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0绪论1

第一篇 直流调速系统6

1速度闭环控制的调速系统6

1．1速度闭环调速系统的组成及其静特性6

1．1．1反馈控制规律7

1．1．2限流保护——电流截止负反馈8

1．1．3速度闭环控制调速系统的动态数学模型及稳定性分析10

1．2无静差调速系统和积分、比例控制规律14

1．2．1积分调节器和积分控制规律14

1．2．2比例积分控制规律15

1．3电压负反馈电流补偿控制的调速系统15

1．3．1电压负反馈调速系统16

1．3．2电流正反馈和补偿控制规律17

1．3．3电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定性分析19

习题20

本章小结20

2多环控制的直流调速系统22

2．1双闭环系统的结构22

2．1．1直流电动机的理想启动特性22

2．1．2转速、电流双闭环调速系统的组成23

2．2转速、电流双闭环调速系统及其静特性24

2．2．1稳态结构图和静特性24

2．2．2各变量的稳态工作点和稳态参数计算25

2．3动态数学模型和动态分析26

2．3．1动态数学模型26

2．3．2启动过程分析28

2．3．3双闭环调速系统的启动过程的特点29

2．3．4动态性能和两个调节器的作用30

2．4．2带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理32

2．4转速、电流双闭环的超调及其抑制32

2．4．1问题的提出32

3可逆调速系统35

3．1可逆调速系统的基本结构和特点35

3．1．1电枢反接可逆线路35

3．1．2励磁反接可逆线路37

3．2有环流可逆调速系统37

3．2．1环流及其种类37

3．2．2自然环流可逆调速系统40

3．2．3可控环流可逆调速系统44

3．3无环流可逆调速系统47

3．3．1逻辑控制无环流可逆调速系统47

3．3．2错位控制无环流可逆系统49

本章小结52

习题53

4直流脉宽调速系统54

4．1脉宽调制变换器54

4．1．1不可逆PWM变换器54

4．1．2可逆PWM变换器56

4．2脉宽调速系统的开环机械特征59

4．3脉宽调速系统的控制电路60

4．3．1一种双极式脉宽调速系统的控制电路60

4．3．2 PWM集成电路63

4．4 PWM直流调速系统的制动过程66

4．5两类直流调速系统的比较66

本章小结66

习题67

第二篇 交流调速系统68

5电力变换电路68

5．1．1电力电子器件69

5．1电力变换电路基础69

5．1．2整流与逆变71

5．1．3电动状态与逆变状态72

5．1．4不可逆变流器与可逆变流器72

5．1．5变频器基本结构73

5．2交·交变频器73

5．2．1工作原理73

5．2．2整流与逆变状态74

5．2．3输出正弦波电压的调制方法74

5．3交·直·交变频器76

5．3．1电压型逆变器76

5．3．2电流型逆变器79

5．3．3 PWM电压型逆变器81

5．3．4 PWM电压型变频器的主电路83

5．4．1三电平PWM电压型逆变器基本结构85

5．4电平PWM电压型逆变器85

5．4．2三相三电平变频器的输出状态与波形86

本章小结87

习题87

6 PWM控制技术89

6．1 PWM控制89

6．1．1 PWM控制原理89

6．1．2单极性与双极性PWM模式90

6．1．3 SPWM控制91

6．1．4 PWM的调制方式93

6．1．5 SPWM波形的生成方法95

6．2 SPWM集成电路芯片97

6．2．1 HEF475297

6．2．2 SLE452099

6．3．1电流跟踪型PWM控制102

6．3跟踪型PWM控制102

6．3．3磁通跟踪型PWM控制104

6．3．2电压跟踪型PWM控制104

本章小结105

习题105

7 VVVF调速系统106

7．1交流调速系统的基本控制结构106

7．1．1转矩控制107

7．1．2速度控制107

7．1．3位置控制107

7．2交流调速的基本类型107

7．3异步电动机变频调速时机械特性109

7．3．1 U1/ω1为恒值（VVVF控制）的机械特性109

7．3．2 E1/ω1为恒值的机械特性110

7．3．3 E1/ω1为恒值的机械特性111

7．4．2 VVVF控制的基本结构112

7．4 VVVF控制112

7．4．1 VVVF控制的电压模式112

7．5转差频率控制113

7．5．1转差频率控制概念113

7．5．2转差频率控制规律114

7．5．3转差频率控制的基本结构114

7．6通用变频器115

7．6．1通用变频器的基本结构功能115

7．6．2通用变频器的控制方式118

7．6．3通用变频器的容量选择118

7．6．4通用变频器的功率因数119

7．6．5通用变频器的保护121

7．6．6通用变频器的外围设备123

本章小结124

习题125

8．1异步电动机等效电路变换126

8．1．1电机学中的等效电路126

8矢量控制技术126

8．1．2通用等效电路127

8．1．3不对黎T型等效电路128

8．2坐标变换129

8．2．1 3φ/α-β变换129

8．2．2 α-β/d-q变换130

8．2．3 3φ/d-q变换131

8．2．4 k/p变换132

8．3矢量控制异步电动机数学模型133

8．3．1矢量控制的思路133

8．3．2异步电机二轴理论134

8．4．1直接型矢量控制139

8．4矢量控制类型139

8．4．2间接型矢量控制140

8．4．3矢量控制原理142

8．5矢量控制系统142

8．5．1电流源驱动异步电动机矢量控制系统142

8．5．2电压源驱动异步电动机矢量控制系统143

8．5．3采用直流控制环的异步电动机矢量控制系统144

8．6无速度传感器矢量控制系统145

8．6．1速度推算与矢量控制各自独立进行145

8．6．2速度推算与矢量控制同时进行145

8．7无电压、速度传感器矢量控制系统146

8．8基于磁通观测器的矢量控制系统147

8．8．1异步电动机数学模型147

8．8．2控制器数学模型148

8．9．1异步电机参数计算150

8．9矢量控制的参数计算150

8．9．2矢量控制系统励磁电流指令值？的计算151

8．10数字控制系统算法153

8．10．1基本算法153

8．10．2 P1控制器算法153

8．10．3矢量控制系统的控制器参数算法154

8．10．4控制器输出指令值的计算155

本章小结156

习题157

9直接转矩控制（DTC）技术159

9．1直接转矩控制机理159

9．2定子电压矢量与定子磁链160

9．2．1逆变器的开关状态和空间电压欠量160

9．2．2定子电压矢量对磁链和转矩的调节作用162

9．3．1 DTC系统的组成164

9．3直接转矩控制（DTC）系统164

9．3．2电磁转矩模型166

9．3．3定子磁链模型166

9．4无速度传感器直接转矩控制168

9．5直接转矩控制与矢量控制的比较169

本章小结170

习题171

10同步电动机矢量控制技术173

10．1永磁同步电动机矢量控制173

10．1．1传子磁链与电磁转矩174

10．1．2矢量控制174

10．1．3矢量控制系统176

10．2直流励磁凸极同步电动机矢量控制178

10．2．1同步电动机变频调速分类178

10．2．2可控励磁凸极同步电动机矢量控制179

习题181

本章小结181

第三篇 伺服系统与机器人控制初步186

11执行电动机及其驱动装置186

11．1有刷水磁直流电动机186

11．1．1永磁材料概述187

11．1．2有刷水磁电动机及其特性187

11．1．3有刷水磁直流电动机的驱动190

11．2无刷电动机191

11．2．1无刷直流电动机192

11．2．2无刷同步电动机198

11．3步进电动机及其驱动装置201

11．3．1步进电动机的结构和工作原理202

11．3．2步进电动机的驱动和控制技术207

11．4其他特种电动机211

11．4．1力矩电动机212

11．4．2直线电动机214

习题219

12运动控制系统中的测量技术220

12．1位置的测量220

12．1．1电位器221

12．1．2增量式光电旋转编码器221

12．1．3绝对旋转编码器223

12．1．4直线式光电编码器225

12．1．5旋转变压器和感应同步器230

12．2速度（转速）的测量236

12．2．1直流测速发电机236

12．2．2交流测速发电机239

12．2．3基于脉冲信号的数字测速方法239

12．3转矩的测量244

12．3．1基于应变片的转矩测量244

12．3．2基于磁性齿轮的转矩测量245

12．3．3基于变压器的测量方法246

12．4霍尔电压电流传感器246

习题249

13运动系统的控制技术250

13．1连续运动轨迹插补原理251

13．1．1脉冲增量插补原理251

13．1．2数据采样插补原理258

13．2位置控制技术261

13．2．1步进电动机运动系统的有关控制技术261

13．2．2伺服电动机运动系统的位置闭环控制267

13．2．3多坐标轨迹控制技术276

13．3基于芯片和计算机的运动控制器设计280

13．3．1基于LM628的运动控制器280

13．3．2基于PC技术的运动控制器285

本章小结291

习题292

14液压、气动与机器人控制初步293

14．1液压与气压传动系统293

14．1．1液压传动的基本原理293

14．1．2液压传动的基本元件294

14．1．3液压伺服系统297

14．1．4气压传动系统299

14．2机器人运动控制技术301

14．2．1机器人的运动学问题302

14．2．2机器人的运动控制304

14．2．3机器人的行走306

14．2．4机器人计算机控制系统307

14．2．5近代控制技术在机器人中的应用展望309

参考文献310