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第1章 自动控制系统基础1

1.1 自动控制系统的发展1

1.2 自动控制系统的基本概念2

1.2.1 自动控制系统示例2

1.2.2 开环控制系统和闭环控制系统3

1.3 自动控制系统的分类及性能指标5

1.3.1 自动控制系统的分类5

1.3.2 自动控制系统的组成和常用术语6

1.3.3 对自动控制系统的一般要求7

1.3.4 自动控制系统的性能指标8

1.3.5 自动控制系统的分析方法9

本章小结9

习题110

第2章 自动控制系统的典型环节12

2.1 概述12

2.2 自动控制系统的典型环节12

2.2.1 比例环节(P)12

2.2.2 积分环节(I)14

2.2.3 比例积分环节(PI)16

2.2.4 微分环节(D)16

2.2.5 比例微分环节(PD)18

2.2.6 比例积分微分控制(PID)19

2.3 典型环节的单位阶跃响应20

2.3.1 典型输入信号20

2.3.2 典型环节的单位阶跃响应22

本章小结24

习题225

第3章 单闭环直流调速系统26

3.1 直流调速系统的基本概念26

3.1.1 直流电机的调速方案26

3.1.2 调速系统的稳态指标28

3.1.3 直流调速系统的供电方式31

3.1.4 开环 V-M 系统的机械特性33

3.2 有静差的单闭环直流调速系统34

3.2.1 转速负反馈有静差直流调速系统34

3.2.2 电压负反馈调速系统44

3.2.3 小容量有静差直流调速系统实例47

3.3 无静差调速系统50

3.3.1 积分调节器的作用51

3.3.2 比例积分调节器控制的物理过程及其实用电路51

3.3.3 无静差直流调速系统52

本章小结55

习题356

第4章 双闭环无静差调速系统57

4.1 电流、转速双闭环调速系统57

4.1.1 转速、电流双闭环调速系统的组成58

4.1.2 转速、电流双闭环双调速系统的工作原理60

4.1.3 转速、电流双闭环的调速系统的静特性61

4.1.4 各变量的稳态工作点和稳态参数计算61

4.2 转速、电流双闭环调速系统的动态性能62

4.2.1 转速、电流双闭环调速系统的启动特性分析62

4.2.2 转速电流双闭环调速系统的特点和 ASR、ACR 调节器的主要作用64

4.2.3 给定积分器的应用66

4.3 转速、电流双闭环调速系统的分析与调试69

4.3.1 自动控制系统调试的步骤69

4.3.2 自动控制系统的调试方法71

4.3.3 举例：总轴转动的自动调速系统74

4.3.4 自动控制系统的维护使用和故障检查78

本章小结80

习题481

5.1 可逆调速系统的电路84

5.1.1 可逆运行的概念84

第5章 直流可逆调速系统84

5.1.2 电枢可逆电路85

5.1.3 磁场可逆电路87

5.1.4 电枢可逆电路与磁场可逆电路的比较88

5.2 环流直流调速系统88

5.2.1 环流的概念及种类88

5.2.2 可控环流可逆调速系统90

5.3 逻辑无环流直流调速系统92

5.3.1 逻辑无环流可逆调速系统的组成92

5.3.2 逻辑无环流可逆调速系统的工作原理93

5.3.3 无环流逻辑控制器的组成94

本章小结99

习题599

第6章 直流脉宽调速系统101

6.1 脉宽调制变换器101

6.1.1 简单的不可逆 PWM 变换器101

6.1.2 可逆 PWM 变换器103

6.2 脉宽调速系统的控制电路108

6.2.1 PWM 驱动装置控制电路108

6.2.2 集成 PWM 控制器及微机控制 PWM 调速系统110

习题6114

本章小结114

第7章 交流调速系统116

7.1 交流调速系统概述116

7.1.1 交流调速系统的特点及发展趋势116

7.1.2 交流调速系统的类型118

7.2 交流异步电机的调压调速系统119

7.2.1 调压调速系统的工作原理119

7.2.2 调速的基本方法119

7.2.3 闭环控制的调压调速系统121

7.3.2 绕线式异步电机的串级调速系统124

7.3.1 绕线式异步电机的串电阻调速系统124

7.3 异步电机串级调速系统124

7.3.3 双闭环串级调速系统128

7.3.4 串级调速系统性能分析128

本章小结129

习题7130

第8章 变频器131

8.1 预备知识131

8.1.1 逆变器131

8.1.2 变频调速的工作原理137

8.2.1 交-交变频器138

8.2 交-交变频器和交-直-交变频器138

8.2.2 交-直-交变频器139

8.3 变频器的构成和原理139

8.3.1 主回路139

8.3.2 控制回路144

8.3.3 变频器的基本工作原理和控制方式145

8.4 变频器的基本类型和额定数据146

8.4.1 变频器的基本类型146

8.4.2 变频器的额定数据148

8.5.1 变频器类型的选用149

8.5 变频器的选用149

8.5.2 容量的选择151

8.5.3 变频器输出电压与输出频率的选择152

8.5.4 其他153

8.5.5 外围设备选择153

8.6 变频器的运行154

8.6.1 变频器的功能预置和操作面板154

8.6.2 变频器的功能156

8.6.3 功能预置的方法160

8.6.4 变频器的连接161

8.6.5 变频器的操作和运行165

8.7 变频器的维护169

8.7.1 日常维护169

8.7.2 定期维护169

本章小结172

习题8175

第9章 变频调速系统176

9.1 异步电机变频调速的控制方式和机械特性176

9.1.1 保持 U1/f1=常数的控制方式177

9.1.3 恒功率控制方式178

9.1.2 保持 E1/f1=常数的控制方式178

9.1.4 恒流控制方式179

9.1.5 变频调速时的机械特性179

9.2 变频调速系统中的主要控制环节180

9.2.1 给定积分器180

9.2.2 绝对值运算器182

9.2.3 函数发生器182

9.2.4 电压-频率转换器183

9.2.5 环形分配器183

9.2.6 脉冲功放及脉冲输出184

9.2.7 逻辑开关185

9.3 转速开环变频调速系统186

9.3.1 转速开环的电压型变频调速系统186

9.3.2 转速开环的电流型变频调速系统187

9.4 转速闭环转差率控制的变频调速系统188

9.4.1 转差频率控制的基本概念188

9.4.2 转差频率控制的规律189

9.4.3 转差频率控制的转速闭环变频调速系统190

9.4.4 系统存在的问题191

9.5.2 同步电机调速的基本原理192

9.5.1 同步电机与异步电机的性能区别192

9.5 同步电机变频调速系统简介192

本章小结197

习题9198

实验1 建立积分环节的数学模型199

实验2 直流调速系统参数测定实验200

实验3 单闭环有静差调速系统实验205

实验4 双闭环不可逆调速系统(用三相全控桥式供电)209

实验5 电流型异步电机变频调速系统实验214

实验6 三相异步电机的变频调速218

参考文献227