电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真(高等院校电子信息与电气学科特色教材) 978730 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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顾春雷，陈中著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302244882

商品编码：29729623341

包装：平装

出版时间：2011-04-01

基本信息

书名：电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真(高等院校电子信息与电气学科特色教材)

定价：29.00元

作者：顾春雷,陈中著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-04-01

ISBN：9787302244882

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书主要介绍直流和交流调速系统的组成原理和应用，以及调速系统的建模与仿真技术，在适当阐述理论的基础上，重点介绍系统的分析和工程应用，以提高读者处理实际问题的能力。书中遵循理论和实际相结合的原则，以系统控制规律为主线，在强调闭环控制的前提下，由浅入深地介绍了系统的动、静态性能和设计方法及系统的工程实现。还介绍了matlab及其图形仿真界面simulink的应用基础知识、simulink模型库的电机模块的功能和使用，并通过实例介绍了交直流调速系统的仿真方法和技巧。
　　本书特点是将交、直流调速运动控制技术和matlab/simulink仿真技术有机地结合在一起，叙述简练，概念清楚，体现了应用型本科的教学特色。
　　本书适合作为电气工程及其自动化专业、自动化专业和其他以培养应用型人才为目的的相近专业的教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

目录

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第1章单环控制直流调速系统
　1.1开环直流调速系统及调速指标
　　1.1.1直流电动机的调速方法和方案
　　1.1.2晶闸管—直流电动机开环调速系统
　　1.1.3v-m系统的机械特性
　　1.1.4生产机械对转速控制的要求及调速指标
　　1.1.5开环调速系统存在的问题
　1.2转速负反馈单闭环有静差直流调速系统
　　1.2.1调速系统的组成及其工作原理
　　1.2.2闭环调速系统的静特性
　　1.2.3开环系统机械特性与闭环系统静特性的比较
　　1.2.4闭环控制系统的基本特征
　　1.2.5限流保护——电流截止负反馈
　1.3反馈控制闭环直流调速系统的动态分析
　　1.3.1反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型
　　1.3.2单闭环有静差调速系统的动态结构图
　　1.3.3单闭环有静差调速系统的稳定性分析
　1.4比例积分控制规律和无静差调速系统
　　1.4.1积分调节器和比例积分调节器及其控制规律
　　1.4.2采用pi调节器的无静差直流调速系统
　1.5电压反馈电流补偿控制的直流调速系统
　　1.5.1电压负反馈直流调速系统
　　1.5.2电流正反馈和补偿控制规律
　　思考题与习题
第2章多环控制直流调速系统
　2.1转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性
　　2.1.1问题的提出
　　2.1.2转速、电流双闭环直流调速系统的组成
　　2.1.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性
　2.2双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析
　　2.2.1双闭环直流调速系统的动态结构图
　　2.2.2起动过程分析
　　2.2.3双闭环直流调速系统的动态抗扰性能
　　2.2.4转速和电流两个调节器的作用
　2.3双闭环直流调速系统调节器的工程设计
　　2.3.1调节器工程设计方法的必要性、可能性与基本思路
　　2.3.2控制系统的动态性能指标
　　2.3.3典型ⅰ型系统以及系统性能指标和参数的关系
　　2.3.4典型ⅱ型系统以及系统性能指标和参数的关系
　　2.3.5非典型系统的典型化
　2.4按工程设计方法设计双闭环调速系统的调节器
　　2.4.1电流调节器的设计
　　2.4.2转速调节器的设计
　　2.4.3转速调节器退饱和时转速超调量的计算
　2.5转速超调的抑制——转速微分负反馈
　　2.5.1带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理
　　2.5.2退饱和时间和退饱和转速
　　2.5.3转速微分负反馈参数的工程设计方法
　　思考题与习题
第3章直流电动机可逆调速及直流斩波调速系统
　3.1晶闸管-电动机（v-m）可逆调速系统主电路结构形式
　3.2可逆调速系统中环流分析
　　3.2.1环流的定义
　　3.2.2直流平均环流产生的原因及消除办法
　　3.2.3瞬时脉动环流及其抑制
　3.3有环流可逆调速系统
　　3.3.1α=β配合控制的有环流可逆调速系统
　　3.3.2可控环流可逆调速系统
　3.4无环流控制的可逆晶闸管—电动机系统
　　3.4.1逻辑控制无环流可逆调速系统的组成和工作原理
　　3.5直流脉宽调速系统
　3.5.1pwm变换器的工作状态和电压、电流波形
　　3.5.2直流脉宽调速系统的机械特性
　　3.5.3双闭环的pwm可逆直流调速系统
　　3.5.4交流电源供电时的制动
　　思考题与习题
第4章matlab简介与直流调速系统仿真
　4.1matlab简介
　4.2simulink/simpower systems模型窗口
　　4.2.1simulink的工作环境
　　4.2.2模型窗口工具栏
　4.3有关模块的基本操作及仿真步骤
　4.4测量模块及显示和记录模块的使用
　4.5建立子系统和系统模型的封装
　4.6simulink模型库中的模块
　4.7simpower systems模型库浏览
　4.8仿真算法介绍
　4.9单闭环直流调速系统的仿真
　　4.9.1开环直流调速系统的仿真
　　4.9.2单闭环有静差转速负反馈调速系统的建模与仿真
　　4.9.3单闭环无静差转速负反馈调速系统的建模与仿真
　　4.9.4单闭环电流截止转速负反馈调速系统的建模与仿真
　　4.9.5单闭环电压负反馈调速系统的建模与仿真
　　4.9.6单闭环电压负反馈和带电流正反馈调速系统的建模与仿真
　　4.9.7单闭环转速负反馈调速系统定量仿真
　4.10双闭环及pwm直流调速系统仿真
　　4.10.1双闭环直流调速系统定量仿真
　　4.10.2三闭环直流调速系统仿真
　　4.10.3α=β配合控制调速系统仿真
　　4.10.4逻辑无环流可逆直流调速系统仿真
　　4.10.5pwm直流调速系统仿真
　　思考题与习题
第5章交流调压调速系统
　5.1异步电动机改变电压时的机械特性
　5.2异步电动机变压调速电路
　5.3闭环控制的调压调速系统及其特性
　　5.3.1具有速度反馈的调压调速系统及其静特性
　　5.3.2闭环变压调速系统的动态结构图
　　思考题与习题
第6章交流异步电动机变压变频调速系统
　6.1变压变频调速的基本控制方式
　6.2异步电动机电压—频率协调控制时的机械特性
　　6.2.1恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性
　　6.2.2基频以下电压—频率协调控制时的机械特性
　　6.2.3基频以上恒压变频的机械特性
　6.3电力电子变频器的主要类型
　　6.3.1交-直-交和交-交变压变频器
　6.4电压源型和电流源型逆变器
　6.5变压变频调速系统中的脉宽调制技术
　　6.5.1pwm变频调速系统中的功率接口
　　6.5.2正弦波脉宽调制技术
　　6.5.3电流滞环跟踪控制技术
　　6.5.4电压空间pwm矢量控制技术
　6.6基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统
　6.7异步电动机的动态数学模型和坐标变换
　　6.7.1异步电动机动态数学模型
　　6.7.2坐标变换和变换矩阵
　6.8三相异步电动机在不同坐标系上的数学模型
　6.9基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统
　　6.9.1矢量控制系统的基本思路
　　6.9.2按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用
　　6.9.3转子磁链模型
　6.10磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制
　6.11转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统
　　思考题与习题
第7章绕线转子异步电动机调速系统
　7.1绕线转子异步电动机串级调速原理
　　7.1.1异步电动机转子附加电动势时的工作情况
　　7.1.2串级调速的各种运行状态及功率传递关系
　　7.1.3串级调速系统的基本类型
　7.2串级调速系统的性能
　　7.2.1串级调速系统的机械特性
　　7.2.2串级调速装置的电压和容量
　　7.2.3串级调速系统的效率
　　7.2.4串级调速系统的功率因数
　7.3转速、电流双闭环串级调速系统
　　7.3.1双闭环控制串级调速系统的组成
　　7.3.2串级调速系统的动态数学模型
　　7.3.3串级调速系统调节器参数的设计
　　7.3.4串级调速系统的起动方式
　7.4超同步串级调速系统
　　7.4.1超同步串级调速系统的工作原理
　　7.4.2超同步串级调速系统的再生制动
　　思考题与习题
第8章交流调速系统的matlab仿真
　8.1调压调速系统的仿真
　　8.1.1交流调速系统仿真中常用模块简介
　　8.1.2单闭环交流电动机调压调速系统的建模与仿真
　8.2变频调速系统的仿真
　　8.2.1spwm内置波调速系统仿真
　　8.2.2spwm外置波调速系统仿真
　8.3电流滞环跟踪控制调速系统仿真
　8.4电压空间矢量调速系统仿真
　8.5转速开环恒压频比的交流调速系统仿真
　8.6转速、磁链闭环控制的矢量控制系统仿真
　8.7绕线转子异步电动机双馈调速系统的仿真
　　思考题与习题
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》的出版，填补了高等院校电子信息与电气学科在该领域教材的空白，为广大师生提供了一部兼具理论深度与实践指导价值的精品教材。本书紧密围绕电力拖动自动控制这一核心主题，系统地阐述了其基本原理、系统构成、控制策略以及现代仿真技术在其中的应用，旨在培养具备扎实理论基础和工程实践能力的复合型人才。 本书的独特价值与创新之处 在当前电气工程及其自动化领域发展日新月异的背景下，电力拖动作为工业生产中不可或缺的关键技术，其自动控制水平的提升直接关系到生产效率、能源消耗以及产品质量。然而，传统的教材往往在理论深度、系统性以及与现代仿真技术的结合方面存在不足。《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》正是针对这些痛点，进行了精心设计与内容组织。 系统性与全面性： 本书结构严谨，内容详实，从电力拖动的基本概念和常用电机模型出发，逐步深入到各种控制系统的设计与分析。内容涵盖了直流拖动、交流异步电动机拖动、同步电动机拖动等多种典型电力拖动形式，并重点介绍了这些系统在不同应用场景下的先进控制方法，如矢量控制、直接转矩控制等。同时，对各种执行机构、传感器以及上位机控制策略也进行了细致的阐述。 理论与实践的深度融合： 本书在讲解理论知识的同时，始终贯穿实践应用导向。对于每一个控制系统，都详细解析了其工作原理、数学模型以及控制算法的设计过程。更重要的是，本书充分融入了MATLAB/Simulink强大的仿真功能，将理论分析与仿真验证紧密结合。读者可以通过书中提供的丰富仿真实例，直观地理解抽象的控制理论，掌握利用MATLAB进行系统建模、仿真分析、参数调整和性能评估的全过程。 现代控制技术前沿追踪： 随着科技的进步，电力拖动自动控制技术也在不断发展。本书在介绍经典控制理论的基础上，也引入了部分现代控制理论在电力拖动中的应用，例如模糊控制、神经网络控制等智能控制方法，以及在新能源汽车、工业机器人等新兴领域中的应用实例，帮助读者了解行业发展趋势，拓宽学术视野。 MATLAB仿真技术的权威指南： MATLAB作为工程领域广泛应用的科学计算软件，其在电力拖动自动控制系统仿真中的作用至关重要。本书将MATLAB/Simulink的仿真平台作为核心工具，提供了大量的实例代码和仿真模型。从基本的电机模型搭建，到复杂的变频调速系统仿真，再到整体系统的性能测试，本书都提供了详细的操作步骤和讲解，使得读者能够快速上手，熟练运用MATLAB进行高效的系统设计与研究。 本书的章节结构与内容亮点 本书共分为 XX 章（此处根据实际书籍内容填写，例如：15章），每章内容紧密衔接，逻辑清晰。以下是部分章节的重点内容概述： 第一篇：电力拖动基础与模型建立 第一章：电力拖动系统概述 介绍电力拖动在国民经济中的地位和作用。 分析电力拖动系统的基本组成部分：电动机、传动机构、控制装置、电源。 阐述电力拖动系统的性能指标，如调速范围、起制动性能、效率、过载能力、平稳性等。 介绍电力拖动自动控制系统的发展历程和发展趋势。 第二章：电动机的数学模型 详细推导直流电动机的数学模型，包括其励磁方式和电枢控制。 深入讲解三相异步电动机的数学模型，包括d-q轴变换、等效电路等。 介绍同步电动机的数学模型及其在不同运行模式下的特性。 重点讲解如何利用MATLAB建立这些电机模型，为后续仿真奠定基础。 第三章：电力拖动系统的机械特性 分析各种负载的机械特性，如恒转矩负载、恒功率负载、风机水泵负载等。 讲解电动机的机械特性与负载特性的匹配原则。 介绍转动惯量、摩擦力矩等对系统动态性能的影响。 第二篇：直流电力拖动自动控制 第四章：直流电动机的调速控制 讲解直流电动机的电枢电压调速法、励磁电压调速法、串电阻调速法等。 介绍晶闸管（Thyristor）换流器在直流调速中的应用，包括单相、三相桥式整流电路。 设计基于PID控制器的直流电动机速度闭环控制系统，并进行MATLAB仿真。 第五章：直流牵引电机控制 针对电力机车、有轨电车等牵引应用，介绍直流牵引电机的特点和控制需求。 讲解恒压、恒流、恒功率等不同运行模式下的控制策略。 分析电机制动过程中的能量回馈控制。 第三篇：交流异步电动机电力拖动自动控制 第六章：交流异步电动机的调速控制 详细阐述交流异步电动机的调速原理，包括转子串电阻调速、转子串频敏电阻调速、电网调压调速等。 重点介绍变频调速技术，包括V/f恒压频比控制、电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）等。 讲解变频器的工作原理和基本构成。 第七章：矢量控制技术（Field-Oriented Control, FOC） 深入解析矢量控制的基本原理，包括转子磁链定向、定子磁链定向等。 详细介绍三相异步电动机的矢量控制系统设计，包括坐标变换、电流环和磁场定向控制。 通过MATLAB仿真，展示矢量控制的优越性，如动态响应快、转矩输出平稳等。 第八章：直接转矩控制技术（Direct Torque Control, DTC） 介绍直接转矩控制的基本思想，无需复杂的坐标变换和调制，直接控制电磁转矩和磁链。 分析DTC系统的开关表、转矩和磁链估算等关键环节。 对比DTC与矢量控制的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。 通过MATLAB仿真，验证DTC系统的性能。 第九章：变频器在不同负载下的应用 分析变频器在风机、水泵、起重机、轧钢机等典型工业负载中的应用特点。 讲解不同负载下变频器参数的整定方法和节能策略。 介绍变频器在节能降耗方面的显著成效。 第四篇：同步电动机电力拖动自动控制 第十章：永磁同步电动机（PMSM）控制 介绍PMSM的结构、工作原理和数学模型。 重点讲解PMSM的矢量控制（FOC），包括定子电流矢量和转子磁场矢量关系。 分析PMSM在电动汽车、伺服系统等领域的应用。 利用MATLAB仿真PMSM的FOC系统。 第十一章：同步磁阻电动机（SynRM）控制 介绍SynRM的特点、优势以及在新能源领域的发展前景。 讲解SynRM的控制方法，包括最大转矩控制（MTPA）等。 通过仿真展示SynRM的控制特性。 第五篇：先进控制技术与应用 第十二章：模糊逻辑控制在电力拖动中的应用 介绍模糊逻辑控制的基本原理和设计步骤。 设计模糊PID控制器，用于提高电力拖动系统的鲁棒性和动态性能。 通过MATLAB仿真，比较模糊PID与传统PID的控制效果。 第十三章：神经网络控制在电力拖动中的应用 介绍神经网络控制的基本思想和常见网络结构（如BP网络）。 设计基于神经网络的电机模型辨识与预测控制。 分析神经网络控制在非线性系统中的优势。 第十四章：电力拖动系统的状态监测与故障诊断 介绍电力拖动系统中常见的故障类型，如绕组故障、轴承故障、绝缘老化等。 讲解基于传感器数据和信号分析的故障诊断方法。 介绍利用MATLAB进行故障仿真与诊断策略验证。 第六篇：MATLAB仿真技术综合应用 第十五章：复杂电力拖动系统的MATLAB建模与仿真 综合运用前面章节的知识，搭建更加复杂的电力拖动系统仿真模型，例如包含多台电机的联合运行系统。 讲解如何利用Simulink的Simscape Electrical库进行更真实的系统建模。 指导读者进行系统参数优化、性能评估和方案比较。 提供完整的仿真案例，并解析仿真结果。 本书的目标读者 本书适合高等院校电子信息工程、电气工程及其自动化、电力系统及其自动化、机电一体化等专业的本科生、研究生，以及从事电力拖动相关领域的工程技术人员、科研人员。 结语 《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》不仅是一本教材，更是一本工具书和参考书。通过对本书的学习，读者将能够深入理解电力拖动自动控制系统的精髓，熟练掌握MATLAB/Simulink仿真工具的应用，为将来在工业自动化、新能源汽车、机器人等领域的学习和工作打下坚实的基础。本书的出版，必将有力地推动我国高等教育在电气工程领域的教学与研究水平向前发展。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》时，我原本是抱着一种既期待又有些忐忑的心情的。毕竟现在市面上的教材汗牛充栋，真正能让人眼前一亮的实在不多。这本书的装帧设计挺有质感的，拿到手里分量十足，这让我对内容深度有了一些初步的信心。我最关注的其实是它在理论讲解和实际应用之间的平衡。很多教材在理论上讲得头头是道，但一到实际的仿真操作或者工程案例分析时就显得捉襟见肘，让人感觉知识点是孤立的。我希望能找到一本能够将那些抽象的控制理论，比如状态空间法、PID控制的深层原理，真正与MATLAB这个强大的工具结合起来，形成一个完整的知识体系。特别是对于那些复杂的电机驱动系统，比如交流伺服系统或者高精度位置控制，如果能看到清晰的建模步骤和参数整定的实际效果对比，那对我的学习效率将是极大的提升。这本书的篇幅看起来很扎实，希望能看到对经典控制理论的深度剖析，而不是泛泛而谈的介绍。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我以前接触过几本号称“与MATLAB结合紧密”的教材，结果发现所谓的仿真部分无非就是把书本上的公式直接扔进M文件里跑一遍，缺乏对仿真结果的深入解读和工程上的意义分析。这本教材给我的初步印象是，它似乎更注重方法论的构建。我仔细翻阅了目录，发现它对系统的动态特性分析和建模部分着墨不少，这正是我目前学习中的一个难点。如何准确地将物理系统抽象为数学模型，进而有效地在仿真环境中验证控制策略的有效性，是区分理论学习和工程实践的关键。我特别期待它在非线性系统的处理上能提供一些独到的见解，因为现实中的电力拖动系统往往伴随着饱和、摩擦等非线性因素，一个优秀的教材应该能教会读者如何在这种复杂情况下进行鲁棒的设计。如果它能提供一些高级的仿真技巧，比如如何利用Simulink进行模块化设计，那就太棒了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量给我留下了深刻的印象。在学习电气控制这类涉及大量数学公式和系统框图的学科时，清晰的视觉呈现至关重要。我注意到书中的插图，无论是电路图还是信号流图，线条都非常干净利落，关键的数学推导步骤也标注得井井有条，没有那种让人一眼望去就感到混乱的“信息过载”。特别是那些关于传递函数和状态空间矩阵的展示，格式规范，极大地降低了阅读和理解的难度。好的教材不仅要传授知识，更要提供一种优雅的学习体验。如果能在关键章节配上对比鲜明的案例分析，比如在不同负载和不同控制算法下的系统响应曲线对比，那将是锦上添花。这种对细节的关注，往往体现了编著者对教学规律的深刻理解，而非仅仅是知识的堆砌。

评分☆☆☆☆☆

从一个侧重于实践操作者的角度来看，我更关心的是这本书的“可操作性”。理论是基石，但没有实践的检验，理论知识很容易变得空中楼阁。我希望能看到足够详细的、步骤清晰的MATLAB/Simulink实战教程，而不仅仅是理论公式的简单复述。例如，在设计一个速度控制器时，这本书是否能详细指导读者如何从零开始搭建一个包括电机模型、功率驱动电路和控制器在内的完整仿真平台？更进一步，如果它能探讨不同仿真步长、求解器选择对结果精度的影响，以及如何利用仿真结果反推出参数的最佳取值范围，那么这本书的价值就远超一般的教材了。我希望它能成为一本能直接指导我进行项目开发的“工具书”，而不是只能束之高阁的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我个人的学习习惯偏好系统性的、逻辑严密的结构。我看重教材是否能构建一个从基础概念到复杂系统集成的完整知识框架。这本书的结构似乎试图在这方面下功夫，它没有仅仅停留在介绍单个组件的控制上，而是着力于“系统”的集成与优化。我希望它能清晰地阐述，在面对一个完整的电力拖动系统时，如何运用控制理论进行分层设计——从底层的电流环、速度环到上层的模式控制策略。这种自顶向下或自底向上的系统化思维是培养优秀工程师的关键。如果书中能提供一些关于最新发展趋势的讨论，比如面向模型预测控制（MPC）在电机驱动中的应用探讨，即使是作为选读章节，也会让这本书显得与时俱进，更具前瞻性。