控制電機（第2版）

序

第2版前言

第1版前言

主要符號表

緒論 1

第1章直流伺服電動機 5

1.1概述 5

1.2直流伺服電動機的控制方式和運行

特性 6

1.3直流伺服電動機的動態(tài)特性 9

1.4特種直流伺服電動機 13

1.5直線直流電動機 16

思考題與習(xí)題 18

第2章交流感應(yīng)伺服電動機 19

2.1 兩相感應(yīng)伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點與

控制方式 19

2.2兩相感應(yīng)伺服電動機的理論分析 24

2.3兩相感應(yīng)伺服電動機的靜態(tài)特性 30

2.4兩相感應(yīng)伺服電動機的動態(tài)特性 36

2.5兩相感應(yīng)伺服電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

和性能指標(biāo) 39

2.6三相感應(yīng)伺服電動機及其矢量控制 42

思考題與習(xí)題 55

第3章無刷永磁伺服電動機 57

3.1概述 57

3.2無刷直流電動機 60

3.3正弦波永磁同步電動機及其矢量控制

伺服驅(qū)動系統(tǒng) 87

3.4無刷永磁伺服電動機與三相感應(yīng)伺服

電動機的比較 93

思考題與習(xí)題 95

第4章步進(jìn)電動機 97

4.1概述 97

4.2反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 98

4.3反應(yīng)式步進(jìn)電動機的靜態(tài)特性 l03

4.4反應(yīng)式步進(jìn)電動機的動態(tài)特性 l08

4.5 步進(jìn)電動機的其他類型及主要性能

指標(biāo) 115

4.6步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源 119

思考題與習(xí)題 123

第5章測速發(fā)電機 125

5.1概述 125

5.2直流測速發(fā)電機 l25

5.3感應(yīng)測速發(fā)電機 13l

5.4測速發(fā)電機的選擇及應(yīng)用舉例 l44

思考題與習(xí)題 145

第6章 自整角機 146

6.1概述 146

6.2控制式自整角機的工作原理 148

6.3控制式自整角機的差動運行 153

6.4控制式自整角機的性能指標(biāo) 154

6.5力矩式自整角機 l57

6.6直線自整角機 l60

6.7 自整角機的選擇和使用 l61

思考題與習(xí)題 163

第7章旋轉(zhuǎn)變壓器 164

7.1概述 164

7.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 165

7.3線性旋轉(zhuǎn)變壓器 171

7.4數(shù)字式旋轉(zhuǎn)變壓器 172

7.5旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差分析及主要技術(shù)

指標(biāo) 175

7.6多極旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器 177

思考題與習(xí)題 183

第8章超聲波電機 l84

8.1概述 l84

8.2超聲波電機的運動形成機理 185

8.3環(huán)形行波型超聲波電機 186

8.4行波型超聲波電機的驅(qū)動與控制 189

8.5其他類型的超聲波電機 191

8.6超聲波電機的應(yīng)用 193

思考題與習(xí)題 195

附錄 196

附錄A坐標(biāo)變換 196

附錄B三相感應(yīng)電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 20l

參考文獻(xiàn) 2062100433B

本書主要闡述自動控制系統(tǒng)中常用的各種控制電機的基本原理與工作特性，并介紹了控制電機的選用原則和使用方法。

第1章緒論

1.1控制電機、特種電機和傳統(tǒng)電機的區(qū)別

1.2控制電機與特種電機的種類

1.3控制電機與特種電機的應(yīng)用

1.4控制電機、特種電機與其控制系統(tǒng)的關(guān)系

第2章測速發(fā)電機

2.1直流測速發(fā)電機

2.1.1直流測速發(fā)電機的形式

2.1.2直流測速發(fā)電機的輸出特性

2.1.3直流測速發(fā)電機誤差原因及分析

2.2交流異步測速發(fā)電機

2.2.1交流異步測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與工作原理

2.2.2交流異步測速發(fā)電機的輸出特性

2.2.3交流異步測速發(fā)電機的主要技術(shù)指標(biāo)

2.3測速發(fā)電機的應(yīng)用

2.3.1位置伺服控制系統(tǒng)的速度阻尼及校正

2.3.2轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2.3.3自動控制系統(tǒng)的解算

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第3章自整角機

3.1自整角機的分類和結(jié)構(gòu)

3.1.1自整角機的分類

3.1.2自整角機的結(jié)構(gòu)

3.2控制式自整角機

3.2.1控制式自整角機的工作原理

3.2.2帶有差動發(fā)送機的控制式自整角機的工作原理

3.3力矩式自整角機

3.3.1力矩式自整角機的工作原理

3.3.2阻尼繞組

3.3.3力矩式自整角機的應(yīng)用

3.4自整角機的選擇與使用

3.4.1自整角機的特點

3.4.2自整機的選用

3.4.3使用注意事項

3.5自整角機測控系統(tǒng)應(yīng)用舉例

3.5.1雷達(dá)方位角測量系統(tǒng)組成

3.5.2自整角機的測角與控制

3.5.3軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的硬件設(shè)計

3.5.4軟件設(shè)計

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第4章旋轉(zhuǎn)變壓器

4.1旋轉(zhuǎn)變壓器的類型和用途

4.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器

4.2.1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

4.2.2正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

4.2.3正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器補償方法

4.3線性旋轉(zhuǎn)變壓器

4.3.1線性旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

4.3.2線性旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

4.4旋轉(zhuǎn)變壓器的使用

4.4.1工作方式

4.4.2旋轉(zhuǎn)變壓器的選擇和使用

4.4.3旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差

4.5旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用舉例

4.5.1旋轉(zhuǎn)變壓器在角度測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.5.2旋轉(zhuǎn)變壓器在解算裝置中的應(yīng)用

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第5章伺服電動機及其控制

5.1直流伺服電動機及其控制

5.1.1直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和分類

5.1.2直流伺服電動機的控制方式

5.1.3直流伺服電動機的穩(wěn)態(tài)特性

5.1.4直流伺服控制技術(shù)

5.2直流伺服電動機的應(yīng)用

5.2.1在位置控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.2.2在速度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.2.3在張力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.2.4在自動檢測裝置中的應(yīng)用

5.2.5基于DSP的直流伺服電動機系統(tǒng)

5.3異步伺服電動機及其控制

5.3.1異步伺服電動機的結(jié)構(gòu)與分類

5.3.2異步伺服電動機的控制

5.3.3異步伺服電動機的靜態(tài)特性

5.3.4異步伺服電動機和直流伺服電動機的性能比較

5.4異步伺服電動機的應(yīng)用

5.4.1在位置控制系統(tǒng)中的作用

5.4.2在檢測裝置中的應(yīng)用

5.4.3在計算裝置中的應(yīng)用

5.4.4在增量運動的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

5.5永磁同步伺服電動機及其控制

5.5.1永磁同步伺服電動機的結(jié)構(gòu)與分類

5.5.2永磁同步伺服電動機的工作原理

5.5.3永磁同步伺服電動機的穩(wěn)態(tài)性能

5.5.4永磁同步伺服電動機的數(shù)學(xué)模型

5.5.5永磁同步伺服電動機的矢量控制策略

5.6永磁同步伺服電動機系統(tǒng)設(shè)計

5.6.1永磁同步伺服電動機系統(tǒng)的理論設(shè)計

5.6.2永磁同步伺服電動機的DSP控制設(shè)計

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第6章步進(jìn)電動機及其驅(qū)動

6.1步進(jìn)電動機的分類及結(jié)構(gòu)

6.1.1步進(jìn)電動機的分類

6.1.2步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)

6.2反應(yīng)式步進(jìn)電動機的工作原理

6.2.1通電方式分析

6.2.2小步距角步進(jìn)電動機

6.2.3步進(jìn)電動機的基本特點

6.3反應(yīng)式步進(jìn)電動機的運行特性

6.3.1靜態(tài)運行特性

6.3.2動態(tài)運行特性

6.3.3主要性能指標(biāo)

6.4步進(jìn)電動機的驅(qū)動控制

6.4.1驅(qū)動控制器

6.4.2功率驅(qū)動電路

6.5步進(jìn)電動機的應(yīng)用

6.5.1用于電子計算機的外部設(shè)備

6.5.2用于數(shù)字程序控制系統(tǒng)

6.5.3用于點位控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第7章無刷直流電動機及其控制

7.1無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

7.1.1無刷直流電動機的基本結(jié)構(gòu)

7.1.2無刷直流電動機的工作原理

7.2無刷直流電動機的運行特性

7.2.1無刷直流電動機的基本方程

7.2.2無刷直流電動機特性分析

7.3無刷直流電動機的控制方法

7.3.1最簡控制方式

7.3.2調(diào)壓控制方式

7.3.3電流滯環(huán)PWM控制方式

7.3.4無刷直流電動機的四象限運行控制過程

7.4無刷直流電動機的無位置傳感器控制

7.4.1基于反電動勢過零點的轉(zhuǎn)子位置檢測

7.4.2續(xù)流二極管法

7.4.3基于反電動勢積分的轉(zhuǎn)子位置檢測

7.4.4基于反電動勢三次諧波的轉(zhuǎn)子位置檢測

7.4.5狀態(tài)觀測器法

7.4.6基于磁鏈函數(shù)的轉(zhuǎn)子位置檢測方法

7.5無刷直流電動機專用驅(qū)動控制集成電路

7.5.1MC33035

7.5.2EC302

7.6基于TMS320F2812 DSP的無刷直流電動機控制系統(tǒng)

7.6.1控制器方案設(shè)計

7.6.2控制器硬件設(shè)計

7.6.3控制器軟件設(shè)計

7.6.4系統(tǒng)應(yīng)用軟件總體結(jié)構(gòu)

7.6.5控制器系統(tǒng)控制策略

7.7無刷直流電動機轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法舉例

7.7.1無刷直流電機控制模型

7.7.2非換相區(qū)轉(zhuǎn)矩脈動形成原因分析

7.7.3換相區(qū)轉(zhuǎn)矩脈動形成原因分析

7.7.4非換相區(qū)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法

7.7.5換相區(qū)轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法

7.7.6實驗結(jié)果

7.8無刷直流電動機控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第8章開關(guān)磁阻電機及其控制

8.1開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

8.1.1SRD系統(tǒng)的基本構(gòu)成

8.1.2SR電動機的運行原理

8.1.3SRD系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的比較

8.2開關(guān)磁阻電動機的控制方式

8.2.1SR電動機的數(shù)學(xué)模型

8.2.2SRD系統(tǒng)的調(diào)速控制方式

8.2.3基于模糊控制算法的SRD系統(tǒng)控制方式

8.3SRD系統(tǒng)功率變換器

8.3.1功率變換器主電路

8.3.2SRD功率變換器設(shè)計實例

8.4開關(guān)磁阻電動機控制器

8.4.1控制器硬件設(shè)計

8.4.2SRD系統(tǒng)軟件設(shè)計

8.5開關(guān)磁阻發(fā)電機

8.5.1開關(guān)磁阻發(fā)電機的運行原理

8.5.2開關(guān)磁阻發(fā)電機系統(tǒng)的構(gòu)成

8.5.3開關(guān)磁阻發(fā)電機的控制策略

8.6開關(guān)磁阻電動機及其控制的發(fā)展

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第9章直線電動機

9.1直線電動機的基本結(jié)構(gòu)

9.2直線感應(yīng)電動機

9.2.1旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電機的基本工作原理

9.2.2直線感應(yīng)電動機的基本工作原理

9.3直線直流電動機

9.3.1永磁式直線直流電動機

9.3.2電磁式直線直流電動機

9.4直線同步電動機

9.5直線步進(jìn)電動機

9.6直線電動機的應(yīng)用

9.6.1作為直線運動的執(zhí)行元件

9.6.2用于機械加工產(chǎn)品

9.6.3用于信息自動化產(chǎn)品

9.6.4用于長距離的直線傳輸裝置

9.6.5用于高速磁懸浮列車

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第10章盤式電動機

10.1盤式電動機概況

10.2盤式直流電動機

10.2.1盤式直流電動機的結(jié)構(gòu)特點

10.2.2盤式直流電動機的基本電磁關(guān)系

10.3盤式同步電動機

10.4盤式電動機的發(fā)展

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

第11章超聲波電動機及其控制

11.1超聲波電動機概述

11.1.1超聲波電動機發(fā)展歷史

11.1.2超聲波電動機的特點

11.1.3超聲波電動機的分類

11.2行波型超聲波電動機

11.2.1行波型超聲波電動機的結(jié)構(gòu)特點

11.2.2行波型超聲波電動機的運行機理

11.2.3行波型超聲波電動機的驅(qū)動控制

11.3超聲波電動機的應(yīng)用

11.4超聲波電動機的發(fā)展方向

本章小結(jié)

思考題與習(xí)題

附錄A課程設(shè)計

A.1步進(jìn)電動機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

A.1.1設(shè)計背景

A.1.2設(shè)計要求

A.1.3設(shè)計原理

A.1.4分組說明

A.1.5設(shè)計報告說明

A.2永磁無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計

A.2.1設(shè)計背景

A.2.2設(shè)計要求

A.2.3設(shè)計原理

A.2.4分組說明

A.2.5設(shè)計報告說明

附錄B部分思考題與習(xí)題參考答案

參考文獻(xiàn)

《控制電機》共分五章，包括伺服電動機、測速發(fā)電機、自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器和步進(jìn)電動機。書后附有附錄，介紹了一些控制電機的有關(guān)特性和精度的測量方法。書中帶*號部分可作為選學(xué)內(nèi)容。和原試用教材《控制電機》相比，各章內(nèi)容都作了適當(dāng)調(diào)整，其中有較大變動的是第三章自整角機中刪去了dq0坐標(biāo)系統(tǒng)變換；第五章中充實了步進(jìn)電動機方面的內(nèi)容，其他小容量同步電動機部分歸并到“小功率電動機”課程中。

本書系統(tǒng)論述各種控制電機與特種電機的結(jié)構(gòu)原理、特性、應(yīng)用等，鑒于一些電機與其控制部分的不可分割性特點，本書對部分電機的控制系統(tǒng)也做了詳細(xì)介紹。

全書共分11章，包括緒論、測速發(fā)電機、自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器、伺服電動機及其控制、步進(jìn)電動機及其驅(qū)動、無刷直流電動機及其控制、開關(guān)磁阻電機及其控制、直線電動機、盤式電動機、超聲波電動機及其控制； 附錄中給出了兩個課程設(shè)計，以方便教學(xué)或?qū)嵺`訓(xùn)練。

本書可作為高等院校電氣工程及其自動化、機械設(shè)計及其自動化等機電類專業(yè)的本科生教材或參考用書； 也可作為相關(guān)科研院所及相關(guān)企業(yè)從事電氣自動化技術(shù)行業(yè)的工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材或參考用書。