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運動控制系統 版權信息
- ISBN：9787560667539
- 條形碼：9787560667539 ; 978-7-5606-6753-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
運動控制系統 內容簡介
本書全面、系統、深入地介紹了運動控制系統的基本控制原理、系統組成和結構特點、分析和設計方法等。
本書內容主要包括直流調速系統、交流調速系統和智能運動控制系統三部分。直流調速系統部分主要介紹直流電動機原理及單閉環調速系統、電流轉速雙閉環直流調速系統、晶閘管-電動機可逆調速系統和以全控型功率器件為主的直流脈寬調速系統等內容；交流調速系統部分主要介紹交流調速系統基礎、基于異步電動機穩態模型的調速系統、基于異步電動機動態數學模型的調速系統、異步電動機串級調速系統以及同步電動機調速與交流伺服系統等內容；智能運動控制系統部分主要介紹近幾年發展起來的多電平逆變器調速技術、數字運動控制系統與工程實現、智能運動控制系統等內容。本書既注重理論基礎，又注重工程應用，體現了理論性與實用性相統一的特點。本書結合大量的工程實例，給出了仿真圖形、分析或實驗數據，具有形象直觀、簡明易懂的特點。
本書可作為自動化、電氣工程及機電一體化類專業的本科教材，也可作為相關專業研究生開展學位論文研究的參考書，還可供科研院所、企業從事電氣傳動的工程技術人員參考使用。
運動控制系統 目錄
緒論 1
0.1 運動控制系統 1
0.2 運動控制系統的基本組成 1
0.3 運動控制系統的發展過程及應用 4
0.4 運動控制系統的發展趨勢 7
0.5 課程的目的和主要內容 8
第1章 直流電動機原理及單閉環調速系統 10
1.1 基本電磁定律 10
1.1.1 全電流定律 11
1.1.2 電磁感應定律 11
1.1.3 電路定律 12
1.1.4 安培定律 12
1.2 直流電動機的工作原理及種類 12
1.2.1 直流電動機的工作原理 12
1.2.2 直流電動機的種類 13
1.3 直流電動機的模型 14
1.3.1 直流電動機的轉矩和反電動勢 15
1.3.2 直流電動機的啟動 16
1.4 他勵直流電動機的調速方法 17
1.4.1 改變電樞回路電阻調速 18
1.4.2 減弱電動機勵磁磁通調速 18
1.4.3 改變電樞電壓調速 19
1.4.4 調速系統的靜態及動態指標 19
1.5 開環調壓調速系統 21
1.5.1 旋轉變流機組 22
1.5.2 晶閘管相控靜止整流 23
1.5.3 直流脈寬調制 24
1.6 轉速單閉環調速系統 25
1.6.1 系統組成 25
1.6.2 轉速單閉環調速系統的穩態特性 25
1.6.3 開環系統與轉速單閉環調速系統穩態特性比較 26
1.6.4 轉速單閉環調速系統動態模型 27
1.6.5 穩定性分析 29
1.7 無靜差調速系統和基本調節電路 30
1.7.1 基本調節電路 30
1.7.2 單閉環無靜差調速系統 33
1.8 其他反饋環節的直流調速系統 34
1.8.1 電壓負反饋直流調速系統 34
1.8.2 電動勢反饋直流調速系統 35
1.9 單閉環調速系統電流截止負反饋 37
1.9.1 問題的提出 37
1.9.2 電流截止負反饋環節 37
1.9.3 帶電流截止負反饋的單閉環轉速負反饋調速系統 38
習題與思考題 39
第2章 電流轉速雙閉環直流調速系統 41
2.1 *佳過渡過程的基本概念 41
2.2 電流轉速雙閉環調速系統 42
2.2.1 電流轉速雙閉環調速系統的組成及靜特性 42
2.2.2 電流轉速雙閉環調速系統的動態分析 45
2.2.3 電流轉速雙閉環調速系統的動態抗干擾性能 48
2.3 電流轉速雙閉環調速系統的工程設計方法 49
2.3.1 工程設計方法的基本思路 49
2.3.2 典型Ⅰ型系統 50
2.3.3 典型Ⅱ型系統 55
2.3.4 傳遞函數的近似處理 59
2.3.5 系統的類型和調節器的選擇 61
2.4 電流轉速雙閉環調速系統的工程設計 63
2.4.1 電流調節器的設計 63
2.4.2 轉速調節器的設計 66
2.4.3 轉速退飽和超調量的計算 69
2.4.4 退飽和超調的抑制 72
2.5 弱磁控制的直流調速系統 75
習題與思考題 76
第3章 晶閘管-電動機可逆調速系統 78
3.1 晶閘管直流調速系統可逆運行方案 78
3.1.1 問題的提出 78
3.1.2 可逆直流調速系統電路實現方式 78
3.2 兩組晶閘管可逆線路中的環流及其處理原則 81
3.2.1 晶閘管裝置的逆變狀態與直流電動機的回饋制動 81
3.2.2 可逆系統中的環流分析 83
3.3 V-M可逆調速系統 87
3.3.1 α=β配合控制的有環流V-M可逆調速系統 87
3.3.2 無環流控制的V-M可逆調速系統 90
習題與思考題 93
第4章 直流脈寬調速系統 95
4.1 脈寬調制變換器 95
4.1.1 不可逆調速系統 96
4.1.2 電流反向的不可逆PWM調速系統 96
4.1.3 四象限可逆PWM變換器 99
4.2 脈寬調制系統的開環機械特性 105
4.3 PWM變換器的控制電路 107
4.3.1 門極驅動器 108
4.3.2 緩沖與吸收電路 109
4.4 PWM調速系統的電流脈動和轉矩脈動分析 110
4.4.1 電流脈動 110
4.4.2 轉矩脈動 112
習題與思考題 114
第5章 交流調速系統基礎 115
5.1 概述 115
5.1.1 交流調速系統的發展歷史 116
5.1.2 交流調速與直流調速的比較 117
5.2 異步電動機基礎 118
5.2.1 異步電動機的工作原理 118
5.2.2 異步電動機的組成 119
5.2.3 旋轉磁場 121
5.2.4 旋轉磁場對定子繞組的作用 124
5.2.5 旋轉磁場對轉子繞組的作用 126
5.2.6 轉子和定子電路之間的關系 126
5.2.7 異步電動機的功率及轉矩表達式 128
5.3 交流調速的基本方法 129
5.3.1 變極對數調速方法 129
5.3.2 變頻調速方法 129
5.3.3 變轉差率調速的主要方法 130
5.4 逆變器的分類及指標 133
5.4.1 直接變換器 133
5.4.2 間接變換器 135
5.4.3 逆變器波形指標 136
習題與思考題 137
第6章 基于異步電動機穩態模型的調速系統 138
6.1 變壓變頻調速的基本控制方式 138
6.1.1 基頻以下調速 138
6.1.2 基頻以上調速 139
6.2 異步電動機電壓-頻率協調控制時的機械特性 139
6.2.1 恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性 139
6.2.2 基頻以下電壓-頻率協調控制時的機械特性 140
6.2.3 基頻以上恒壓變頻時的機械特性 144
6.3 交流脈寬調制（PWM）技術 145
6.3.1 PWM波形生成原理 146
6.3.2 正弦PWM控制技術 147
6.3.3 選擇諧波消除PWM控制技術 149
6.3.4 電流滯環PWM控制技術 150
6.3.5 電壓空間矢量PWM控制技術 152
6.4 轉速開環恒壓頻比控制調速系統 158
6.4.1 系統結構 158
6.4.2 系統實現 159
6.4.3 動態特性與靜態特性 160
6.5 轉速閉環轉差頻率控制的變壓變頻調速系統 161
6.5.1 轉差頻率控制的基本概念 161
6.5.2 基于異步電動機穩態模型的轉差頻率控制規律 162
6.5.3 轉差頻率控制的變壓變頻調速系統 163
6.6 PWM變頻調速系統的幾個問題 163
6.6.1 轉動脈動 164
6.6.2 直流電壓利用率 165
6.6.3 能量回饋與泵升電壓 166
6.6.4 對電網的污染 167
6.6.5 橋臂器件開關死區對PWM變壓變頻器的影響 167
習題與思考題 169
第7章 基于異步電動機動態數學模型的調速系統 171
7.1 交流異步電動機動態數學模型和坐標變換 171
7.1.1 三相異步電動機動態數學模型 171
7.1.2 坐標變換 176
7.1.3 異步電動機在兩相坐標系上的數學模型 179
7.1.4 異步電動機在兩相坐標系上的狀態方程 182
7.1.5 異步電動機動態數學模型的控制特性 186
7.2 按轉子磁鏈定向的矢量控制系統 186
7.2.1 同步旋轉坐標系中的數學模型 186
7.2.2 按轉子磁鏈定向矢量控制的基本原理 188
7.2.3 按轉子磁鏈定向的矢量控制系統 189
7.2.4 按轉子磁鏈定向矢量控制系統的轉矩控制方式 190
7.2.5 轉子磁鏈計算 192
7.2.6 磁鏈開環轉差型矢量控制系統——間接定向 195
7.3 無速度傳感器矢量控制系統 197
7.3.1 速度推算與矢量控制分別獨立進行 197
7.3.2 速度推算與矢量控制同時進行 198
7.3.3 無電壓、速度傳感器矢量控制系統 199
7.4 直接轉矩控制系統 200
7.4.1 直接轉矩控制系統的基本原理 200
7.4.2 基于定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統 206
7.4.3 定子磁鏈和轉矩計算模型 208
7.4.4 無速度傳感器直接轉矩控制 210
7.5 直接轉矩控制系統與矢量控制系統的比較 212
7.6 直接轉矩控制實例仿真 213
習題與思考題 215
第8章 異步電動機串級調速系統 217
8.1 異步電動機串級調速系統的工作原理 217
8.2 異步電動機串級調速時的機械特性 219
8.2.1 異步電動機串級調速機械特性的特征 219
8.2.2 異步電動機串級調速時的轉子整流電路 222
8.2.3 異步電動機串級調速機械特性方程 223
8.3 雙閉環控制串級調速系統 227
8.3.1 雙閉環控制串級調速系統的組成 227
8.3.2 串級調速系統的動態數學模型 228
8.3.3 調節器參數的設計 229
8.3.4 串級調速系統的功率因數及其改善途徑 230
習題與思考題 230
第9章 同步電動機調速與交流伺服系統 232
9.1 概述 232
9.1.1 可控勵磁同步電動機 233
9.1.2 永磁同步電動機 238
9.1.3 同步電動機的調速 240
9.2 他控變頻同步電動機調速系統 241
9.2.1 轉速開環恒壓頻比控制的同步電動機群調速系統 241
9.2.2 大功率同步電動機調速系統 241
9.3 自控變頻同步電動機調速系統 242
9.3.1 自控變頻同步電動機 242
9.3.2 永磁無刷直流電動機的自控變壓變頻調速系統 244
9.4 可控勵磁同步電動機高性能調速控制系統 247
9.4.1 可控勵磁同步電動機的多變量動態數學模型 248
9.4.2 可控勵磁同步電動機按氣隙磁鏈定向矢量控制系統 251
9.4.3 可控勵磁同步電動機直接轉矩控制系統 254
9.5 正弦波永磁同步電動機高性能調速控制系統 256
9.5.1 PMSM的dq坐標系數學模型 257
9.5.2 PMSM按轉子磁鏈定向的矢量控制系統 258
9.5.3 PMSM直接轉矩控制系統 260
9.6 交流伺服系統 262
9.6.1 伺服系統的組成 262
9.6.2 PMSM伺服系統 264
9.6.3 PMSM伺服系統的設計 265
習題與思考題 269
第10章 多電平逆變器調速技術 270
10.1 多電平逆變器技術概述 270
10.1.1 多電平逆變器產生的背景 270
10.1.2 多電平逆變器技術 271
10.1.3 多電平逆變器的特點 274
10.2 多電平逆變器電路結構 274
10.2.1 鉗位型逆變器 274
10.2.2 級聯型逆變器 279
10.3 多電平PWM調制方法 281
10.3.1 階梯波調制法 281
10.3.2 SPWM法 282
10.3.3 空間矢量PWM法 283
10.3.4 選擇諧波消去法 284
10.3.5 開關頻率優化法 285
10.4 三電平逆變器異步電動機直接轉矩控制系統 286
10.4.1 三電平逆變器直接轉矩控制基本原理 287
10.4.2 電壓空間矢量優化選擇原理 287
10.4.3 仿真結果 288
習題與思考題 289
第11章 數字運動控制系統與工程實現 290
11.1 運動控制系統數字控制的特點 290
11.2 運動控制系統主要環節的數字化實現 291
11.2.1 系統狀態量的數字檢測 291
11.2.2 數字濾波器 295
11.2.3 函數發生器 296
11.2.4 數字控制器 298
11.3 基于DSP的運動控制系統 303
11.3.1 TMS320F28XX實現異步電動機矢量控制 303
11.3.2 TMS320實現異步電動機直接轉矩控制 306
11.4 基于矢量控制系統的增量調試 310
習題與思考題 313
第12章 智能運動控制系統 314
12.1 交流電動機的非線性與智能控制方法 314
12.2 基于速度觀測器的異步電動機模糊自適應反演控制 316
12.3 智能控制在運動控制系統中的應用 322
12.3.1 模糊控制在運動控制系統中的應用 323
12.3.2 神經網絡控制在運動控制系統中的應用 332
12.3.3 模糊神經網絡在運動控制系統中的應用 337
習題與思考題 342
參考文獻 343
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