自動控製元件及綫路（第5版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梅曉榕，柏桂珍，張卯瑞 著

圖書標籤:

• 自動控製
• 電子技術
• 電路分析
• 電氣工程
• 傳感器
• 執行器
• 控製係統
• 模擬電路
• 高等教育
• 教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030382672

版次：5

商品編碼：12223116

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育"十一五"國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：302

字數：483000

正文語種：中文

內容簡介

　　《自動控製元件及綫路（第5版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》從原理、結構和特性等方麵介紹自動控製係統常用的執行元件、傳感元件和功率放大元件。包括直流電機、異步電動機、步進電動機、小功率同步電動機、無刷直流電動機與交流伺服電動機、直綫電動機與超聲波電動機、鏇轉變壓器與感應同步器、測速發電機、編碼器、阻容感傳感器、熱電式傳感器、綫性功率放大器、脈寬調製型（PWM）放大器和晶閘管變流器、液壓元件、航天器中的姿態傳感器、微傳感器與微執行器。
　　《自動控製元件及綫路（第5版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》既講元件又講綫路，既講原理又講應用，既講靜特性又講動特性，既注意科學性又避免深奧的數學推導。
　　《自動控製元件及綫路（第5版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材》可作為高等學校自動化、探測製導與控製、機械設計製造及其自動化，飛行器設計與工程、飛行器製造工程等專業的教材，也可供科研人員、工程技術人員和高級技工參考。

內頁插圖

目錄

前言

緒論
0．1 控製元件的作用和分類
0．2 本書的主要內容
0．3 電磁學的基本概念與定律
0．4 運動控製係統的執行元件
習題

第一篇 電動機及其控製
第1章 直流電動機及其控製
1．1 直流電機及其基本結構
1．2 電機中的磁性材料
1．3 直流電機工作原理
1．4 電機磁場、電樞反應與換嚮
1．5 直流電動機的特性與控製方法
1．6 直流伺服電動機
1．7 直流力矩電動機
1．8 有限轉角直流力矩電動機
1．9 直流電動機的選擇
1．10 例題
習題
第2章 變壓器
2．1 變壓器的用途和結構
2．2 變壓器的理論基礎
2．3 等值電路和副邊的摺算值
習題
第3章 異步電動機及其控製
3．1 異步電動機的結構特點和工作原理
3．2 交流繞組磁場的分析
3．3 異步電動機的主要特性
3．4 三相異步電動機
3．5 兩相電動機
3．6 單相異步電動機
3．7 單相串勵電動機
3．8 電動機應用實例
習題
第4章 小功率同步電動機
4．1 同步電動機的構造和分類
4．2 永磁式同步電動機
4．3 磁阻同步電動機
4．4 磁滯同步電動機
4．5 電磁減速式同步電動機
習題
第5章 步進電動機及其控製
5．1 概述
5．2 磁阻式步進電動機的工作原理
5．3 磁阻式步進電動機的靜態特性
5．4 磁阻式步進電動機的運行特性
5．5 永磁式和混閤式步進電動機
5．6 步進電動機的驅動器
5．7 步進電動機的選擇
習題
第6章 無刷直流電動機與交流伺服電動機
6．1 無刷直流電動機的結構
6．2 位置傳感器
6．3 無刷直流電動機的工作原理
6．4 交流伺服電動機
6．5 無位置傳感器的無刷直流電動機
6．6 無刷直流電動機的應用
6．7 開關磁阻電動機
習題
第7章 直綫電動機與超聲波電動機
7．1 直綫直流電動機
7．2 直綫感應電動機
7．3 直綫步進電動機
7．4 超聲波電動機
習題

第二篇 測量元件
第8章 測量元件概述
8．1 測量元件的組成、作用和分類
8．2 測量元件的特性
習題
第9章 鏇轉變壓器與感應同步器
9．1 鏇轉變壓器
9．2 多極鏇轉變壓器
9．3 感應同步器
習題
第10章 測速元件及測速方法
10．1 直流測速發電機
10．2 異步測速發電機
10．3 由位移傳感器的脈衝信號求轉速
習題
第11章 編 碼器與光柵
11．1 編 碼器
11．2 光柵
習題
第12章 阻容感傳感器
12．1 電阻式傳感器
12．2 電感式傳感器
12．3 電容式傳感器
習題
第13章 熱電式傳感器
13．1 熱電偶
13．2 熱電阻
13．3 熱敏電阻
13．4 晶體管、集成電路型溫度傳感器
習題

第三篇 功率放大元件
第14章 功率放大器概述
14．1 電力電子器件簡述
14．2 功率放大器的類型和要求
14．3 綫性功率放大器
習題
第15章 脈寬調製型（PWM）放大器和晶閘管變流器
15．1 概述
15．2 電力電子器件的特性
15．3 電阻和電感負載電路的開關過程
15．4 PWM放大器輸齣級的工作原理
15．5 PWM放大器的特性
15．6 PWM放大器的幾個問題
15．7 脈寬調製器的典型電路
15．8 PWM電路的電源及泵升電壓
15．9 正弦波脈寬調製（SPWM）電路原理
15．10 晶閘管變流器
習題

第四篇 其他元件
第16章 液壓元件
16．1 概述
16．2 葉片式液壓馬達
16．3 軸嚮柱塞式液壓馬達
16．4 徑嚮柱塞式液壓馬達
16．5 電液伺服閥
16．6 閥控液壓馬達的特性與傳遞函數
習題
第17章 航天器中的姿態傳感器
17．1 陀螺傳感器
17．2 太陽敏感器
17．3 地球敏感器
17．4 星敏感器
習題
第18章 微傳感器與微執行器
18．1 微機電元件的應用
18．2 微機電器件的加工技術與工藝
18．3 微傳感器
18．4 微執行器
習題

參考文獻

前言/序言

　　本書是高等院校“自動控製元件”課程的教材。全書分為電動機及其控製、測量元件、功率放大元件和其他元件共四篇，從原理、結構、特性和選擇等方麵講述自動控製係統（特彆是機械伺服係統）常用的電機、傳感器、功率放大器和液壓元件。內容包括直流電機、異步電動機、步進電動機、小功率同步電動機、無刷直流電動機與交流伺服電機、直綫電機與超聲波電動機、鏇轉變壓器與感應同步器、測速發電機、編碼器、阻容感傳感器、熱電式傳感器、綫性功率放大器、脈寬調製型（PWM）功率放大器和晶閘管變流器、液壓元件、航天器中的姿態傳感器、微傳感器與微執行器。
　　本書在編寫時充分注意和考慮到中國自動化學會等部門對“自動控製元件”課程的要求，參考瞭近幾年新齣版的相關教材，緊密結閤近幾年控製係統的科研和技術工作的實際及新的教學大綱。在內容上既包括元件又包括綫路，既包括經典的控製電機又反映近幾年發展和流行的元件與綫路；既講原理又講應用，既講靜特性又講動特性；既注意科學性、嚴密性，又避免深奧的數學論證；既強調物理概念，又提供實用的計算公式和電子綫路。本書可作為高等學校自動化、機械工程及自動化、飛行器設計與工程等專業的教材，又可供科研人員、工程技術人員和高級技工參考。
　　本書第一版由梅曉榕、蘭樸森、柏桂珍編著，姚紀文教授主審，1993年由哈爾濱工業大學齣版社齣版，一直被哈爾濱工業大學等多所高等學校采用，曾獲黑龍江省優秀教材二等奬。第四版被評為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。第五版被列入哈爾濱工業大學“十二五”規劃教材。第五版增加瞭一些習題，按現行的電氣圖形國標修改瞭有關的圖形，對第5章和第6章做瞭較多的修改，對第15章和第17章做瞭重新編寫和補充。其中第15章增加瞭晶閘管變流器一節，第17章增加瞭太陽敏感器等內容。
　　第五版由梅曉榕、柏桂珍、張卯瑞編著，梅曉榕教授任主編。參加編寫工作的還有馬廣程、何朕、王述一等。
　　編寫中參考瞭很多優秀的教材與著作。在此嚮參考文獻中的各位作者錶示真誠的謝意。
　　書中不當之處敬請讀者批評指正。

探索機械世界的“神經係統”：揭秘自動控製元件與綫路的奧秘 在這日新月異的工業時代，我們周圍的許多設備和係統都變得越來越智能，能夠獨立完成復雜的任務，這背後離不開一個核心的科學技術——自動控製。從工廠生産綫上精準運行的機器人，到傢庭中智能調節溫度的空調，再到交通係統中安全高效的信號燈，自動控製技術的身影無處不在。那麼，這些“聰明的”機器和係統是如何工作的？它們又是依靠什麼來實現精確的指令和響應的呢？ 本書將帶您深入探索自動控製領域的核心——自動控製元件及綫路。它就像是揭示機械世界“神經係統”工作原理的一本詳盡指南，深入淺齣地剖析那些構成自動控製係統“血肉”的各種關鍵組成部分，以及它們如何協同工作，構建起一套高效、可靠的控製網絡。 一、 驅動世界的“感知器”：感受與測量 任何自動控製係統的第一步都是“感知”外部環境的變化。這就如同人類擁有眼睛、耳朵、皮膚等感官，能夠接收來自外界的信息。在自動控製的世界裏，這些“感知器”被稱作傳感器。 本書將係統地介紹各種不同類型的傳感器，它們各自的工作原理、性能特點以及在實際應用中的優勢與局限。 位置傳感器：它們能夠測量物體的綫性或角位移。例如，在工業機器人手臂的關節處，精密的電位計或編碼器能夠實時反饋關節的角度，確保機械臂能夠準確地到達預設的位置。書中會詳細講解這些傳感器的結構，如電阻式、電容式、電感式以及光電編碼器的工作機製，並分析它們的精度、分辨率和響應速度等關鍵指標。 速度與加速度傳感器：這些傳感器用於測量物體的運動狀態。在車輛的防抱死刹車係統（ABS）中，速度傳感器監測車輪的轉速，一旦檢測到車輪即將抱死，便會立即調整製動壓力，防止車輛失控。本書將深入探討測速電機、多普勒雷達式速度傳感器以及加速度計（如壓電式、MEMS式）的工作原理，理解它們如何將物理運動轉化為可測量的電信號。 力與壓力傳感器：在許多生産過程中，對力或壓力的精確控製至關重要。例如，在注塑成型過程中，對模具內壓力的監測和控製可以保證産品的質量。我們將學習應變片式力傳感器、壓阻式壓力傳感器等，理解它們如何利用材料的形變或電學特性的改變來測量力或壓力。 溫度傳感器：溫度是影響許多物理過程和化學反應的關鍵因素。從鍋爐的恒溫控製到化學反應器的溫度監測，溫度傳感器的作用不可忽視。本書會介紹熱電偶、熱敏電阻（PTC、NTC）、鉑電阻溫度計（RTD）以及紅外測溫儀等，並分析它們在不同溫度範圍內的適用性。 流量傳感器：在流體輸送係統中，精確測量流體的流量是保證工藝流程正常運行的基礎。例如，在供水係統中，流量傳感器可以監測用水量，並在異常時發齣警報。我們將認識渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計等，瞭解它們的測量原理和應用場景。 其他專用傳感器：此外，本書還會觸及如液位傳感器、氣體傳感器、光電傳感器、接近傳感器等，它們在各自的領域扮演著不可或缺的角色。 通過對這些傳感器的深入學習，讀者將能夠理解自動控製係統是如何“看”、“聽”、“觸”和“聞”世界的，為後續的控製策略奠定堅實的基礎。 二、 數據的“大腦”：信號處理與轉換 傳感器輸齣的原始信號通常是模擬信號，而現代的電子控製係統大多基於數字信號處理。因此，對傳感器信號進行有效的處理、放大、濾波以及模擬-數字轉換（ADC）和數字-模擬轉換（DAC）是實現精確控製的關鍵步驟。 本書將詳細闡述信號處理的各個環節： 信號放大與調理：由於傳感器輸齣的信號可能非常微弱，需要通過放大器進行放大，並進行必要的信號調理，例如消除噪聲、偏置等，使其能夠被後續電路有效處理。我們將學習運算放大器的基本原理和應用，瞭解如何設計濾波器來去除乾擾信號。 模數轉換（ADC）：將連續變化的模擬信號轉換為離散的數字信號，是實現數字化控製的基礎。本書將介紹不同類型的ADC，如逐次逼近型、Σ-Δ型等，並分析它們的轉換速度、分辨率和精度。 數模轉換（DAC）：將計算機輸齣的數字信號轉換為模擬信號，用於驅動執行機構。我們將探討不同類型的DAC，以及它們在控製係統中的作用。 信號濾波：在實際應用中，傳感器信號往往會受到各種噪聲的乾擾。濾波技術能夠有效地去除這些噪聲，提高信號的質量。本書將介紹低通、高通、帶通和帶阻濾波器等，並講解它們在信號處理中的應用。 這一部分的內容將幫助讀者理解，自動控製係統是如何將原始的物理量信息轉化為計算機能夠理解和處理的數字語言。 三、 指揮“執行者”：驅動與執行 感知和處理瞭信息之後，自動控製係統需要將控製指令轉化為實際的物理動作。這就需要執行機構來完成。執行機構是將電信號轉化為機械運動、熱量、光等物理量的“手臂”和“腿腳”。 本書將全麵介紹各類執行機構： 電動機：作為最常用的執行機構之一，電動機能夠將電能轉化為機械能，驅動各種設備。我們將深入研究直流電機、交流電機（包括異步電機、同步電機）以及步進電機、伺服電機等。重點將放在它們的驅動方式、速度控製、位置控製以及在不同應用場景下的選擇。 液壓和氣動元件：在需要大功率和高精度的場閤，液壓和氣動係統是不可或缺的。本書將介紹各種液壓泵、油缸、氣泵、氣缸、閥門（如電磁閥、比例閥）等，並分析它們的特點和應用。例如，在重型機械或精密機床上，液壓和氣動執行器能夠提供強大的動力和精確的控製。 繼電器和接觸器：在電力係統中，繼電器和接觸器是用於實現電路的通斷控製，從而控製大功率設備。我們將學習它們的結構、工作原理以及在電路中的接綫方式。 電磁鐵和電磁閥：電磁鐵通過電磁力實現機械運動，常用於閥門的開關或機構的吸閤/釋放。電磁閥則是控製流體方嚮和流量的關鍵執行元件。 加熱器和製冷器：在溫度控製係統中，加熱元件（如電加熱管）和製冷元件（如半導體製冷片）是實現溫度調節的直接執行部件。 通過對這些執行機構的學習，讀者將理解自動控製係統是如何將抽象的控製信號轉化為能夠改變現實世界狀態的物理動作。 四、 構建“智能網絡”：控製電路與係統 上述的傳感器、信號處理電路和執行機構，最終需要通過精心設計的控製電路和控製係統連接起來，纔能形成一個完整的自動控製係統。 本書將係統地講解控製電路的設計與構成： 基本邏輯電路：理解AND、OR、NOT、NAND、NOR等基本邏輯門電路的工作原理，是構建復雜數字控製係統的基礎。 時序邏輯電路：如觸發器、計數器、移位寄存器等，它們能夠存儲信息並按照時間順序進行操作，是實現復雜控製功能的重要組成部分。 PLC（可編程邏輯控製器）：作為現代工業自動化中應用最廣泛的控製設備，PLC能夠通過編程實現復雜的邏輯控製、順序控製和數據處理。本書將介紹PLC的基本結構、指令係統以及在實際項目中的應用。 單片機和嵌入式係統：在許多中小型控製應用中，單片機和嵌入式係統提供瞭靈活且成本效益高的解決方案。我們將瞭解單片機的基本架構、外圍接口以及如何進行程序開發。 反饋控製迴路：這是自動控製的核心。本書將深入講解開環控製和閉環控製的區彆，重點介紹閉環控製係統中傳感器、控製器和執行器之間的反饋機製，以及如何通過反饋來穩定和優化係統的性能。 PID控製器：比例-積分-微分（PID）控製器是應用最廣泛的反饋控製算法。本書將詳細解析PID控製的原理，包括比例（P）、積分（I）和微分（D）項的作用，以及如何調整參數以獲得最佳的控製效果。 傳感器與執行器的接口電路：講解如何將傳感器信號正確地輸入到控製器，以及如何將控製器的輸齣信號驅動執行機構。 五、 實踐與應用：理論與實際的橋梁 本書不僅僅停留在理論層麵，更強調實際應用。通過大量的工程實例和圖示，讀者能夠直觀地理解各種元件和綫路是如何在現實世界的自動化係統中發揮作用的。 典型工業控製係統：例如，我們將分析工廠生産綫上物料輸送係統的控製，鍋爐的溫度和壓力控製係統，以及機器人手臂的運動控製係統。 日常生活中的自動控製：探討傢電中的智能控製，如洗衣機的程序控製，冰箱的溫度調節等，讓讀者感受到自動控製技術與生活的緊密聯係。 故障排除與維護：學習如何分析和診斷控製係統中的常見故障，以及基本的維護方法，提升實際操作能力。 結語： 《自動控製元件及綫路》不僅是一本技術手冊，更是一扇通往理解現代工業和社會智能化進程的窗口。通過掌握本書內容，您將能夠深刻理解那些驅動現代世界運行的“幕後英雄”，為從事相關領域的工作打下堅實的基礎，或者僅僅是滿足您對科技發展的好奇心。無論您是學生、工程師還是科技愛好者，本書都將為您提供寶貴的知識和啓迪，助您在自動控製的廣闊領域中不斷探索與前進。

評分☆☆☆☆☆

作為一名即將畢業的學生，我一直在尋找一本能夠真正幫助我理解並掌握自動控製核心技術的書籍。在比較瞭市麵上多傢齣版社的教材後，我選擇瞭這本《自動控製元件及綫路（第5版）》。事實證明，我的選擇是明智的。這本書的特色在於其嚴謹的學術性和高度的實用性達到瞭完美的平衡。它在講解理論知識的同時，也深入探討瞭實際工程應用中的各種挑戰和解決方案。我尤其喜歡它對不同控製策略的比較分析，例如，在處理係統響應速度和穩定性之間的權衡時，它會給齣多種優化方案，並分析其適用條件。書中提供的圖錶和仿真示例，也為我提供瞭一個直觀的學習平颱，讓我能夠通過動手實踐來加深理解。這本書不僅讓我掌握瞭知識，更重要的是培養瞭我獨立分析和解決問題的能力，這對於我未來的職業發展至關重要。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我一開始是衝著“國傢級規劃教材”這幾個字來的，畢竟名頭響亮，質量應該有保證。拿到書後，翻瞭翻，確實內容很紮實，知識體係也很完整。它不像一些教材那樣隻講理論，而是很注重理論與實踐的結閤，這一點我非常贊賞。書裏有很多實際工程中的例子，比如電梯的控製、溫控係統的設計等等，這些都讓我覺得所學知識非常有價值，也更具象化瞭。讓我印象深刻的是，它在講解一些比較復雜的控製算法時，並沒有一味地堆砌公式，而是用瞭很多通俗易懂的比喻和類比，這樣一來，那些原本令人頭疼的數學推導也變得容易理解多瞭。我特彆是想提一下關於故障診斷和安全冗餘設計的部分，這對於實際應用來說至關重要，書中給齣的方法和原則非常係統，為我今後的工作打下瞭堅實的基礎。總的來說，這本書的編排很閤理，內容也很充實，絕對是一本值得細細品讀的教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我手中，更像是一本“實戰手冊”。我本身是做自動化設備維護的，平時工作中經常會遇到各種各樣的控製問題，但很多時候都隻是知其然不知其所以然。讀瞭《自動控製元件及綫路》之後，我纔恍然大悟，很多睏擾我多年的技術難題瞬間迎刃而解。它對各種控製元件的工作原理和性能指標的介紹，詳盡到近乎苛刻，讓我對那些“幕後英雄”有瞭前所未有的瞭解。比如，對於同一個功能，它會列舉齣幾種不同的實現方式，並分析它們的優缺點，這對我進行設備選型和技術改造提供瞭極大的幫助。而且，它對電路圖的解析也非常到位，不僅講解瞭綫路的連接方式，更重要的是闡述瞭每一條綫路的作用和信號的流動路徑，這讓我能夠迅速定位故障點，大大縮短瞭維修時間。書中的一些經驗性總結，更是讓我在實際操作中少走瞭很多彎路。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一名資深的控製工程師，接觸過不少同類書籍。這本《自動控製元件及綫路》給我的感覺是，它不落俗套，有自己的獨到之處。它在基礎知識的梳理上做得非常齣色，但更讓我驚喜的是，它對一些前沿技術和發展趨勢也有所涉獵，雖然篇幅不多，但足以讓人窺見未來的發展方嚮。我特彆欣賞它對係統辨識和模型建立的闡述，這部分內容對於復雜係統的分析和設計至關重要。書中對於模糊控製、神經網絡控製等高級控製方法的介紹，雖然篇幅有限，但點齣瞭核心思想，讓我對這些領域産生瞭濃厚的興趣，並促使我進一步深入學習。總的來說，這本書既有厚度，又有廣度，既適閤初學者打牢基礎，也能夠為有經驗的工程師提供新的視角和啓發，是一本難得的好書。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是控製理論初學者的福音！我之前對自動控製一直雲裏霧裏，感覺像是走進瞭迷宮，但自從翻開這本《自動控製元件及綫路》，我纔真正找到瞭北。它的講解方式非常清晰，層層遞進，從最基礎的元件特性講到復雜的綫路設計，循序漸進，一點都不會讓人覺得突兀。特彆是那些圖示，簡直是神來之筆，把抽象的概念具象化瞭，我看著那些原理圖，感覺自己就像親手在搭建一個控製係統一樣。書中的案例分析也特彆實用，涵蓋瞭工業生産中常見的各種控製場景，讓我能立刻將學到的理論知識應用到實際問題中去。我尤其喜歡它對一些關鍵概念的深入剖析，比如PID控製器的參數整定，雖然看似簡單，但書中給齣瞭多種方法和思路，讓我能根據不同的應用場景選擇最閤適的方案。而且，它的語言風格也很平易近人，沒有太多生僻的術語，即使是跨專業學習的同學也能輕鬆理解。我用瞭大概一周的時間，就對自動控製有瞭初步的認識，並且能獨立分析一些簡單的控製係統瞭，這在以前是完全不敢想象的。