的可逆性及其逆系统 280

11.2.3 闭环控制器的设计 283

11.3 内模控制技术在异步电动机调速领域内的应用 284

11.3.1 内模控制的基本原理和特点 284

11.3.2 定子电流的内模解耦控制 286

11.3.3 二自由度内模控制策略 287

11.3.4 异步电动机调速系统的二自由度内模控制方法 288

11.4 具有参数自校正功能的转差型矢量控制系统 291

11.5 智能控制方法在异步电动机调速系统中的应用 293

11.5.1 异步电动机的神经网络模型参考自适应控制方法 293

11.5.2 异步电动机模糊控制方法 295

11.5.3 异步电动机的自适应模糊神经网络控制方法 299

第3篇 电力拖动伺服系统 302

第12章 伺服系统 303

12.1 伺服系统的基本组成及分类 303

12.1.1 伺服系统的基本组成 303

12.1.2 伺服系统的分类 304

12.2 伺服系统的控制结构及相应的控制系统 306

12.2.1 直流伺服系统广义被控对象的动态结构图 306

12.2.2 交流伺服系统的控制结构及相应的控制系统 307

12.3 伺服系统的稳态分析 309

12.3.1 位置控制系统的稳态分析及稳态性能指标 310

12.3.2 提高伺服系统精度的方法 314

12.4 伺服系统的动态分析和设计 315

12.4.1 单闭环伺服系统的动态分析和计算 316

12.4.2 双环伺服系统的动态分析与计算 318

12.4.3 交流伺服系统的动态分析和设计 320

12.4.4 提高伺服系统动态性能的方法 323

12.5 伺服系统应用 324

12.5.1 直流伺服系统 324

12.5.2 交流伺服系统 330

12.6 数控机床及其插补算法 332

12.6.1 数控机床简介 332

12.6.2 数控机床的工作过程 333

12.6.3 数控机床的插补算法 334

12.7 机器人中的伺服系统 338

12.7.1 机器人简述 338

12.7.2 工业机器人基本控制系统的组成 339

12.7.3 机器人关节伺服控制 340

12.7.4 机器人关节的力伺服控制 341

12.8 习题 342

第4篇 电力拖动自动控制系统数字化设计 344

第13章 数字（计算机）控制的电力拖动自动控制系统 345

13.1 数字（计算机）控制的电力拖动自动控制系统的基本特点 345

13.1.1 离散和采样 345

13.1.2 连续变量的量化 346

13.1.3 增量式编码器脉冲信号的量化 347

13.1.4 电压、电流等模拟量的量化 349

13.1.5 量化误差和比例因子 351

13.1.6 数据处理和数字滤波 352

13.1.7 数字PID调节器 355

13.1.8 数字PID调节器的改进 358

13.1.9 开环前馈补偿（预控） 361

13.2 数字电力拖动自动控制系统的硬件系统 362

13.2.1 数字控制器的硬件系统 362

13.2.2 信号检测器 374

13.3 数字控制器的软件系统 383

13.4 系统开发和集成 383

13.4.1 对开发系统的要求 383

13.4.2 通用数字化开发平台 384

13.5 电力拖动自动控制系统全数字化设计 386

13.5.1 数字控制系统的设计方法和步骤 386

13.5.2 电力拖动自动控制系统数字化设计总体方案确定 387

13.5.3 微处理器芯片的选择 388

13.5.4 数字控制系统软件设计 389

13.5.5 直流双闭环调速系统全数字化设计 390

13.5.6 异步电动机矢量控制系统数字化设计 400

13.5.7 永磁同步电动机直接转矩控制系统数字化设计 409

13.5.8 交流伺服系统数字化设计 413

13.6 习题 421

参考文献 423