電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材) 978730 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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顧春雷，陳中著 著

圖書標籤:

• 電力拖動
• 自動控製
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302244882

商品編碼：29729623341

包裝：平裝

齣版時間：2011-04-01

基本信息

書名：電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真(高等院校電子信息與電氣學科特色教材)

定價：29.00元

作者：顧春雷,陳中著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-04-01

ISBN：9787302244882

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.400kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書主要介紹直流和交流調速係統的組成原理和應用，以及調速係統的建模與仿真技術，在適當闡述理論的基礎上，重點介紹係統的分析和工程應用，以提高讀者處理實際問題的能力。書中遵循理論和實際相結閤的原則，以係統控製規律為主綫，在強調閉環控製的前提下，由淺入深地介紹瞭係統的動、靜態性能和設計方法及係統的工程實現。還介紹瞭matlab及其圖形仿真界麵simulink的應用基礎知識、simulink模型庫的電機模塊的功能和使用，並通過實例介紹瞭交直流調速係統的仿真方法和技巧。
　　本書特點是將交、直流調速運動控製技術和matlab/simulink仿真技術有機地結閤在一起，敘述簡練，概念清楚，體現瞭應用型本科的教學特色。
　　本書適閤作為電氣工程及其自動化專業、自動化專業和其他以培養應用型人纔為目的的相近專業的教材或教學參考書，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

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第1章單環控製直流調速係統
　1.1開環直流調速係統及調速指標
　　1.1.1直流電動機的調速方法和方案
　　1.1.2晶閘管—直流電動機開環調速係統
　　1.1.3v-m係統的機械特性
　　1.1.4生産機械對轉速控製的要求及調速指標
　　1.1.5開環調速係統存在的問題
　1.2轉速負反饋單閉環有靜差直流調速係統
　　1.2.1調速係統的組成及其工作原理
　　1.2.2閉環調速係統的靜特性
　　1.2.3開環係統機械特性與閉環係統靜特性的比較
　　1.2.4閉環控製係統的基本特徵
　　1.2.5限流保護——電流截止負反饋
　1.3反饋控製閉環直流調速係統的動態分析
　　1.3.1反饋控製閉環直流調速係統的動態數學模型
　　1.3.2單閉環有靜差調速係統的動態結構圖
　　1.3.3單閉環有靜差調速係統的穩定性分析
　1.4比例積分控製規律和無靜差調速係統
　　1.4.1積分調節器和比例積分調節器及其控製規律
　　1.4.2采用pi調節器的無靜差直流調速係統
　1.5電壓反饋電流補償控製的直流調速係統
　　1.5.1電壓負反饋直流調速係統
　　1.5.2電流正反饋和補償控製規律
　　思考題與習題
第2章多環控製直流調速係統
　2.1轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成及其靜特性
　　2.1.1問題的提齣
　　2.1.2轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成
　　2.1.3雙閉環直流調速係統的穩態結構圖和靜特性
　2.2雙閉環直流調速係統的數學模型和動態性能分析
　　2.2.1雙閉環直流調速係統的動態結構圖
　　2.2.2起動過程分析
　　2.2.3雙閉環直流調速係統的動態抗擾性能
　　2.2.4轉速和電流兩個調節器的作用
　2.3雙閉環直流調速係統調節器的工程設計
　　2.3.1調節器工程設計方法的必要性、可能性與基本思路
　　2.3.2控製係統的動態性能指標
　　2.3.3典型ⅰ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.4典型ⅱ型係統以及係統性能指標和參數的關係
　　2.3.5非典型係統的典型化
　2.4按工程設計方法設計雙閉環調速係統的調節器
　　2.4.1電流調節器的設計
　　2.4.2轉速調節器的設計
　　2.4.3轉速調節器退飽和時轉速超調量的計算
　2.5轉速超調的抑製——轉速微分負反饋
　　2.5.1帶轉速微分負反饋雙閉環調速係統的基本原理
　　2.5.2退飽和時間和退飽和轉速
　　2.5.3轉速微分負反饋參數的工程設計方法
　　思考題與習題
第3章直流電動機可逆調速及直流斬波調速係統
　3.1晶閘管-電動機（v-m）可逆調速係統主電路結構形式
　3.2可逆調速係統中環流分析
　　3.2.1環流的定義
　　3.2.2直流平均環流産生的原因及消除辦法
　　3.2.3瞬時脈動環流及其抑製
　3.3有環流可逆調速係統
　　3.3.1α=β配閤控製的有環流可逆調速係統
　　3.3.2可控環流可逆調速係統
　3.4無環流控製的可逆晶閘管—電動機係統
　　3.4.1邏輯控製無環流可逆調速係統的組成和工作原理
　　3.5直流脈寬調速係統
　3.5.1pwm變換器的工作狀態和電壓、電流波形
　　3.5.2直流脈寬調速係統的機械特性
　　3.5.3雙閉環的pwm可逆直流調速係統
　　3.5.4交流電源供電時的製動
　　思考題與習題
第4章matlab簡介與直流調速係統仿真
　4.1matlab簡介
　4.2simulink/simpower systems模型窗口
　　4.2.1simulink的工作環境
　　4.2.2模型窗口工具欄
　4.3有關模塊的基本操作及仿真步驟
　4.4測量模塊及顯示和記錄模塊的使用
　4.5建立子係統和係統模型的封裝
　4.6simulink模型庫中的模塊
　4.7simpower systems模型庫瀏覽
　4.8仿真算法介紹
　4.9單閉環直流調速係統的仿真
　　4.9.1開環直流調速係統的仿真
　　4.9.2單閉環有靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.3單閉環無靜差轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.4單閉環電流截止轉速負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.5單閉環電壓負反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.6單閉環電壓負反饋和帶電流正反饋調速係統的建模與仿真
　　4.9.7單閉環轉速負反饋調速係統定量仿真
　4.10雙閉環及pwm直流調速係統仿真
　　4.10.1雙閉環直流調速係統定量仿真
　　4.10.2三閉環直流調速係統仿真
　　4.10.3α=β配閤控製調速係統仿真
　　4.10.4邏輯無環流可逆直流調速係統仿真
　　4.10.5pwm直流調速係統仿真
　　思考題與習題
第5章交流調壓調速係統
　5.1異步電動機改變電壓時的機械特性
　5.2異步電動機變壓調速電路
　5.3閉環控製的調壓調速係統及其特性
　　5.3.1具有速度反饋的調壓調速係統及其靜特性
　　5.3.2閉環變壓調速係統的動態結構圖
　　思考題與習題
第6章交流異步電動機變壓變頻調速係統
　6.1變壓變頻調速的基本控製方式
　6.2異步電動機電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.1恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性
　　6.2.2基頻以下電壓—頻率協調控製時的機械特性
　　6.2.3基頻以上恒壓變頻的機械特性
　6.3電力電子變頻器的主要類型
　　6.3.1交-直-交和交-交變壓變頻器
　6.4電壓源型和電流源型逆變器
　6.5變壓變頻調速係統中的脈寬調製技術
　　6.5.1pwm變頻調速係統中的功率接口
　　6.5.2正弦波脈寬調製技術
　　6.5.3電流滯環跟蹤控製技術
　　6.5.4電壓空間pwm矢量控製技術
　6.6基於異步電動機穩態模型的變壓變頻調速係統
　6.7異步電動機的動態數學模型和坐標變換
　　6.7.1異步電動機動態數學模型
　　6.7.2坐標變換和變換矩陣
　6.8三相異步電動機在不同坐標係上的數學模型
　6.9基於動態模型按轉子磁鏈定嚮的矢量控製係統
　　6.9.1矢量控製係統的基本思路
　　6.9.2按轉子磁鏈定嚮的矢量控製方程及其解耦作用
　　6.9.3轉子磁鏈模型
　6.10磁鏈開環轉差型矢量控製係統——間接矢量控製
　6.11轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統——直接矢量控製係統
　　思考題與習題
第7章繞綫轉子異步電動機調速係統
　7.1繞綫轉子異步電動機串級調速原理
　　7.1.1異步電動機轉子附加電動勢時的工作情況
　　7.1.2串級調速的各種運行狀態及功率傳遞關係
　　7.1.3串級調速係統的基本類型
　7.2串級調速係統的性能
　　7.2.1串級調速係統的機械特性
　　7.2.2串級調速裝置的電壓和容量
　　7.2.3串級調速係統的效率
　　7.2.4串級調速係統的功率因數
　7.3轉速、電流雙閉環串級調速係統
　　7.3.1雙閉環控製串級調速係統的組成
　　7.3.2串級調速係統的動態數學模型
　　7.3.3串級調速係統調節器參數的設計
　　7.3.4串級調速係統的起動方式
　7.4超同步串級調速係統
　　7.4.1超同步串級調速係統的工作原理
　　7.4.2超同步串級調速係統的再生製動
　　思考題與習題
第8章交流調速係統的matlab仿真
　8.1調壓調速係統的仿真
　　8.1.1交流調速係統仿真中常用模塊簡介
　　8.1.2單閉環交流電動機調壓調速係統的建模與仿真
　8.2變頻調速係統的仿真
　　8.2.1spwm內置波調速係統仿真
　　8.2.2spwm外置波調速係統仿真
　8.3電流滯環跟蹤控製調速係統仿真
　8.4電壓空間矢量調速係統仿真
　8.5轉速開環恒壓頻比的交流調速係統仿真
　8.6轉速、磁鏈閉環控製的矢量控製係統仿真
　8.7繞綫轉子異步電動機雙饋調速係統的仿真
　　思考題與習題
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真》的齣版，填補瞭高等院校電子信息與電氣學科在該領域教材的空白，為廣大師生提供瞭一部兼具理論深度與實踐指導價值的精品教材。本書緊密圍繞電力拖動自動控製這一核心主題，係統地闡述瞭其基本原理、係統構成、控製策略以及現代仿真技術在其中的應用，旨在培養具備紮實理論基礎和工程實踐能力的復閤型人纔。 本書的獨特價值與創新之處 在當前電氣工程及其自動化領域發展日新月異的背景下，電力拖動作為工業生産中不可或缺的關鍵技術，其自動控製水平的提升直接關係到生産效率、能源消耗以及産品質量。然而，傳統的教材往往在理論深度、係統性以及與現代仿真技術的結閤方麵存在不足。《電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真》正是針對這些痛點，進行瞭精心設計與內容組織。 係統性與全麵性： 本書結構嚴謹，內容詳實，從電力拖動的基本概念和常用電機模型齣發，逐步深入到各種控製係統的設計與分析。內容涵蓋瞭直流拖動、交流異步電動機拖動、同步電動機拖動等多種典型電力拖動形式，並重點介紹瞭這些係統在不同應用場景下的先進控製方法，如矢量控製、直接轉矩控製等。同時，對各種執行機構、傳感器以及上位機控製策略也進行瞭細緻的闡述。 理論與實踐的深度融閤： 本書在講解理論知識的同時，始終貫穿實踐應用導嚮。對於每一個控製係統，都詳細解析瞭其工作原理、數學模型以及控製算法的設計過程。更重要的是，本書充分融入瞭MATLAB/Simulink強大的仿真功能，將理論分析與仿真驗證緊密結閤。讀者可以通過書中提供的豐富仿真實例，直觀地理解抽象的控製理論，掌握利用MATLAB進行係統建模、仿真分析、參數調整和性能評估的全過程。 現代控製技術前沿追蹤： 隨著科技的進步，電力拖動自動控製技術也在不斷發展。本書在介紹經典控製理論的基礎上，也引入瞭部分現代控製理論在電力拖動中的應用，例如模糊控製、神經網絡控製等智能控製方法，以及在新能源汽車、工業機器人等新興領域中的應用實例，幫助讀者瞭解行業發展趨勢，拓寬學術視野。 MATLAB仿真技術的權威指南： MATLAB作為工程領域廣泛應用的科學計算軟件，其在電力拖動自動控製係統仿真中的作用至關重要。本書將MATLAB/Simulink的仿真平颱作為核心工具，提供瞭大量的實例代碼和仿真模型。從基本的電機模型搭建，到復雜的變頻調速係統仿真，再到整體係統的性能測試，本書都提供瞭詳細的操作步驟和講解，使得讀者能夠快速上手，熟練運用MATLAB進行高效的係統設計與研究。 本書的章節結構與內容亮點 本書共分為 XX 章（此處根據實際書籍內容填寫，例如：15章），每章內容緊密銜接，邏輯清晰。以下是部分章節的重點內容概述： 第一篇：電力拖動基礎與模型建立 第一章：電力拖動係統概述 介紹電力拖動在國民經濟中的地位和作用。 分析電力拖動係統的基本組成部分：電動機、傳動機構、控製裝置、電源。 闡述電力拖動係統的性能指標，如調速範圍、起製動性能、效率、過載能力、平穩性等。 介紹電力拖動自動控製係統的發展曆程和發展趨勢。 第二章：電動機的數學模型 詳細推導直流電動機的數學模型，包括其勵磁方式和電樞控製。 深入講解三相異步電動機的數學模型，包括d-q軸變換、等效電路等。 介紹同步電動機的數學模型及其在不同運行模式下的特性。 重點講解如何利用MATLAB建立這些電機模型，為後續仿真奠定基礎。 第三章：電力拖動係統的機械特性 分析各種負載的機械特性，如恒轉矩負載、恒功率負載、風機水泵負載等。 講解電動機的機械特性與負載特性的匹配原則。 介紹轉動慣量、摩擦力矩等對係統動態性能的影響。 第二篇：直流電力拖動自動控製 第四章：直流電動機的調速控製 講解直流電動機的電樞電壓調速法、勵磁電壓調速法、串電阻調速法等。 介紹晶閘管（Thyristor）換流器在直流調速中的應用，包括單相、三相橋式整流電路。 設計基於PID控製器的直流電動機速度閉環控製係統，並進行MATLAB仿真。 第五章：直流牽引電機控製 針對電力機車、有軌電車等牽引應用，介紹直流牽引電機的特點和控製需求。 講解恒壓、恒流、恒功率等不同運行模式下的控製策略。 分析電機製動過程中的能量迴饋控製。 第三篇：交流異步電動機電力拖動自動控製 第六章：交流異步電動機的調速控製 詳細闡述交流異步電動機的調速原理，包括轉子串電阻調速、轉子串頻敏電阻調速、電網調壓調速等。 重點介紹變頻調速技術，包括V/f恒壓頻比控製、電壓空間矢量脈寬調製（SVPWM）等。 講解變頻器的工作原理和基本構成。 第七章：矢量控製技術（Field-Oriented Control, FOC） 深入解析矢量控製的基本原理，包括轉子磁鏈定嚮、定子磁鏈定嚮等。 詳細介紹三相異步電動機的矢量控製係統設計，包括坐標變換、電流環和磁場定嚮控製。 通過MATLAB仿真，展示矢量控製的優越性，如動態響應快、轉矩輸齣平穩等。 第八章：直接轉矩控製技術（Direct Torque Control, DTC） 介紹直接轉矩控製的基本思想，無需復雜的坐標變換和調製，直接控製電磁轉矩和磁鏈。 分析DTC係統的開關錶、轉矩和磁鏈估算等關鍵環節。 對比DTC與矢量控製的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。 通過MATLAB仿真，驗證DTC係統的性能。 第九章：變頻器在不同負載下的應用 分析變頻器在風機、水泵、起重機、軋鋼機等典型工業負載中的應用特點。 講解不同負載下變頻器參數的整定方法和節能策略。 介紹變頻器在節能降耗方麵的顯著成效。 第四篇：同步電動機電力拖動自動控製 第十章：永磁同步電動機（PMSM）控製 介紹PMSM的結構、工作原理和數學模型。 重點講解PMSM的矢量控製（FOC），包括定子電流矢量和轉子磁場矢量關係。 分析PMSM在電動汽車、伺服係統等領域的應用。 利用MATLAB仿真PMSM的FOC係統。 第十一章：同步磁阻電動機（SynRM）控製 介紹SynRM的特點、優勢以及在新能源領域的發展前景。 講解SynRM的控製方法，包括最大轉矩控製（MTPA）等。 通過仿真展示SynRM的控製特性。 第五篇：先進控製技術與應用 第十二章：模糊邏輯控製在電力拖動中的應用 介紹模糊邏輯控製的基本原理和設計步驟。 設計模糊PID控製器，用於提高電力拖動係統的魯棒性和動態性能。 通過MATLAB仿真，比較模糊PID與傳統PID的控製效果。 第十三章：神經網絡控製在電力拖動中的應用 介紹神經網絡控製的基本思想和常見網絡結構（如BP網絡）。 設計基於神經網絡的電機模型辨識與預測控製。 分析神經網絡控製在非綫性係統中的優勢。 第十四章：電力拖動係統的狀態監測與故障診斷 介紹電力拖動係統中常見的故障類型，如繞組故障、軸承故障、絕緣老化等。 講解基於傳感器數據和信號分析的故障診斷方法。 介紹利用MATLAB進行故障仿真與診斷策略驗證。 第六篇：MATLAB仿真技術綜閤應用 第十五章：復雜電力拖動係統的MATLAB建模與仿真 綜閤運用前麵章節的知識，搭建更加復雜的電力拖動係統仿真模型，例如包含多颱電機的聯閤運行係統。 講解如何利用Simulink的Simscape Electrical庫進行更真實的係統建模。 指導讀者進行係統參數優化、性能評估和方案比較。 提供完整的仿真案例，並解析仿真結果。 本書的目標讀者 本書適閤高等院校電子信息工程、電氣工程及其自動化、電力係統及其自動化、機電一體化等專業的本科生、研究生，以及從事電力拖動相關領域的工程技術人員、科研人員。 結語 《電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真》不僅是一本教材，更是一本工具書和參考書。通過對本書的學習，讀者將能夠深入理解電力拖動自動控製係統的精髓，熟練掌握MATLAB/Simulink仿真工具的應用，為將來在工業自動化、新能源汽車、機器人等領域的學習和工作打下堅實的基礎。本書的齣版，必將有力地推動我國高等教育在電氣工程領域的教學與研究水平嚮前發展。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我以前接觸過幾本號稱“與MATLAB結閤緊密”的教材，結果發現所謂的仿真部分無非就是把書本上的公式直接扔進M文件裏跑一遍，缺乏對仿真結果的深入解讀和工程上的意義分析。這本教材給我的初步印象是，它似乎更注重方法論的構建。我仔細翻閱瞭目錄，發現它對係統的動態特性分析和建模部分著墨不少，這正是我目前學習中的一個難點。如何準確地將物理係統抽象為數學模型，進而有效地在仿真環境中驗證控製策略的有效性，是區分理論學習和工程實踐的關鍵。我特彆期待它在非綫性係統的處理上能提供一些獨到的見解，因為現實中的電力拖動係統往往伴隨著飽和、摩擦等非綫性因素，一個優秀的教材應該能教會讀者如何在這種復雜情況下進行魯棒的設計。如果它能提供一些高級的仿真技巧，比如如何利用Simulink進行模塊化設計，那就太棒瞭。

評分☆☆☆☆☆

我個人的學習習慣偏好係統性的、邏輯嚴密的結構。我看重教材是否能構建一個從基礎概念到復雜係統集成的完整知識框架。這本書的結構似乎試圖在這方麵下功夫，它沒有僅僅停留在介紹單個組件的控製上，而是著力於“係統”的集成與優化。我希望它能清晰地闡述，在麵對一個完整的電力拖動係統時，如何運用控製理論進行分層設計——從底層的電流環、速度環到上層的模式控製策略。這種自頂嚮下或自底嚮上的係統化思維是培養優秀工程師的關鍵。如果書中能提供一些關於最新發展趨勢的討論，比如麵嚮模型預測控製（MPC）在電機驅動中的應用探討，即使是作為選讀章節，也會讓這本書顯得與時俱進，更具前瞻性。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《電力拖動自動控製係統與MATLAB仿真》時，我原本是抱著一種既期待又有些忐忑的心情的。畢竟現在市麵上的教材汗牛充棟，真正能讓人眼前一亮的實在不多。這本書的裝幀設計挺有質感的，拿到手裏分量十足，這讓我對內容深度有瞭一些初步的信心。我最關注的其實是它在理論講解和實際應用之間的平衡。很多教材在理論上講得頭頭是道，但一到實際的仿真操作或者工程案例分析時就顯得捉襟見肘，讓人感覺知識點是孤立的。我希望能找到一本能夠將那些抽象的控製理論，比如狀態空間法、PID控製的深層原理，真正與MATLAB這個強大的工具結閤起來，形成一個完整的知識體係。特彆是對於那些復雜的電機驅動係統，比如交流伺服係統或者高精度位置控製，如果能看到清晰的建模步驟和參數整定的實際效果對比，那對我的學習效率將是極大的提升。這本書的篇幅看起來很紮實，希望能看到對經典控製理論的深度剖析，而不是泛泛而談的介紹。

評分☆☆☆☆☆

從一個側重於實踐操作者的角度來看，我更關心的是這本書的“可操作性”。理論是基石，但沒有實踐的檢驗，理論知識很容易變得空中樓閣。我希望能看到足夠詳細的、步驟清晰的MATLAB/Simulink實戰教程，而不僅僅是理論公式的簡單復述。例如，在設計一個速度控製器時，這本書是否能詳細指導讀者如何從零開始搭建一個包括電機模型、功率驅動電路和控製器在內的完整仿真平颱？更進一步，如果它能探討不同仿真步長、求解器選擇對結果精度的影響，以及如何利用仿真結果反推齣參數的最佳取值範圍，那麼這本書的價值就遠超一般的教材瞭。我希望它能成為一本能直接指導我進行項目開發的“工具書”，而不是隻能束之高閣的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量給我留下瞭深刻的印象。在學習電氣控製這類涉及大量數學公式和係統框圖的學科時，清晰的視覺呈現至關重要。我注意到書中的插圖，無論是電路圖還是信號流圖，綫條都非常乾淨利落，關鍵的數學推導步驟也標注得井井有條，沒有那種讓人一眼望去就感到混亂的“信息過載”。特彆是那些關於傳遞函數和狀態空間矩陣的展示，格式規範，極大地降低瞭閱讀和理解的難度。好的教材不僅要傳授知識，更要提供一種優雅的學習體驗。如果能在關鍵章節配上對比鮮明的案例分析，比如在不同負載和不同控製算法下的係統響應麯綫對比，那將是錦上添花。這種對細節的關注，往往體現瞭編著者對教學規律的深刻理解，而非僅僅是知識的堆砌。