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《交流伺服電機及其控製》可供高等院校電氣工程及其自動化專業本科生、研究生作為教材或參考書使用,也可供科研院所、廠礦企業從事自動化技術的科技工作者參考使用。
內容簡介
《交流伺服電機及其控製》全麵、係統、深入地闡述瞭交流伺服係統的工作原理、組成及設計方法。《交流伺服電機及其控製》第1章介紹瞭伺服係統的概念、發展過程以及交流伺服係統的構成、分類、性能指標、發展趨勢;第2章介紹瞭感應電機伺服控製係統;第3章介紹瞭永磁同步電機伺服控製係統;第4章介紹瞭交流伺服控製係統功率變換電路;第5章介紹瞭伺服係統常用傳感器的工作原理;第6章介紹瞭交流伺服係統常用的控製策略;第7章介紹瞭直接驅動交流伺服係統;第8章介紹瞭直綫交流伺服係統。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 伺服係統概述
1.1 伺服係統的基本概念
1.1.1 伺服係統的定義
1.1.2 伺服係統的組成
1.1.3 伺服係統性能的基本要求
1.1.4 伺服係統的種類
1.2 伺服係統的發展過程
l.3 交流伺服係統的構成
1.3.1 交流伺服電機
1.3.2 功率變換器
1.3.3 傳感器
1.3.4 控製器
1.4 交流伺服係統的分類
1.4.1 按伺服係統控製信號的處理方法分類
1.4.2 按伺服係統的控製方式分類
1.5 交流伺服係統的常用性能指標
1.6 伺服係統的發展趨勢
第2章 感應電機伺服控製係統
2.1 感應電機伺服控製係統的構成
2.2 感應電機的數學模型與坐標變換
2.2.1 矢量控製的基本思路
2.2.2 在三相靜止坐標係下感應電機的數學模型
2.2.3 坐標變換
2.3 感應電機的矢量控製
2.3.1 轉子磁場定嚮M-T坐標係中的基本方程
2.3.2 轉差頻率控製
2.3.3 解耦控製
2.3.4 磁通與電流控製
2.3.5 坐標變換的實現
2.3.6 弱磁控製
2.3.7 M-T坐標係下感應電機矢量控製伺服係統的構成
2.4 伺服控製感應電機的等效直流電機常數
2.4.1 伺服控製感應電機的等效電路
2.4.2 伺服控製感應電機的等效直流電機常數
2.4.3 伺服控製感應電機的特性框圖與時間常數
2.5 關於感應電機的直接轉矩控製
第3章 永磁同步電機伺服控製係統
3.1 詠磁同步電機伺服控製係統的構成
3.2 永磁同步電機的結構與工作原理
3.3 永磁同步電機的數學模型
3.3.1 永磁同步電機的基本方程
3.3.2 永磁同步電機的d、q軸數學模型
3.4 tqE弦波永磁同步電機的矢量控製方法
3.4.1 i=0控製
3.4.2 最大轉矩控製
3.4 ,3弱磁控製
3.4.4 cos=1控製
3.4.5 最大效率控製
3.4.6 永磁同步電機的參數與輸齣範圍
3.5 交流伺服電機的矢量控製係統
3.5.1 狀態方程與控製框圖
3.5.2 解耦控製與坐標變換的實現
3.5.3 電流控製器的分析與設計
3.5.4 速度控製器的設計
3.5.5 位置控製器的設計
3.5.6 d-q坐標係下永磁同步伺服電機矢量控製係統的構成
3.6 永磁同步伺服電機的設計要點
3.6.1 電機主要尺寸的確定
3.6.2 電動勢的正弦化設計
3.6.3 定位轉矩的抑製技術
第4章 交流伺服係統的功率變換電路
4.1 交流伺服係統功率變換主電路的構成
4.2 功率開關器件
4.2.1 功率晶體管(GTR)
4.2.2 金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)
4.2.3 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)
4.3 功率變換主電路的設計
4.3.1 逆變電路的設計
4.3.2 緩衝電路的設計
4.3.3 整流電路的設計
4.3.4 濾波電路的設計
4.3.5 製動電路的設計
4.4 PWM控製技術
4.4.1 正弦波脈寬調製(s;PWM)控製技術
4.4.2 t電流跟蹤型PWM控製技術
4.4.3 電壓空間矢量PWM控製技術
第5章 交流伺服係統常用的傳感器
5.1 位置傳感器
5.1.1 鏇轉變壓器
5.1.2 感應同步器
5.1.3 鏇轉變壓器、數字轉換器
5.1.4 光電編碼器
5.1.5 磁性編碼器
5.1.6 幾種傳感器的對比
5.2 速度傳感器
5.2.1 測速發電機
5.2.2 數字轉速傳感器
5.3 電流傳感器
5.3.1 霍爾電流傳感器
5.3.2 電流檢測IC
5.3.3 電阻+絕緣放大器
5.4 電壓傳感器
5.5 溫度傳感器
第6章 交流伺服係統常用的控製策略
6.1 基於滯迴單元的有限時間整定控製
6.1.1 基於滯迴單元的有限時間整定控製的原理
6.1.2 滯迴(HYS)單元
6.2 非綫性規範模型跟蹤控製
6.2.1 非綫性規範模型跟蹤控製的原理
6.2.2 魯棒補償器的設計
6.3 2自由度控製
6.3.1 2自由度控製係統的定義
6.3.2 2自由度控製係統的結構形式
6.3.3 2自由度控製係統的設計
6.3.4 2自由度PID控製
6.4 H控製
6.4.1 交流伺服係統的靈敏度函數和補靈敏度函數
6.4.2 H混閤靈敏度問題
6.4.3 加權函數的選擇及H魯棒控製器的設計
6.5 自適應控製
6.5.1 自校正控製係統(STCS)
6.5.2 模型參考自適應控製係統(MRACS)
6.6 滑模變結構控製
6.6.1 滑模變結構控製原理
6.6.2 滑模變結構控製的基本設計方法
6.7 智能控製
6.7.1 專傢係統及專傢控製
6.7.2 模糊控製
6.7.3 神經網絡控製
6.7.4 學習控製
6.7.5 預測控製
6.8 交流伺服電機的高性能控製——機械諧振係統的振動控製
6.8.1 控製對象及問題的提齣
6.8.2 諧振的各種控製方法
第7章 直接驅動交流伺服係統
7.1 概述
7.2 直接驅動伺服係統
7.2.1 直接驅動伺服係統的特點
7.2.2 直接驅動伺服電機應具備的特性
7.2.3 直接驅動伺服電機的結構及安裝形式
7.2.4 直接驅動伺服電機的分類
7.3 直接驅動交流伺服電機的研究與發展
7.3.1 電磁型直接驅動交流伺服電機
7.3.2 動電型直接驅動交流伺服電機
7.4 關於直接驅動伺服電動機的控製策略
7.5 直接驅動伺服電機的發展方嚮分析
第8章 直綫交流伺服係統
8.1 概述
8.2 直綫電動機的工作原理
8.3 直綫電動機的分類
8.3.1 按結構型式分類
8.3.2 按功能用途分類
8.3.3 按工作原理分類
8.4 直綫感應電機技術
8.4.1 直綫感應電動機的基本結構
8.4.2 直綫感應電動機的基本工作原理
8.4.3 直綫感應電機的基本特性
8.4.4 直綫感應電機的矢量控製
8.5 直綫永磁同步電機
8.5.1 直綫永磁同步電機的基本結構
8.5.2 直綫永磁同步電機的基本工作原理
8.5.3 直綫永磁同步電機的分類
8.5.4 直綫永磁同步電機的軸數學模型
8.6 高頻響、短行程直綫伺服電機
8.6.1 直流型高頻響、短行程直綫伺服電機
8.6.2 磁阻型高頻響、短行程直綫伺服電機
8.7 直綫步進電動機
8.7.1 直綫步進電動機的工作原理
8.7.2 直綫步進電動機的結構分析
8.8 關於直綫交流伺服電機的控製策略
8.8.1 傳統的控製策略
8.8.2 現代控製策略
8.8.3 智能控製策略
8.9 高速機床直綫電機進給伺服係統
8.9.1 直綫電機直接驅動的優點
8.9.2 直綫電機直接驅動存在的關鍵技術問題
8.9.3 直綫交流伺服電機係統的主要指標及參數
8.9.4 直綫電機伺服係統的發展趨勢
附錄
附錄A 直流伺服電機的主要用語與定義
附錄B 永磁同步伺服電機參數的等效直流電機換算
參考文獻
精彩書摘
第1章 伺服係統概述
伺服係統是以機械參數為控製對象的自動控製係統。在伺服係統中,輸齣量能夠自動、快速、準確地跟隨輸入量的變化,因此又稱之為隨動係統或自動跟蹤係統。機械參數主要包括位移、角度、力、轉矩、速度和加速度。
近年來,隨著微電子技術、電力電子技術、計算機技術、現代控製技術、材料技術的快速發展以及電機製造工藝水平的逐步提高,伺服技術已迎來瞭新的發展機遇,伺服係統由傳統的步進伺服、直流伺服發展到以永磁同步電機、感應電機為伺服電機的新一代交流伺服係統。
目前,伺服控製係統不僅在工農業生産以及日常生活中得到瞭非常廣泛的應用,而且在許多高科技領域,如激光加工、機器人、數控機床、大規模集成電路製造、辦公自動化設備、衛星姿態控製、雷達和各種軍用武器隨動係統、柔性製造係統(Flexible Manufacturing system,FMS)以及自動化生産綫等領域中的應用也迅速發展。
1.1 伺服係統的基本概念
1.1.1 伺服係統的定義
“伺服係統”是指執行機構按照控製信號的要求而動作,即控製信號到來之前,被控對象是靜止不動的;接收到控製信號後,被控對象則按要求動作;控製信號消失之後,被控對象應自行停止。
伺服係統的主要任務是按照控製命令要求,對信號進行變換、調控和功率放大等處理,使驅動裝置輸齣的轉矩、速度及位置都能得到靈活方便的控製。
1.1.2 伺服係統的組成
伺服係統是具有反饋的閉環自動控製係統。它由檢測部分、誤差放大部分、執行部分及被控對象組成。
1.1.3 伺服係統性能的基本要求
1)精度高。伺服係統的精度是指輸齣量能復現輸入量的精確程度。
2)穩定性好。穩定是指係統在給定輸入或外界乾擾的作用下,能在短暫的調節過程後,達到新的或者恢復到原來的平衡狀態。
前言/序言
自20世紀80年代以來,隨著現代電機技術、材料技術、傳感器技術、電力電子技術、微電子技術、控製技術以及計算機技術等支撐技術的快速發展,伺服控製技術取得瞭巨大的進步。尤其是矢量控製技術的發展,使得交流電機高動態響應的轉矩控製得以實現,極大地提高瞭交流伺服係統的性能,從而使得交流伺服係統的電機控製復雜、控製特性差等問題的解決取得瞭突破性的進展。交流伺服係統在各種應用領域充分展現瞭高精度、高動態性能、高可靠性、高效率、體積小、重量輕等突齣的優勢。
好的,這是一份關於《交流伺服電機及其控製》之外的其他圖書的詳細簡介: --- 書名:《現代電力電子技術及其應用》 作者:[此處可填寫虛構的作者姓名,例如:張文強,李明] 齣版社:[此處可填寫虛構的齣版社名稱,例如:清華大學齣版社/機械工業齣版社] 齣版年份:[此處可填寫虛構的齣版年份,例如:2023年] --- 內容提要: 《現代電力電子技術及其應用》一書旨在全麵、深入地探討電力電子技術在現代工業和日常生活中的核心原理、關鍵器件以及前沿應用。全書內容涵蓋瞭從基礎理論到復雜係統的構建,重點剖析瞭電力電子技術如何作為現代能源轉換、運動控製和電源管理的核心驅動力。本書不僅為電氣工程、自動化、機電一體化等專業的本科生和研究生提供瞭係統化的教材,同時也為相關領域的工程師和技術人員提供瞭可靠的參考手冊。 第一部分:電力電子基礎理論與器件 本書首先從電力電子技術的基本概念齣發,係統梳理瞭功率變換的基本拓撲結構,包括直流斬波器、交直流變換器(整流器/逆變器)和交交變換器。重點闡述瞭開關模式電源(SMPS)的設計原則,分析瞭各種調製技術,如脈衝寬度調製(PWM)和空間矢量調製(SVM),及其對輸齣波形質量和效率的影響。 在器件方麵,本書詳細介紹瞭關鍵功率半導體器件的物理特性、驅動電路設計和熱管理策略。內容覆蓋瞭晶閘管(SCR)、功率晶體管(BJT、MOSFET)的演進,並著重分析瞭現代電力電子的主流器件:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和先進的碳化矽(SiC)/氮化鎵(GaN)器件。對這些器件的開關損耗、導通損耗、耐壓能力以及可靠性進行瞭詳盡的比較和評估,為工程實踐中的器件選型提供瞭理論依據。 第二部分:開關電源係統設計與分析 此部分深入探討瞭各類開關電源的設計與優化。內容包括: 1. 隔離式DC-DC變換器: 詳細介紹瞭正激、反激、半橋和全橋等拓撲結構,著重分析瞭變壓器的設計、磁性元件的損耗分析以及初級和次級側的控製方法。 2. 高功率因數整流器(PFC): 討論瞭無源PFC和有源PFC(如Boost、SEPIC拓撲)的原理,目標是實現高輸入功率因數和低諧波畸變。 3. 磁性元件設計: 提供瞭鐵氧體磁芯的選擇標準、繞組設計方法以及磁性元件在不同頻率下的損耗計算模型,強調瞭磁性元件對係統整體性能的關鍵製約作用。 第三部分:先進電機驅動技術(非伺服領域重點) 雖然本書並非專注於交流伺服係統,但它深入講解瞭通用型交流電機驅動技術,特彆是變頻驅動在工業應用中的實現。 1. 異步電機驅動: 詳細介紹瞭基於電壓源逆變器(VSI)的異步電機驅動技術,包括V/f控製、轉差率控製和矢量控製(FOC)的基礎理論。重點討論瞭如何通過精確的電流和磁鏈控製,實現異步電機在寬調速範圍內的平穩、高效運行。 2. 永磁同步電機(PMSM)驅動: 分析瞭PMSM的電機模型,並闡述瞭其在電動汽車、工業泵送和風力發電等領域中的應用。重點講解瞭基於d-q坐標係的矢量控製策略,以及如何處理磁鏈觀測器和弱磁控製問題。 第四部分:電力電子在電能質量與係統集成中的應用 本書將電力電子技術置於更廣闊的電力係統中進行考察,關注電能質量的改善和新一代能源係統的集成。 1. 有源電力濾波器(APF)與靜態無功補償器(SVG): 探討瞭如何利用高頻開關技術快速補償電網中的諧波和無功功率,以提升電能質量。詳細分析瞭基於並聯逆變器的電流控製策略。 2. 電力電子變壓器(PET): 闡述瞭PET作為下一代電網接口設備的技術優勢,包括其對電壓、頻率的靈活控製能力,以及在直流微網和柔性交流輸電(FACTS)中的潛在作用。 3. 並網逆變器與儲能係統: 針對光伏發電和電池儲能係統,本書講解瞭並網逆變器的控製策略,包括孤島檢測、鎖相環(PLL)技術,以及如何確保並網點的電壓和頻率穩定。 第五部分:係統建模、仿真與控製 為指導工程實踐,本書提供瞭強大的仿真和控製分析工具。 1. 係統建模: 使用狀態空間法對電力電子係統進行精確建模,包括開關器件的平均模型和詳細模型。 2. 控製迴路設計: 深入討論瞭電流環、電壓環的PID控製器設計,以及如何利用諧振控製器(Resonant Controller)和倍頻補償技術來提高係統的動態性能和穩態精度。 3. 仿真工具應用: 結閤MATLAB/Simulink和PLECS等主流仿真軟件,通過實例演示瞭整流器、DC-DC變換器以及電機驅動係統的建模、仿真與參數調試過程。 總結: 《現代電力電子技術及其應用》緻力於構建一個從微觀器件到宏觀係統,從理論分析到工程實現的完整知識體係。它強調瞭電力電子技術在實現能源高效利用、提高係統可靠性以及推動電動化進程中的不可替代性,為讀者提供瞭一套全麵、實用的技術指南。 ---