电力拖动与运动控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李宁，白晶，陈桂 编

图书标签:

• 电力拖动
• 运动控制
• 电力电子
• 电机控制
• 自动化
• 工业控制
• 驱动系统
• 控制工程
• 电力系统
• 智能控制

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040283143

版次：1

商品编码：11061866

开本：16开

出版时间：2009-12-01

页数：214

正文语种：中文

内容简介

《电力拖动与运动控制系统》定位明确、突出应用、内容充实新颖，与MATLAB紧密结合，增加 了各种调速器在工程实际中的应用实例。
《电力拖动与运动控制系统》 主要内容包括：直流电动机速度控制系统，交流调压调速系统，基于异步 电动机稳态数学模型的变压变频调速系统，高性能的异步电动机变频调速 系统，三相永磁同步伺服电动机控制系统，三相永磁无刷直流电动机控制 系统，位置控制系统，永磁同步电动机控制系统的DSP解决方案，伺服系统 动力学特性在机床加工工艺中的应用。
本书将基础理论与应用实例相结合，着重加强工程应用能力的培养， 适合作为高等院校自动化、电气工程及其自动化专业本科生教材，也可供 有关技术人员参考。

目录

第1章 绪论
1.1 微处理器引起的巨大变革
1.2 研究方向
1.3 本书主要内容
第2章 直流电动机速度控制系统
第3章 交流调压调速系统
第4章 基于异步电动机稳态数学模型的变压变频调速系统
第5章 高性能的异步电动机变频调速系统
第6章 三相永磁同步伺服电动机控制系统
第7章 三相永磁无刷直流电动机控制系统
第8章 位置控制系统
第9章 永磁同步电动机控制系统的DSP解决方案
第10章 伺服系统动力学特性在机床加工工艺中的应用
参考文献

《电力拖动与运动控制系统》 电力拖动与运动控制系统 本书旨在深入探讨电力拖动技术在现代工业生产和自动化领域中的核心地位，以及与之紧密相连的运动控制系统的设计、分析与应用。我们将从基础理论出发，逐步深入到复杂的系统构建与优化，为读者构建一个全面而系统的知识框架。 第一部分：电力拖动基础理论与核心技术 本部分将为读者打下坚实的理论基础，理解电力拖动系统的基本原理和关键组成部分。 第一章：电动机工作原理与分类 我们将详细介绍各类常用电动机的工作原理，包括直流电动机、交流异步电动机（鼠笼式和绕线式）以及同步电动机（永磁同步电动机、同步磁阻电动机等）。每一类电动机都将从其结构、电磁场分布、转矩产生机制、功率特性等角度进行深入分析。例如，在讨论直流电动机时，会详尽阐述电枢反应、换向过程以及不同励磁方式（他励、并励、串励、复励）对电机性能的影响。对于交流异步电动机，则会深入讲解其旋转磁场形成、转差率概念、转矩-转速特性曲线的推导与分析，并介绍提高其启动性能和运行效率的方法。同步电动机部分，会侧重于其恒速特性，并解释永磁同步电机在高性能驱动中的优势。 第二章：电力拖动系统的基本组成与特性 电力拖动系统并非仅仅是电动机本身，还包括电源、控制装置、传动机构以及被拖动负载。本章将对这些组成部分进行详细阐述。我们将分析不同电源（如交流电网、直流电源、变频电源）的特性及其对拖动系统的影响。控制装置部分，会初步介绍各种开关电器（接触器、断路器、继电器）和半导体器件（晶闸管、IGBT）在实现启停、调速、制动等基本功能中的作用。传动机构（如齿轮、皮带、连杆机构）的选型与设计原则也将有所涉及，重点关注其传动比、效率和对系统动力学特性的影响。被拖动负载的分析尤为重要，我们会介绍各种典型的负载特性（如恒转矩负载、恒功率负载、风机水泵类负载）及其对电动机选择和控制策略的影响。 第三章：电动机的电气制动与调速技术 制动和调速是电力拖动系统实现精确控制和满足工艺要求的关键。本章将深入探讨各种电气制动方式，包括能耗制动、再生制动和回馈制动，分析其原理、优缺点以及适用场合。例如，在讨论再生制动时，会结合电动机的功率流向分析，解释能量如何从负载回收到电源。在调速技术方面，我们将系统介绍传统调速方法，如直流电动机的电枢电压调速、串电阻调速，以及交流异步电动机的转子串电阻调速、转子串绕组串电阻调速等，分析这些方法的效率和控制精度。 第四章：电力电子技术在电力拖动中的应用 电力电子技术是现代电力拖动系统的核心驱动力。本章将详细介绍各种电力电子器件（如二极管、晶闸管、GTO、IGBT、MOSFET）及其组成的电路，重点关注它们在实现电能变换和控制方面的作用。我们将深入讲解整流电路、逆变电路、斩波电路以及变频器的基本工作原理。特别是对三相桥式不可控整流、可控整流电路，以及各种 PWM（脉冲宽度调制）逆变技术（如 SPWM、SVPWM）进行详细解析，揭示它们如何实现对电动机电压、电流和频率的精确控制，从而实现高效节能的驱动。 第二部分：运动控制系统设计与分析 本部分将聚焦于运动控制系统的理论、建模、设计与实现，强调其在自动化和机器人领域的重要性。 第五章：运动控制系统的基本概念与建模 运动控制系统是实现对机械部件精确位置、速度和加速度进行控制的系统。本章将介绍运动控制系统的基本组成，包括传感器、控制器、执行器（通常是电力拖动系统）以及被控对象。我们将详细阐述被控对象的数学建模方法，包括建立机械系统的动力学模型，考虑摩擦、惯量、弹性等因素。在此基础上，会介绍如何将这些物理模型转化为可用于控制器设计的传递函数或状态空间模型。 第六章：经典控制器设计与分析 控制器是运动控制系统的“大脑”，负责根据误差信号产生控制指令。本章将系统介绍经典的控制器设计方法，如比例（P）、积分（I）和微分（D）控制器，并着重讲解 PID 控制器的设计原则、参数整定方法（如 Ziegler-Nichols 方法、步响应法）以及其在克服稳态误差、提高动态响应方面的作用。我们还会探讨 P、PI、PID 等不同组合控制器的特点和适用范围，以及它们在抑制振荡、提高鲁棒性方面的考量。 第七章：现代控制理论在运动控制中的应用 随着科学技术的发展，现代控制理论为运动控制系统带来了更先进的解决方案。本章将介绍状态空间方法，包括状态观测器和状态反馈控制器的设计。我们会讲解如何利用线性二次型调节器（LQR）等优化方法来设计最优的反馈控制器，以实现系统性能的最优化。此外，还会初步介绍模型预测控制（MPC）等先进控制策略，揭示其在处理约束、预测未来行为方面的优势，尤其是在复杂多变量系统中的应用潜力。 第八章：传感器技术与运动反馈 精确的反馈是实现精确运动控制的基础。本章将深入介绍各种常用的运动传感器，包括位置传感器（如编码器、 Resolver、线性传感器、LVDT）、速度传感器（如测速发电机、陀螺仪）以及加速度传感器（如加速度计）。我们会详细分析各种传感器的基本原理、精度、分辨率、响应速度以及安装使用注意事项。特别会讲解增量式编码器和绝对式编码器的区别与应用，以及它们在不同场景下的优劣势。 第九章：伺服驱动器与高级运动控制 伺服驱动器是实现高性能运动控制的关键执行单元。本章将详细介绍伺服驱动器的内部结构和工作原理，包括其电力电子功率变换级、控制算法以及与上位控制器的通信接口。我们会深入讲解伺服系统中常用的控制模式，如位置控制、速度控制和力矩控制，以及它们之间的切换机制。此外，还会介绍一些高级的运动控制技术，例如： 柔性制造系统中的协同运动控制： 讨论多轴联动、轨迹规划以及同步控制等技术，如何实现复杂加工过程的自动化。 机器人运动控制： 介绍机器人关节的独立控制、整体动力学解耦以及视觉伺服等技术。 先进的补偿技术： 如前馈补偿、扰动观测与补偿，以进一步提高系统的动态性能和抗干扰能力。 自适应控制与智能控制： 探讨如何让控制器根据系统参数的变化或外部环境的干扰自动调整控制策略，以及模糊控制、神经网络控制等智能控制方法在运动控制中的应用。 第三部分：系统集成与工程实践 本部分将重点关注电力拖动与运动控制系统的实际应用，包括系统设计、调试、故障诊断以及在不同工业场景下的应用案例。 第十章：系统集成与接口技术 一个完整的运动控制系统需要各个子系统的协同工作。本章将详细介绍系统集成中的关键环节，包括硬件选型、模块化设计以及不同设备之间的接口通信。我们会重点讲解工业通信协议，如 RS-232/485、CAN 总线、Ethernet/IP、Profinet 等，以及它们在连接控制器、驱动器、传感器和其他自动化设备中的作用。此外，还会讨论嵌入式系统在运动控制中的应用，以及如何进行软硬件协同设计。 第十一章：系统调试、故障诊断与维护 高效的调试和维护是保证系统稳定运行的关键。本章将提供一套系统性的调试流程，从硬件连接检查到软件参数配置，再到动态性能测试。我们会详细讲解如何利用示波器、逻辑分析仪等工具进行信号分析，以及如何通过上位机软件对系统进行在线监控和参数调整。在故障诊断方面，将介绍常见的故障现象（如过载、过压、通信中断、位置跟踪误差增大等），分析其可能的原因，并提供相应的排查和处理方法。维护部分将强调预防性维护的重要性，包括定期检查、润耗材更换以及软件更新。 第十二章：典型工业应用案例分析 为了让读者更直观地理解电力拖动与运动控制系统的应用，本章将深入分析多个典型工业应用场景。例如： 数控机床： 分析数控机床中的多轴联动控制、高精度定位技术以及刀具补偿等。 工业机器人： 讲解机器人轨迹规划、力控示教、以及在装配、焊接、搬运等场景下的具体应用。 印刷与包装机械： 讨论高速、高精度同步控制在卷材处理、套准控制等方面的要求。 新能源汽车驱动系统： 介绍电动汽车电机控制、能量回收以及整车动力总成的协同控制。 伺服压机与注塑机： 分析伺服电机在实现精确压力、速度控制以及节能降耗方面的优势。 第十三章：未来发展趋势与挑战 本章将展望电力拖动与运动控制系统未来的发展方向。我们将探讨人工智能、大数据在系统优化、预测性维护以及自主决策中的应用，例如基于机器学习的自整定控制器，或者利用大数据分析来优化生产节拍。此外，还会讨论物联网（IoT）技术如何赋能设备的互联互通，实现远程监控和协同控制。同时，也会分析该领域面临的挑战，如更高性能、更低成本、更高可靠性、更强环境适应性以及更严格的安全和能效法规等。 本书特色： 理论联系实际： 既有扎实的理论基础，又紧密结合工程实践。 内容全面深入： 涵盖了电力拖动和运动控制的各个方面，从基础到高级。 图文并茂： 包含大量原理图、系统框图、波形图和实际应用照片，便于理解。 工程化视角： 强调系统设计、调试、维护等实际工程问题。 本书适合于从事电力拖动、运动控制、自动化工程、机器人技术、机械电子工程等领域的工程技术人员、科研人员以及高等院校相关专业的师生阅读。通过本书的学习，读者将能够系统地掌握电力拖动与运动控制系统的理论知识，并具备独立进行系统设计、分析和应用的能力。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对新兴技术充满好奇的学习者，而这本书正好满足了我探索未知的欲望。我一开始对“电力拖动”这个概念并没有太多概念，但随着阅读的深入，我发现它实际上是我们生活中许多自动化设备背后默默工作的核心。这本书用一种非常易于理解的方式，讲解了电力拖动系统的基本组成、工作原理以及各种控制方法。我特别喜欢书中关于电机选择和驱动器配置的部分，它就像一本非常实用的“指南”，教会我如何根据不同的应用需求来选择合适的电机和驱动器，并理解它们之间的配合关系。书中也涉及了一些基础的控制理论，但作者将其解释得非常生动，即使是我这样的非专业人士，也能够大致理解其逻辑。最让我惊喜的是，书中还提到了许多实际的应用案例，例如工业机器人、数控机床等，这些案例让我能够将书本上的知识与现实世界联系起来，感受到技术的力量。总的来说，这本书为我打开了一个全新的认知领域，让我对现代工业自动化有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

这是一本真正能够激发思考的著作。我尝试阅读时，并没有抱着解决某个具体技术难题的目的，而是希望能够对电力拖动和运动控制系统有一个更宏观、更深入的认识。这本书的魅力就在于，它能够带领读者从最基本的电磁原理出发，逐步构建起对复杂系统的理解。我尤其欣赏书中对系统建模和仿真的章节，它详细介绍了如何利用数学工具来描述和分析系统的动态行为，并展示了如何通过仿真来预测系统的性能并优化设计。这对于理解系统设计的逻辑以及可能出现的各种问题非常有帮助。此外，作者在探讨不同控制策略时，也并非简单罗列，而是着重分析了各种策略的优缺点，以及它们在不同工况下的适用性。这种批判性的分析，让我能够更清晰地认识到，不存在万能的解决方案，而是需要根据具体的需求和约束条件来选择最合适的控制方法。书中的一些讨论，甚至触及到了未来技术的发展方向，例如人工智能在运动控制中的应用前景，这让我对这个领域充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻，对于那些希望在电力拖动与运动控制领域深耕的研究人员和高级技术人员来说，它提供了一个坚实的研究基础和丰富的实践指导。作者在书中对系统集成、干扰抑制以及可靠性工程等关键问题进行了深入的探讨，这对于确保复杂运动控制系统的稳定运行至关重要。我尤其看重的是书中对故障诊断和安全机制的论述，这部分内容对于保障设备和人员的安全具有不可替代的作用。书中对最新的技术趋势，如新能源汽车的电机控制技术、伺服系统的发展以及智能制造中的相关应用，也有涉及，这为我们把握行业发展方向提供了有益的参考。此外，作者在书中对于参考文献的引用也非常严谨，可以帮助读者进一步深入研究相关领域。整体而言，这本书不仅是一本技术手册，更是一部充满洞察力的学术著作，能够帮助读者建立起对电力拖动与运动控制系统更全面、更深入的理解。

评分☆☆☆☆☆

对于长期从事自动化控制领域的工程师来说，这本书无疑提供了一个非常全面的视角来审视电力拖动与运动控制这一核心技术。我特别欣赏其中对不同类型电机（如直流电机、交流感应电机、永磁同步电机等）的详细对比分析，不仅阐述了它们的结构特点和工作原理，更深入探讨了在特定应用场景下选择哪种电机更为高效、可靠。书中关于高级控制算法的部分，如PID控制的优化、模糊逻辑控制的应用、甚至一些基于模型预测的先进控制方法，都进行了相当深入的讨论，并且结合了大量的仿真和实验数据来验证其有效性。让我印象深刻的是，作者并没有仅仅停留在理论层面，而是将这些理论与实际的工程问题紧密结合，例如如何解决电机过载、如何提高系统的动态响应速度、如何降低能耗等，都提供了切实可行的解决方案和思路。这种理论与实践相结合的写作方式，对于我们这些需要在实际工作中解决复杂工程问题的工程师来说，非常有价值。书中的图表和示意图也绘制得非常精良，能够清晰地展示复杂的系统结构和控制流程，使得理解更加直观。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是我最近读到的最令人惊喜的科技读物之一。尽管我并非电力工程的专业人士，甚至对“电力拖动”这个词汇都有些陌生，但这本书以一种非常引人入胜的方式打开了我的视野。作者似乎有着非凡的洞察力，能够将看似深奥的技术原理，通过生动形象的比喻和恰到好处的案例，展现在读者面前。我尤其喜欢其中关于电动机在不同工业场景下应用的部分，例如在重型机械的起重、精密仪器的定位，乃至我们日常生活中常见的电动汽车，都深刻地揭示了电力拖动系统背后所蕴含的智慧和复杂性。书中对各种控制策略的讲解，即使是初学者也能逐步理解其逻辑，这对我这样想了解技术如何在现实世界中发挥作用的读者来说，简直是及时雨。我原本以为会充斥着枯燥的公式和理论，但事实证明，这本书更像是一次精彩的科技探索之旅，让我对这个看似默默无闻却又至关重要的领域产生了浓厚的兴趣。作者的叙述方式非常接地气，避免了不必要的学术术语堆砌，而是侧重于解释“为什么”和“如何”，这极大地降低了阅读门槛，也让我能够更专注于理解核心概念。