电力拖动自动控制系统 第3版电子书

21世纪高等院校自动化专业系列教材 编审委员会

出版说明

第3版前言

常用符号表

第1章 绪论

1.1 电力拖动自动控制系统

1.1.1 电力拖动及其自动控制系统

1.1.2 电力拖动自动控制系统的基本组成

1.1.3 电力拖动自动控制系统的分类

1.2 电力拖动自动控制系统的特点

1.3 电力拖动自动控制系统的发展概况与发展趋势

第1篇 电力拖动直流调速系统

第2章 开/闭环控制的直流调速系统

2.1 开环控制的直流调速系统及其数学模型

2.1.1 晶闸管整流器-直流电动机调速系统

2.1.2 直流PWM变换器-直流电动机调速系统

2.1.3 开环直流调速系统的广义数学模型

2.2 闭环控制的直流调速系统

2.2.1 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

2.2.2 转速、电流双闭环直流调速系统的控制结构及相应的自动控制系统

2.2.3 他励直流电动机励磁闭环控制系统

2.2.4 直流电动机双域闭环控制系统（先升压后弱磁调速系统）

第3章 闭环直流调速系统的稳态分析

3.1 调速系统的稳态调速指标

3.1.1 转速控制的基本要求

3.1.2 稳态调速指标

3.2 单闭环直流调速系统的稳态分析

3.2.1 ASR为比例调节器时的转速单闭环直流调速系统稳态分析

3.2.2 ASR为PI调节器时的转速单闭环直流调速系统的稳态分析

3.3 转速、电流双闭环调速系统稳态分析

3.4 习题

第4章 闭环直流调速系统的动态分析

4.1 动态调速指标

4.1.1 跟随性能指标

4.1.2 抗扰性能指标

4.2 单闭环直流调速系统的动态分析

4.2.1 ASR为比例调节器时的单闭环直流调速系统的动态分析

4.2.2 ASR为PI调节器时的单闭环直流调速系统的动态分析

4.2.3 调节器设计

4.3 转速、电流双闭环直流调速系统的动态分析

4.3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的动态结构

4.3.2 转速、电流双闭环直流调速系统的动态过程分析

4.4 闭环直流调速系统的自适应控制

4.4.1 电流自适应调节器

4.4.2 转速自适应调速器

4.5 习题

第5章 可逆直流调速系统

5.1 晶闸管-电动机可逆调速系统（V-M可逆系统）

5.1.1 晶闸管-电动机可逆调速系统的基本结构

5.1.2 电枢可逆系统中的环流

5.1.3 有环流可逆调速系统

5.1.4 无环流可逆调速系统

5.2 直流PWM可逆调速系统

5.3 习题

第2篇 电力拖动交流调速系统

第6章 基于稳态数学模型的异步电动机调速控制系统

6.1 基于稳态数学模型的异步电动机调压调速控制系统

6.1.1 异步电动机调压调速控制原理

6.1.2 异步电动机调压调速的机械特性

6.1.3 异步电动机调压调速的功率消耗

6.1.4 异步电动机PWM调压调速控制系统

6.1.5 闭环控制的异步电动机调压调速控制系统分析

6.2 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速系统

6.2.1 基于稳态数学模型的异步电动机变压变频调速系统的控制方式

6.2.2 电力电子变频调速装置及其电源特性

6.2.3 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

6.2.4 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

6.2.5 异步电动机转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统

6.3 习题

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

7.1 矢量控制的基本概念

7.1.1 直流电动机和异步电动机的电磁转矩

7.1.2 矢量控制的基本思想

7.2 异步电动机在不同轴系上的数学模型

7.2.1 交流电动机的轴系与空间矢量的概念

7.2.2 异步电动机在静止轴系上的数学模型

7.2.3 坐标变换及变换矩阵

7.2.4 异步电动机在两相静止轴系上的数学模型

7.2.5 异步电动机在任意两相旋转轴系上的数学模型

7.2.6 异步电动机在两相同步旋转轴系上的数学模型

7.2.7 异步电动机在两相轴系上的状态方程

7.3 矢量控制系统的基本控制结构

7.3.1 转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统

7.3.2 异步电动机的其他两种磁场定向方法

7.4 转子磁链观测器

7.4.1 计算转子磁链的电流模型法

7.4.2 计算转子磁链的电压模型法

7.5 异步电动机矢量控制系统

7.5.1 具有转矩内环的转速、磁链闭环异步电动机直接矢量控制系统

7.5.2 转差型异步电动机间接矢量控制系统

7.5.3 无速度传感器矢量控制系统

7.6 具有双PWM变换器的矢量控制系统

7.7 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统

7.7.1 绕线转子异步电动机双馈调速系统

7.7.2 绕线转子异步电动机双馈矢量控制系统

7.8 抗负载扰动调速系统

7.9 异步电动机矢量控制系统仿真

7.10 习题

第8章 异步电动机直接转矩控制变压变频调速系统

8.1 概述

8.2 异步电动机直接转矩控制原理

8.2.1 直接转矩控制的基本思想

8.2.2 异步电动机定子磁链和电磁转矩控制原理

8.3 异步电动机DSC定子磁链为六边形直接转矩控制系统

8.3.1 直接自控制概念

8.3.2 异步电动机DSC直接转矩控制系统的基本结构

8.3.3 转矩计算单元（转矩观测模型）和定子磁链模型单元（定子磁链观测模型）

8.3.4 电压空间矢量选择（单元）

8.4 异步电动机DTC定子磁链为圆形直接转矩控制系统

8.5 无速度传感器直接转矩控制系统

8.6 直接转矩控制系统存在的问题及改进方法

8.6.1 直接转矩控制系统存在的主要问题

8.6.2 改善和提高直接转矩控制系统性能的方法

8.7 直接转矩控制仿真研究

8.8 习题

第9章 同步电动机变压变频调速系统

9.1 同步电动机变压变频调速的特点及基本类型

9.2 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

9.2.1 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

9.2.2 交-交变频同步电动机调速系统主电路晶闸管的换流

9.3 他控变频同步电动机调速系统

9.3.1 转速开环恒压频比控制的同步电动机调速系统

9.3.2 交-直-交型他控变频同步电动机调速系统

9.4 自控式变频同步电动机（无换向器电动机）调速系统

9.4.1 自控式变频同步电动机（无换向器电动机）调速原理及特性

9.4.2 自控式变频同步电动机调速系统

9.5 按气隙磁场定向的普通三相同步电动机矢量控制系统

9.5.1 普通三相同步电动机的多变量数学模型

9.5.2 按气隙磁场定向的三相同步电动机交-直-交变频矢量控制系统

9.6 正弦波永磁同步电动机变压变频调速控制系统

9.6.1 正弦波永磁同步电动机的物理模型

9.6.2 正弦波永磁同步电动机的数学模型

9.6.3 正弦波永磁同步电动机矢量控制系统

9.6.4 正弦波永磁同步电动机直接转矩控制系统

9.6.5 正弦波永磁同步电动机的弱磁控制及定子电流的最优控制

9.6.6 永磁同步电动机转子位置检测

9.7 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）变压变频调速控制系统

9.7.1 无刷直流电动机的基本组成

9.7.2 无刷直流电动机与永磁同步电动机的比较

9.7.3 无刷直流电动机调速系统

9.8 习题

第10章 交流调速系统的新型控制策略

10.1 交流电动机变压变频调速系统新型控制策略综述

10.2 异步电动机定子磁链轨迹控制

10.2.1 异步电动机定子磁链轨迹控制方法的提出

10.2.2 定子磁链轨迹控制的基本原理

10.2.3 定子磁链轨迹控制的闭环控制系统

10.3 电机控制系统的预测控制方法

10.3.1 模型预测控制及其基本原理

10.3.2 电力电子传动系统的模型预测控制

10.4 智能控制方法

10.4.1 异步电动机的神经网络模型参考自适应控制方法

10.4.2 异步电动机模糊控制方法

10.4.3 异步电动机的自适应模糊神经网络控制方法

第3篇 电力拖动伺服系统

第11章 伺服（随动）系统

11.1 伺服系统的基本组成及分类

11.1.1 伺服系统的基本组成

11.1.2 伺服系统的分类

11.2 伺服系统的控制结构及相应的控制系统

11.2.1 直流伺服系统广义被控对象的动态结构

11.2.2 交流伺服系统的控制结构及相应的控制系统

11.3 伺服系统的稳态分析

11.3.1 位置控制系统稳态分析及稳态性能指标

11.3.2 提高伺服系统精度的方法

11.4 伺服系统的动态分析和设计

11.4.1 单闭环伺服系统的动态分析和计算

11.4.2 双环伺服系统的动态分析与计算

11.4.3 交流伺服系统的动态分析和设计

11.4.4 提高伺服系统动态性能的方法

11.5 伺服系统应用

11.5.1 直流伺服系统

11.5.2 交流伺服系统

11.6 机器人中的伺服系统

11.6.1 机器人简述

11.6.2 工业机器人基本控制系统的组成

11.6.3 机器人关节伺服控制

11.6.4 机器人关节的力伺服控制

11.7 习题

第4篇 电力拖动自动控制系统数字化设计

第12章 电力拖动数字控制系统设计

12.1 引言

12.2 电力拖动数字控制系统的组成和特点

12.2.1 电力拖动数字控制系统的基本组成

12.2.2 电力拖动数字控制系统的基本特点

12.3 数字控制器设计与控制算法的实现

12.3.1 数字控制器的设计方法

12.3.2 离散化方法

12.3.3 数字PID调节器及其改进方法

12.3.4 基于极点配置与状态估计的数字控制系统设计

12.3.5 控制算法的实现

12.4 电力拖动自动控制系统全数字化设计

12.4.1 电力拖动自动控制系统数字化设计方法和步骤

12.4.2 电力拖动自动控制系统数字化设计总体方案确定

12.4.3 硬件设计——微处理器芯片的选择

12.4.4 软件设计

12.4.5 直流双闭环调速系统全数字化设计

12.4.6 异步电动机矢量控制系统数字化设计

12.5 习题

参考文献