電氣自動控制原理與系統(tǒng)（第3版）

前言

第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念1

第一節(jié)開環(huán)控制與閉環(huán)控制1

第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類3

第三節(jié)對控制系統(tǒng)的性能要求7

第四節(jié)研究自動控制系統(tǒng)的基本方法9

小結(jié)10

思考題與習(xí)題10

第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型12

第一節(jié)數(shù)學(xué)模型簡介12

第二節(jié)典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及其功能

框圖18

第三節(jié)框圖24

第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)32

小結(jié)34

思考題與習(xí)題35

第三章自動控制系統(tǒng)的時域分析法37

第一節(jié)概述37

第二節(jié)一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析38

第三節(jié)二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析41

第四節(jié)二階系統(tǒng)欠阻尼單位階躍響應(yīng)

性能指標(biāo)45

第五節(jié)二階系統(tǒng)擾動階躍響應(yīng)分析47

第六節(jié)自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析49

第七節(jié)自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析53

小結(jié)58

思考題與習(xí)題58

第四章自動控制系統(tǒng)的頻率分析法61

第一節(jié)頻率特性的基本概念61

第二節(jié)典型環(huán)節(jié)的伯德圖63

第三節(jié)控制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖的繪制71

第四節(jié)對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)與穩(wěn)定裕量73

第五節(jié)典型系統(tǒng)的開環(huán)伯德圖與頻域

指標(biāo)76

第六節(jié)開環(huán)頻率特性與階躍響應(yīng)之間

的關(guān)系81

小結(jié)84

思考題與習(xí)題84

第五章自動控制系統(tǒng)的伯德圖校正88

第一節(jié)自動控制系統(tǒng)校正的基本概念88

第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法94

第三節(jié)預(yù)期開環(huán)頻率特性校正及仿真98

小結(jié)105

思考題與習(xí)題105

第六章直流相控調(diào)速系統(tǒng)107

第一節(jié)概述107

第二節(jié)單閉環(huán)轉(zhuǎn)速有靜差調(diào)速系統(tǒng)107

第三節(jié)單閉環(huán)轉(zhuǎn)速無靜差調(diào)速系統(tǒng)112

第四節(jié)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)114

第五節(jié)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)119

第六節(jié)直流相控調(diào)速系統(tǒng)仿真128

小結(jié)130

思考題與習(xí)題131

第七章直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)134

第一節(jié)概述134

第二節(jié)直流脈寬調(diào)制電路134

第三節(jié)直流脈寬調(diào)速控制系統(tǒng)138

第四節(jié)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實例142

第五節(jié)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)仿真145

小結(jié)147

思考題與習(xí)題148

第八章異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)149

第一節(jié)概述149

第二節(jié)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的基本概念150

第三節(jié)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)151

第四節(jié)利用電動機的自身結(jié)構(gòu)調(diào)速154

第五節(jié)異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)仿真156

小結(jié)158

思考題與習(xí)題159

第九章異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)160

第一節(jié)串級調(diào)速原理160

第二節(jié)能量傳遞關(guān)系及串級調(diào)速系統(tǒng)

分類161

第三節(jié)串級調(diào)速系統(tǒng)的基本特性163

第四節(jié)具有雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速

系統(tǒng)165

第五節(jié)雙饋串級調(diào)速系統(tǒng)169

第六節(jié)異步電動機串級調(diào)速系統(tǒng)仿真170

小結(jié)172

思考題與習(xí)題172

第十章異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)173

第一節(jié)概述173

第二節(jié)變頻調(diào)速的基本控制方式和機械

特性173

第三節(jié)變壓變頻裝置及其基本控制

方式178

第四節(jié)SPWM變壓變頻器180

第五節(jié)轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)185

第六節(jié)轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變壓變頻

調(diào)速系統(tǒng)186

第七節(jié)異步電動機矢量控制調(diào)速系統(tǒng)189

第八節(jié)異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速

系統(tǒng)194

第九節(jié)異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真197

小結(jié)201

思考題與習(xí)題202

第十一章位置隨動控制系統(tǒng)203

第一節(jié)概述203

第二節(jié)位置檢測裝置204

第三節(jié)步進電動機位置隨動控制系統(tǒng)207

第四節(jié)直流伺服電動機位置隨動控制

系統(tǒng)211

第五節(jié)交流伺服電動機位置隨動控制

系統(tǒng)215

第六節(jié)位置隨動控制系統(tǒng)仿真218

小結(jié)219

思考題與習(xí)題220

附錄221

附錄A常用文字符號221

附錄BLaplace變換224

附錄C雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計方法225

附錄DMATLAB 在自動控制原理中

的應(yīng)用231

參考文獻2442100433B

本書是在保持《電氣自動控制原理與系統(tǒng) 第2版》特色的基礎(chǔ)上進行更新和修訂的。全書包括自動控制原理部分與自動控制系統(tǒng)部分。自動控制原理部分以工程預(yù)期模型和性能指標(biāo)、頻率分析法分析、典型系統(tǒng)動靜態(tài)性能、工程校正方法為主線組織教材結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，直接使用開環(huán)頻率指標(biāo)，應(yīng)用預(yù)期開環(huán)頻率特性校正自動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)部分始終貫穿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件、性能指標(biāo)、系統(tǒng)參數(shù)確定與調(diào)試、實例和仿真分析主線，強化交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。 本書第 一章～第五章為經(jīng)典的線性自動控制原理，第六章、第七章為直流相控調(diào)速系統(tǒng)和直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，第八章～第十章為異步電動機交流調(diào)速系統(tǒng)，第十一章為位置隨動控制系統(tǒng)。 本書充分體現(xiàn)“以能力培養(yǎng)為本，以應(yīng)用為核心”的原則，做到理論聯(lián)系實際，圖文并茂、應(yīng)用性強。 本書內(nèi)容可作為一門課程開設(shè)，也可分開作為“自動控制原理”和“自動控制系統(tǒng)”兩門課程開設(shè)，自動控制系統(tǒng)部分的內(nèi)容相對獨立，便于不同專業(yè)選用。書中各種控制系統(tǒng)的實例及仿真分析可用于對學(xué)生相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。

本書可作為應(yīng)用型本科、高職高專、自學(xué)考試和成人高等教育的自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機電一體化專業(yè)教材，也可供從事電氣自動化的工程技術(shù)人員參考。

本書是在2007年出版的普通高等教育國家精品教材、普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材《自動控制原理與系統(tǒng)》（第3版）的基礎(chǔ)上進行更新和修訂的。全書分為兩篇，第1篇為自動控制原理，它包括系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、分析系統(tǒng)性能的常用方法、系統(tǒng)性能分析和改善系統(tǒng)性能的途徑，以及MATLAB在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。第2篇為自動控制系統(tǒng)，它包括直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動系統(tǒng)和MATLAB/SIMULINK系統(tǒng)仿真，以及實際系統(tǒng)的分析與調(diào)試。本書第4版修訂時，保持原書獲得好評的特色，以自動控制原理作為分析工具，自動控制系統(tǒng)作為分析對象，圍繞系統(tǒng)性能分析和改善系統(tǒng)性能途徑，貫穿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵部件、系統(tǒng)參數(shù)確定、仿真與調(diào)試，理論聯(lián)系實際。本書修訂中，對直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)進行了較大幅度的更新，使其更加符合科技發(fā)展與工程實際。本書可作為普通本科、應(yīng)用型本科、高職高專自動化類專業(yè)、電氣類專業(yè)、機電一體化專業(yè)教材。本書可作為一門課程開設(shè)，也可分作為《自動控制原理》和《自動控制系統(tǒng)》兩門課程開設(shè)。書中各種控制系統(tǒng)的實例及仿真分析可用于對學(xué)生相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。本書也可供從事電氣自動化的工程技術(shù)人員參考。本書先后獲得第二屆全國高校機電類教材一等獎、機械工業(yè)部科技進步三等獎、普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材、2007年度普通高等教育國家精品教材。

前言

第1 篇　自動控制原理

第1 章　自動控制系統(tǒng)概述 2

1. 1　引言 2

1. 2　開環(huán)控制和閉環(huán)控制 3

1. 2. 1　開環(huán)控制系統(tǒng) 3

1. 2. 2　閉環(huán)控制系統(tǒng) 4

1. 3　自動控制系統(tǒng)的組成 6

1. 4　自動控制系統(tǒng)的分類 10

1. 4. 1　按輸入量變化的規(guī)律分類 10

1. 4. 2　按系統(tǒng)傳輸信號對時間的關(guān)系

分類 10

1. 4. 3　按系統(tǒng)的輸出量和輸入量間的

關(guān)系分類 11

1. 4. 4　按系統(tǒng)中的參數(shù)對時間的變化

情況分類 11

1. 5　自動控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 11

1. 5. 1　系統(tǒng)的穩(wěn)定性 11

1. 5. 2　系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 12

1. 5. 3　系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo) 12

1. 6　研究自動控制系統(tǒng)的方法 14

小結(jié) 14

思考題 15

習(xí)題 15

第2 章　拉普拉斯變換及其應(yīng)用 18

2. 1　拉氏變換的概念 18

2. 2　拉氏變換的運算定理 21

2. 3　拉氏反變換 22

2. 4　應(yīng)用拉氏變換求解微分方程 23

小結(jié) 24

習(xí)題 24

第3 章　自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 25

第4 章　分析自動控制系統(tǒng)性能常用的方法 54

第5 章　自動控制系統(tǒng)的性能分析 89

第6 章　自動控制系統(tǒng)的校正(改善系統(tǒng)性能的途徑) 126

第2 篇　自動控制系統(tǒng)

第7 章　直流調(diào)速系統(tǒng) 153

第8 章　交流調(diào)速系統(tǒng)197

第9 章　位置隨動系統(tǒng)227

第10 章　自動控制系統(tǒng)的分析、

調(diào)試及維護維修251

附錄 266

附錄A　常用文字符號 266

附錄B　自動控制技術(shù)術(shù)語的中、英名詞

對照 269

參考文獻 278 2100433B

內(nèi)容簡介

《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》是中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材《電氣自動控制系統(tǒng)》(張濤主編，高等教育出版社2002年出版)的修訂版，是在第1版的基礎(chǔ)上根據(jù)新形式下的教學(xué)需求、課程改革成果和相關(guān)新技術(shù)、新國標(biāo)等進行修訂的?！峨姎膺\行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》沿用第1版的內(nèi)容框架結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)近年來中職生源情況的變化，突出“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向、以能力為本位”的職業(yè)教育辦學(xué)理念，修訂時堅持以學(xué)生為本，降低難度。 《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》主要內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識及典型環(huán)節(jié)，單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，交流調(diào)速系統(tǒng)，變頻器，異步電動機的電壓-頻率調(diào)速系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)...(展開全部) 《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》是中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材《電氣自動控制系統(tǒng)》(張濤主編，高等教育出版社2002年出版)的修訂版，是在第1版的基礎(chǔ)上根據(jù)新形式下的教學(xué)需求、課程改革成果和相關(guān)新技術(shù)、新國標(biāo)等進行修訂的。《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》沿用第1版的內(nèi)容框架結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)近年來中職生源情況的變化，突出“以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向、以能力為本位”的職業(yè)教育辦學(xué)理念，修訂時堅持以學(xué)生為本，降低難度。 《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》主要內(nèi)容包括：自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識及典型環(huán)節(jié)，單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，交流調(diào)速系統(tǒng)，變頻器，異步電動機的電壓-頻率調(diào)速系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)等?！峨姎膺\行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》在修訂時選材較新、資料豐富，與實際應(yīng)用結(jié)合緊密；結(jié)構(gòu)合理，章節(jié)明晰；重點明確寫出，難點深入淺出、注意循序漸進；習(xí)題題量、難度適中，適于教學(xué)使用。 《電氣運行與控制專業(yè)中等職業(yè)教育國家規(guī)劃教材·電氣自動控制系統(tǒng)(第2版)》可作為中等職業(yè)學(xué)校電氣運行與控制專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，還可以作為從事電氣自動控制技術(shù)行業(yè)的工人和短期培訓(xùn)人員的培訓(xùn)和參考用書。2100433B