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第1章 电气传动基础1

目录1

1.1 电气传动的动力学基础2

一、基本运动方程式2

二、转矩、飞轮矩的折算及实验测定3

三、电机的机械特性和负载转矩特性6

1.2 直流他励电机的机械特性及运行方法8

一、直流他励电机的机械特性8

二、直流他励电机的调速10

四、直流他励电机的制动13

三、直流他励电机的启动13

五、直流他励电机传动的动态特性17

1.3 异步电机的机械特性及运行方法23

一、异步电机的机械特性23

二、异步电机的调速27

三、异步电机的启动30

四、异步电机的制动30

习题与思考题32

一、旋转变流机组供电的直流调速系统34

第2章 直流调速系统34

2.1 直流开环调速系统34

二、晶闸管脉冲相位控制直流调速系统35

三、脉冲宽度调制直流调速系统44

四、直流开环调速系统的传递函数51

2.2 单闭环直流调速系统55

一、闭环调速系统常用调节器55

二、单闭环直流调速系统60

三、带电流截止负反馈的闭环调速系统67

四、闭环调速系统的设计69

2.3 多环直流调速系统75

一、转速、电流双闭环调速系统及其静特性75

二、转速、电流双闭环调速系统的动态性能78

三、三环控制的直流调速系统80

四、双域控制的直流调速系统82

2.4 晶闸管-电机闭环可逆调速系统84

一、有环流可逆调速系统84

二、可控环流的可逆调速系统87

三、逻辑无环流可逆调速系统89

2.5 闭环调速系统调节器的工程设计方法91

一、典型系统及性能分析92

二、调节器的工程设计方法100

三、转速、电流双闭环系统的设计103

习题与思考题112

第3章 异步电机变频调速系统115

3.1 异步电机多变量数学模型115

一、异步电机的基本方程（多变量数学模型）115

二、坐标变换118

三、异步电机在两相（α—β）静止坐标系上的数学模型122

四、异步电机在两相（d—q）旋转坐标系上的数学模型124

五、异步电机在两相（M—T）旋转坐标系上的数学模型126

3.2 变频器129

一、交—交变频器129

二、交—直—交变频器的基本类型和180°导通型与120°导通型逆变器131

三、电压正弦PWM逆变器135

四、电流正弦PWM逆变器139

五、磁通正弦PWM逆变器140

一、电压频率协调控制的变频调速系统145

3.3 标量控制的变频调速系统145

二、转差频率控制变频调速系统148

3.4 矢量变换控制变频调速系统153

一、矢量变换控制的基本思想153

二、矢量变换控制的基本方程式155

三、矢量变换控制变频调速系统156

四、转子磁链观测模型157

3.5 直接转矩控制变频调速系统159

一、电压空间矢量对电磁转矩的影响159

二、直接转矩控制的基本结构160

三、圆形磁链轨迹直接转矩控制变频调速系统162

四、定子磁链的观测模型165

习题与思考题168

第4章 同步电机变频调速系统169

4.1 同步电机的基本特征与运行特性169

一、同步电机的基本特征169

二、同步电机的运行特性170

三、同步电机的启动172

四、同步电机的调速173

一、转速开环恒压频比控制同步电机调速系统176

4.2 他控变频同步电机调速系统176

二、由交—交变频器供电的大型低速同步电机调速系统177

三、同步电机的矢量变换控制调速系统177

四、同步电机的多变量动态数学模型180

4.3 自控变频同步电机调速系统183

一、无换向器同步电机调速系统183

二、无刷直流电机调速系统187

习题与思考题196

一、伺服系统的组成197

5.1 伺服系统组成及其基本特征197

第5章 位置伺服系统197

二、伺服系统的分类198

三、伺服系统的控制方式199

四、伺服系统的性能指标200

5.2 伺服系统检测与信号转换207

一、伺服系统的位移检测207

二、伺服系统的信号转换电路215

三、自整角机／旋转变压器—数字转换器（SDC—RDC）222

四、数字—自整角机／旋转变压器转换器（DSC／DRC）225

5.3 伺服系统设计228

一、稳态设计229

二、动态补偿254

5.4 伺服系统设计举例273

一、火炮方位伺服系统设计273

二、坦克炮塔伺服系统设计276

5.5 伺服系统的电磁兼容性280

一、电磁干扰模型分析280

二、抑制电磁干扰的方法283

三、伺服系统电磁兼容设计291

一、可靠性特征量293

5.6 伺服系统的可靠性293

二、伺服系统的可靠性设计302

习题与思考题307

第6章 伺服系统的非线性控制309

6.1 伺服系统的干摩擦及其改善309

一、低速不平稳性310

二、减小低速跳动的措施312

6.2 传动间隙对伺服系统的影响及其补偿316

一、传动间隙对伺服系统性能的影响317

二、消除间隙影响的措施318

6.3 机械谐振对系统的影响及其补偿322

一、传动轴变形造成的机械谐振322

二、消除机械谐振的补偿措施325

6.4 伺服系统的非线性补偿328

一、非线性速度阻尼328

二、非线性积分器和非线性PI调节器330

三、多模控制技术331

6.5 伺服系统的重复控制332

一、重复控制原理332

二、重复控制系统的稳定性336

三、重复控制器设计337

6.6 伺服系统的滑模变结构控制338

一、二阶系统开关控制339

二、滑动模态341

三、伺服系统滑模控制器设计343

习题与思考题347

第7章 数字控制的伺服系统348

7.1 数字伺服系统结构348

7.2 伺服系统的数字控制器349

一、MCS-96系列单片机350

二、数字信号处理器351

7.3 模数转换和数模转换接口352

一、模／数转换器接口352

二、数／模转换器接口354

7.4 轴角编码及相关接口设计354

一、RDC接口电路设计354

二、DRC相关口电路设计360

7.5 数字PID控制器设计361

一、数字PID控制算法361

二、数字PID控制器算法的改进363

三、数字PID控制器的参数整定365

7.6 数字伺服系统的数据采集与滤波368

一、伺服系统的数据采集368

二、数字滤波方法369

7.7 全数字控制的交流永磁同步电机伺服系统371

一、永磁同步伺服电机的矢量控制策略373

二、基于TMS320的全数字化PMSM交流伺服系统374

附录378

参考文献383