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電機與運動控制系統(第2版） ( 簡體 字) |
| 作者：楊耕 羅應立 編著 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 37849
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
【不接受訂購】 |
| 出版日：2/19/2014 |
| 頁數：363 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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【不接受訂購】 | | ISBN：9787302344773 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：第2版前言
《電機與運動控制系統》第1版于2006年3月出版，主要用于自動化、電氣自動化等專業少學時的有關電機原理、電力拖動、運動控制系統的教學，并供相關工程技術人員參考。
如今，我國正在從一個經濟大國向經濟強國邁進； 世界范圍內能源和環境問題日益凸顯，新能源發電技術與產業日新月異； 電機拖動領域也正面臨許多新的技術挑戰，如車、船、飛機的全電化（electrification）、智能化等； 在大學專業教學中，培養知識融合和創新能力的需求與日俱增。為了適應新形勢的要求，我們完成了本書的第2版，希望繼續體現“少學時，重基礎，將電機原理與運動控制系統融為一體”的特色，以滿足時代發展對基本教學的要求。對第2版的體系以及內容改動的說明如下。
1. 依然保持第1版的“一個主題、兩條主線”體系。一個主題是運動控制系統或電力拖動控制系統，兩條主線分別是以電機為核心的能量變換裝置原理及外特性和運動控制系統的原理及其設計。與兩條主線相關的具體內容詳見第1版前言。為了便于由淺入深的學習，內容安排上分兩個步驟，先討論“直流電機及其控制系統”，再闡述“交流電機及其控制系統”。交流部分中，把同步電機原理及其控制單獨設立了一章。
2. 在具體內容的選擇上，繼續堅持“強筋健骨、刪繁就簡”的原則。例如，簡化了對電動機各種運行狀況的介紹、精簡了與《電力電子技術》課程相關的內容，強化了兩自由度控制、空間矢量概念、交流同步電動機原理與控制、工程設計方法等內容，新增了對“傳統的電機建模方法和現代的電機建模方法”要點的說明、“帶飽和的數字式PI調節器”、對時間相量的定義、多質量塊負載和汽車車輪負載特性、永磁同步機的典型轉子結構等內容。對于比較深入的內容，如有關交流電動機繞組的知識、空間電壓矢量調制方法、變頻電源驅動電機的其他問題等，在其標題前標注“*”號。
3. 改進知識點的展開方法，注意分散難點，注意這些知識點與前期課程相關知識的結合、與工程實際問題的結合。例如，對于“空間矢量”的概念和使用方法，有層次地在傳統的交流電機建模部分（5.2節）、空間電壓矢量調制方法（6.2.3節）以及在第7章的現代交流電機建模的內容中分別介紹； 對于異步電動機轉子磁鏈定向控制的思想，則在V/F控制（6.3節）以及7.1節和7.3節逐步深入地討論。
4. 本書力圖在概念介紹、數學推導中做到嚴謹、簡潔（如明確說明了空間矢量方法適用的條件等），但是，作者認為，教學中的一個重要內容是，使學生掌握相關知識的同時，理解物理概念與數學描述的關系，知識要點之間以及與體系的相互關系； 了解重點內容發明時的理論背景以及工程技術背景。因此，本書在重要章節的小結中力圖歸納出上述兩點內容。也建議在教學過程中省略一些數學推導、適當地深化這些要點。
5. 修改、補充了部分典型例題、習題以及彩色插圖等，以便學生深入理解核心內容或難點內容。在第4章∼第7章的習題中，強化了綜合性習題或仿真習題。我們還充實了參考文獻，使之包含近幾年出版的與本書內容相關的優秀文獻。
6. 考慮到本書的定位和學時數，沒有展開關于系統的數字控制技術的闡述，只是介紹了幾個典型的知識點，如帶飽和環節的數字式PI調節器、由數字控制器有限字長而產生的次諧波以及交流變換器死區的影響等。如果要學習運動控制系統數字控制的系統性知識，請參考近年國內外的其他專著。
作者建議，對于自動化專業本科64學時的教學，可重點講述第2章~第6章的核心內容、適當介紹7.1節、7.2節和7.3節的要點。而2.5節、4.6節、6.2.3節、6.3.4節和第7章可以作為本科生畢業設計的參考內容或作為碩士研究生相關課程的部分內容。
本書由清華大學楊耕教授、華北電力大學羅應立教授編著，由上海大學陳伯時教授主審。參加第2版部分工作的還有清華大學自動化系副教授耿華博士、肖帥博士、鄭重博士、奚鑫澤博士、李隆基碩士和潘淼碩士等。本書的大部分彩圖仍然采用羅應立教授課題組在第1版時完成的工作。
在本書第1版的使用以及第2版的編著過程中，得到了許多國內外同行和讀者的幫助。作者借此機會表示最誠摯的感謝。尤其感謝國內的陳伯時教授、黃立培教授、李發海教授、馬小亮教授、蘇文成教授、王兆安教授、鄔偉揚教授、徐文立教授、袁登科教授、張興教授、陳亞愛教授、竇曰軒教授，以及加拿大的吳斌教授、日本的金東海教授、松瀨貢規教授多年來對我的指導和幫助。感謝清華大學出版社王一玲女士團隊對我的鞭策以及對原稿的仔細審閱！感謝在清華大學自動化系楊耕課題組以及在羅應立課題組先后工作過的博士后、博士生和碩士生們，感謝他們為本書所做出的各種貢獻！
作者
2014年1月
第1版前言
基于清華大學教學改革的需求，將原自動化專業本科課程“電機與電力拖動”(64學時，內容： 直流電機、變壓器、交流電機原理、拖動基礎)和“運動控制系統”(48學時，內容： 直流、交流電機控制系統) 重組為新課“電力拖動與運動控制”。本書是為該課程服務的教科書。
本書的主要內容可歸納為一個主題和兩條主線。
一個主題： 運動控制系統或稱電力拖動控制系統。
在前期課程控制理論、計算機技術、數據處理、電力電子等課程的基礎上，學習以電動機為被控對象的控制系統，培養學生的系統觀念、運動控制系統的基本理論和方法、初步的工程設計能力和研發同類系統的能力。
兩條主線： 一是能量變換裝置原理和外特性，一是運動控制系統原理及其設計。
對于能量變換裝置，直流、交流電機等機電能量變換機器是本書討論的主要內容。主要教學目標是在講述直流、交流電動機原理的基礎上建立適應于不同控制目的電機的模型，討論其外特性。由于實現電氣能量形態變換的電力電子變換裝置已由前期課程“電力電子技術”完成，本書僅簡單復習所要用到的有關內容。
對于運動控制系統，知識點較多。本書在介紹直流、交流電動機速度控制系統的一般性知識的同時，重點討論了當今幾個具有典型意義的內容： 一個是以單輸入單輸出、線性系統為特征的直流電機轉速、電流雙閉環系統，另一個是以多輸入單輸出、非線性系統為特征的交流感應電機控制系統。在編寫中試圖體現控制理論與工程實踐的結合，同時注意建立基本的控制系統分析與綜合的概念和方法。
圍繞上述兩條主線，本書內容分為兩大部分：
1. 直流、交流電機等電磁能量變換裝置的原理及建模
由于大學工科普通物理、電路原理課程中大多不講述磁路的內容，所以第2章補充與電機原理有關的機電能量變換的基本內容，藉此為第3、5、7章的內容打下基礎。第3、5章的核心內容為電機的工作原理、外特性和靜態模型。
本書試圖從使用電機的角度安排和講述上述相關內容。同時，作者為基本原理的講解制作了大量多媒體動畫，以便高效率授課。
2. 直流、交流電機控制系統
第4章從直流控制系統入門，建立控制系統分析與設計的概念和方法。在講述閉環系統時，注意聯系線性控制理論，同時注意結合經典的工程設計概念和方法。
對于交流調速系統，第6章基于感應電機的穩態模型重點敘述了應用最廣的恒壓頻比(V/F)控制方法。第7章則著力于基于動態模型的高動態性能控制方法。7.2節首先建立鼠籠式感應電機多輸入多輸出的動態模型； 7.3節和7.4節著重說明實現轉矩控制的兩種策略： 以解耦為主要特征的轉子磁鏈定向控制和以定子磁鏈控制為特征的直接轉矩控制； 在7.5節則重點講述永磁同步電機的動態模型和轉矩、速度控制系統。
對于第4、5、6、7章的核心內容都設計了采用MATLAB仿真的例題或作業，對仿真時應注意的問題做了必要的說明。
在講述的順序上，試圖通過第3、4章的“直流電機及其控制系統”和第5、6、7章的“交流電機及其控制系統”兩個循環，使學生由淺入深地學習本課程的主要內容。
本書按64學時編寫。為了滿足多種需求，本書包含了比較全面的內容，而在次要章節前標注“*”以便于讀者選擇。作者建議，對于本科生重點講述第2、3、4、5、6章的核心內容，而將第2.5節、第4.6節和第7章作為碩士生課或本科生畢業設計的參考內容。
本書由清華大學楊耕教授、華北電力大學羅應立教授共同構思并主編。上海大學陳伯時教授為本書的結構提出了重要意見。第2章，第3.1、5.1、5.2節由華北電力大學羅應立教授負責編寫； 第5.3、5.4節由北京交通大學張和生副教授編寫。參加這部分編寫的還有華北電力大學的劉曉芳教授、王昊、馬波、王靖、康錦萍、張新麗等同志。第4章由陳伯時教授指導，由清華大學竇曰軒教授與楊耕教授編寫。其余各章節由楊耕教授編寫。與本書相關的動畫模型等由羅應立教授課題組完成，由陳希強、牛印鎖制作。清華大學王煥鋼博士、耿華博士、于艾和王云飛碩士等為書中的MATLAB內容做了設計和仿真。
上海大學陳伯時教授主審了本書，此外許多老師參加了審稿工作，在此謹致衷心的感謝。本書還參考了大量文獻，其中有以下具有代表性的著作，在此對有關作者謹表謝意。
(1) 陳伯時.電力拖動自動控制系統.(第3版).北京： 機械工業出版社，2003
(2) Leonhard W. Control of Electrical Drives.3rd ed.. Springer拟Verlag,2001
(3) Bimal K. Bose.Modern Power Electronics and AC Drives. Prentice Hall PTR Prentice拟Hall Inc.,2002
(4) P. C. Sen.Principle of Electric Machines and Power Electronics. John Wiley & Sons,Inc.,1997
(5) 李發海，陳湯銘等.電機學.北京： 科學出版社，1995
(6) 湯蘊璆，史乃.電機學.北京： 機械工業出版社，1999
為了在大約減少一半學時的條件下，精化原有的知識體系、融入該領域近年的成果，作者在以下幾個方面進行了大量的探索：
(1) 試圖編著好面向電機應用類專業的機電能量轉換裝置知識體系： 對選擇出的內容重新設計，由淺入深，力求避免知識塊的無序堆積。
(2) 對于控制系統部分，力圖體現與前期課程的結合、與工程實際的結合，注意由淺入深地揭示物理本質。
(3) 為了提高學習效率，設計、制作了大量多媒體動畫和綜合作業。例如，電機動畫課件不但用以描述電機的空間結構，而且試圖用以實現從電壓、電流到磁場再到輸出力矩這一能量轉換過程的動畫建模； 空間電壓矢量的動畫直觀地表述了脈沖電壓輸出與空間矢量以及基波電壓之間的對應關系。
(4) 對于交流電機控制系統中的一些前沿性的內容做了簡單的介紹，以便相關人員參考。
我們在第3次印刷時糾正了許多錯誤，但仍難免有錯誤與不足之處，殷切期望廣大讀者批評指正。
作者
2007年6月 |
內容簡介：本書是清華大學出版社2006年出版的《電機與運動控制系統》的第2版，以適應新形勢下對電機及控制系統的知識需求。
本書的主要內容有： (1)機電能量轉換的基本原理； (2)直流、交流電機基本工作原理、外特性及建模； (3)直流、交流電機傳動及其控制系統的原理、分析和設計方法。本書在體現知識的系統性、理論性和實用性的基礎上，突出了“少學時、重基礎，將電機原理與控制系統融為一體”的特色。
本書可作為大學自動化、電氣自動化專業的本科生教材，或相關或相鄰專業的研究生教材，也可供工程技術人員參考。
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目錄：第1章緒言
1.1教材背景
1.2教材的目的、內容體系以及學習要點
第2章機電能量轉換基礎
2.1電機中的能量轉換與磁路
2.1.1電機中能量轉換的兩個實例
2.1.2能量轉換裝置中的磁場與磁路
2.2磁場的建立
2.2.1安培環路定律及其簡化形式
2.2.2磁路的歐姆定律
2.2.3鐵心的作用和鐵心磁路的磁化特性
2.3電磁感應定律與兩種電動勢
2.3.1電磁感應定律
2.3.2變壓器電動勢與運動電動勢
2.4磁場儲能與電感
2.4.1磁場儲能與磁共能
2.4.2用電感表示磁場能量
2.5機電能量轉換與電磁轉矩
2.5.1典型的機電能量轉換裝置
2.5.2電磁力和電磁轉矩
2.6穩態交流磁路和電力變壓器分析
2.6.1穩態交流磁路分析
2.6.2電力變壓器的建模
本章習題
第3章直流電機原理和工作特性
3.1直流電機原理
3.1.1直流電機的用途、主要結構和額定值
3.1.2直流電機的基本工作原理
3.1.3直流電機的磁路和電樞繞組
3.1.4電樞電動勢與電磁轉矩
*3.1.5關于直流電機更多的基本知識
3.2電動機與拖動負載
3.2.1單軸電力拖動系統以及運動方程
3.2.2常見的負載特性
3.2.3電力拖動系統的穩定運行問題
3.3他勵直流電機的穩態方程和外特性
3.3.1他勵直流電機的穩態方程
3.3.2他勵直流電動機的機械特性
3.3.3他勵直流電機的功率關系
3.4他勵直流電動機的運行特征
3.4.1他勵直流電動機的起動和調速
3.4.2他勵直流電動機的典型運行
*3.5電動機機械特性與負載轉矩特性的配合
本章習題
第4章直流電動機調速系統
4.1可控直流電源及其數學模型
4.1.1直流調速系統常用可控直流電源
4.1.2可控直流電源的數學模型
4.2對調速系統的要求和開環系統的問題
4.2.1對調速系統的要求
4.2.2開環調速系統的性能和存在的問題
4.3轉速負反饋單閉環直流調速系統
4.3.1單閉環調速系統的組成及靜特性
4.3.2單閉環調速系統動態特性的分析和校正
4.3.3單閉環調速系統的限電流保護
4.4轉速、電流雙閉環調速系統
4.4.1雙閉環調速系統的組成及其靜特性
4.4.2雙閉環調速系統的起動和抗擾性能
4.5一種調速系統動態參數工程設計方法
4.5.1基本思路
4.5.2典型系統及其參數與性能指標的關系
4.5.3非典型系統的典型化
4.5.4工程設計方法在雙環調速系統調節器設計中的應用
*4.5.5具有輸出飽和環節的調節器設計
4.6抗負載擾動控制
4.6.1轉速微分負反饋控制
4.6.2基于擾動計算器的負載轉矩抑制
本章習題
第5章三相交流電機原理
5.1交流電機的基本問題以及基本結構
5.1.1本章的基本問題以及展開方法
5.1.2交流電機的主要類型及基本結構
5.2交流電機的磁動勢與電動勢
5.2.1電樞電流建立的磁場和磁動勢
5.2.2電樞繞組的感應電動勢
5.2.3分布繞組的磁動勢和電動勢
*5.2.4三相交流電動機建模方法討論
5.3異步電動機原理及特性
5.3.1異步電動機的穩態模型
5.3.2異步電動機的功率與轉矩
5.3.3異步電動機的機械特性
本章習題
第6章交流異步電動機恒壓頻比控制
6.1交流調速系統的特點和類型
6.1.1交流、直流調速系統的比較
6.1.2交流調速系統的分類
6.2電壓源型PWM變頻電源及控制方法
6.2.1變頻電源主電路的基本結構
6.2.2正弦波脈寬調制
*6.2.3空間電壓矢量調制
6.3異步電動機恒壓頻比控制
6.3.1恒壓頻比控制的基本原理
6.3.2基頻以下的電壓拟頻率協調控制
*6.3.3基頻以上的恒壓變頻控制
6.3.4系統構成與動靜態特性
*6.4變頻電源供電的一些實際問題
6.4.1與PWM 變頻電源相關的問題
6.4.2諧波引發的電動機轉矩波動問題
本章習題
第7章具有轉矩閉環的異步電動機調速系統
7.1坐標變換
7.1.1三相靜止坐標系——兩維正交靜止坐標系變換
7.1.2平面上的靜止坐標——旋轉坐標變換
7.2異步電動機的動態數學模型
7.2.1異步電動機的基本動態模型及其性質
7.2.2兩維正交靜止坐標系（αβ坐標系）上的數學模型
7.2.3兩維正交旋轉坐標系（dq坐標系）上的數學模型
7.3異步電動機按轉子磁鏈定向的矢量控制系統
7.3.1基本原理
7.3.2間接型矢量控制系統
*7.3.3直接型矢量控制系統
7.4異步電動機的直接轉矩控制系統
7.4.1直接轉矩控制系統的原理
7.4.2基本型直接轉矩控制系統
*7.4.3DTC特點分析以及一種新型DTC
本章習題
第8章同步電動機及其調速系統
8.1同步電動機原理和結構
8.1.1同步電動機基本原理回顧
8.1.2同步電動機的典型結構
8.2同步電動機的穩態模型和特性
8.2.1同步電動機的電磁關系
8.2.2同步電動機的功率、轉矩和功（矩）角特性
8.2.3同步電動機穩定運行的必要條件
8.3同步電動機的動態模型以及控制方法
8.3.1勵磁式同步電動機的動態模型
8.3.2勵磁式同步電動機的控制方法
8.4永磁同步電動機調速系統
8.4.1正弦波永磁同步電動機變頻調速系統
8.4.2梯形波永磁同步電動機的變頻調速系統
本章習題
附錄A專業術語中英文對照
附錄B本書所用符號一覽
參考文獻
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