电机控制

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高晗璎 著
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出版社: 哈尔滨工业大学出版社
ISBN:9787560362779
版次:1
商品编码:12313305
包装:平装
开本:16开
出版时间:2018-03-01
用纸:胶版纸

具体描述

编辑推荐

本书可作为高等院校本科电力电子与电力传动、工业自动化、电机、机电一体化专业“电机控制”课程的教材,也可作为相关专业工程技术人员的参考用书。

内容简介

本书着重介绍电机控制技术的基础理论及相关技术,全书分为7章,主要包括电机控制的相关知识、直流电动机、交流异步电动机、无刷直流电动机、开关磁阻碍电动机以及步进电动机的驱动控制技术。本书强调理论和实践相结合,结合相应章节的理论知识,在书中给出了大量的工程实例,以培养学生能力为主旨,最大限度地满足学生对工程实践知识的需要。

目录

目录

第1章 绪论

1.1 自动控制策略

1.2 电力电子技术

1.3 电动机本体及其控制策略

1.4 传感器

1.5 CPU

习题

第2章 电机控制的基础知识

2.1 电机控制中电力电子技术的应用

2.2 电机控制中常用传感器

2.3 电机控制中PID控制

习题

第3章 直流电动机控制

3.1 直流电动机调速

3.2 开环直流调速系统

3.3闭环调速系统

3.4直流脉宽调速系统

习题

第4章 异步电动机控制

4.1 交流调速系统的分类

4.2 异步电动机调压调速

4.3 异步电动机的串级调速系统

4.4 异步电动机变压变频调速系统(VVVF系统)

习题

第5章 无刷直流电动机控制

5.1 无刷直流电动机的基本结构和工作原理

5.2 无刷直流电动机的基本公式

5.3 无刷直流电动机的运行特性分析

5.4 PWM调制方式

5.5 无刷直流电动机转子位置信号的检测

5.6 无刷直流电动机的系统设计举例

习题

第6章 开关磁阻电动机控制

6.1 开关磁阻电动机的工作原理

6.2 开关磁阻电动机基本方程及性能分析

6.3 开关磁阻电动机的控制原理

6.4 开关磁阻电动机系统的功率拓扑

6.5 开关磁阻电动机系统的反馈信号检测

6.6 实例:开关磁阻电动机调速系统设计

习题

第7章 步进电动机控制

7.1 步进电动机的结果和工作原理

7.2 步进电动机的特性

7.3 三相混合式步进电动机的理想化数学模型

7.4 步进电动机的驱动技术

7.5 步进电机细分驱动举例

习题

参考文献



《流光溢彩:工业制造的视觉艺术与工程实践》 一、 现代工业美学的新视角:从冰冷机器到诗意表达 当我们谈论工业制造,脑海中浮现的往往是粗糙的金属、冰冷的机器、庞大的流水线,以及那些令人望而生畏的复杂技术。然而,在这个信息爆炸、追求个性化和情感共鸣的时代,工业制造的“美学”正在悄然发生深刻的变革。它不再仅仅是功能至上的冰冷逻辑,而是逐渐演化为一种融合了技术精度、材料质感、色彩搭配、光影运用以及人文关怀的综合性视觉艺术。《流光溢彩:工业制造的视觉艺术与工程实践》正是致力于挖掘和展现这一新兴领域。 本书并非一本传统的工程技术手册,也无关乎任何具体的设备原理或运行机制。它聚焦于一个更为宏观且富有启发性的层面:如何通过视觉语言,去理解、去呈现、去提升工业制造的价值和魅力。从大型工厂车间的空间设计,到精密仪器表面的工艺处理;从自动化生产线的动态轨迹,到工业产品的外观形态;从材料本身的肌理触感,到光线在机械结构上的折射与反射——这一切,都构成了工业制造不可忽视的视觉维度。 在过去,工业的美学往往被简化为“工业风”的某种符号化表达,例如裸露的管道、粗犷的钢架。然而,真正的工业视觉艺术远不止于此。《流光溢彩》将带领读者跨越这种表层化的理解,深入探究工业设计、材料科学、色彩理论、照明工程、摄影艺术以及用户体验设计等多个学科的交叉点。它将展示,即便是在最严谨、最讲究效率的工业环境中,艺术的灵感与审美的追求也能绽放出令人惊叹的光彩。 本书的核心论点在于,强大的工业制造能力,如果缺乏与之匹配的视觉呈现和情感连接,将难以在日益饱和的市场中脱颖而出,更难以赢得消费者的青睐和社会的认可。卓越的视觉设计,不仅能提升产品的市场竞争力,更能塑造品牌形象,甚至引导行业的发展方向。我们常常被一款设计精美的工业产品所吸引,那是因为其背后蕴含着对细节的极致追求,对用户需求的深刻洞察,以及一种超越纯粹功能的艺术表达。 《流光溢彩》将通过丰富的案例分析和跨学科的理论探讨,阐释工业制造如何在视觉上实现“流光溢彩”的效果。这种“流光溢彩”既是对产品本身工艺精湛、质感卓越的直观体现,也是对其背后蕴含的技术实力、创新精神以及人文关怀的一种诗意化表达。它鼓励工程师、设计师、管理者以及所有对工业领域感兴趣的读者,从一个全新的视角审视我们身边的工业世界,发掘其中被忽略的艺术价值,并将其融入到实际的工程实践中。 二、 视觉语言的解码:工业产品与环境的审美密码 工业制造并非一成不变的冰冷铁块,其中蕴含着丰富的视觉信息和审美潜力。本书将深入解析构成工业视觉艺术的各项关键要素,并探讨它们如何相互作用,共同塑造我们对工业产品的感知。 1. 材料质感与触觉感知:超越视觉的触动 材料是工业制造的基石,而材料的质感则是赋予工业产品生命力的重要来源。《流光溢彩》将详细剖析不同工业材料的物理特性,以及这些特性如何转化为独特的视觉表现。金属的光泽、表面的拉丝、哑光的处理、抛光的晶莹,或是高分子材料的温润、复合材料的肌理,它们都在视觉上诉说着各自的故事。 本书将探讨诸如: 金属的“冷”与“暖”: 不锈钢的冷静、铝合金的轻盈、黄铜的复古、钛合金的硬朗,如何在表面处理(如阳极氧化、PVD涂层、喷砂)中呈现出截然不同的视觉情感。 塑料与聚合物的“塑”与“变”: 从光滑的ABS到带有纹理的PC,再到具有生物降解特性的PLA,材料的流动性、透明度、半透明度以及表面肌理如何影响产品的光影效果和触感联想。 复合材料的“融合”与“创新”: 碳纤维的独特编织纹理,玻璃纤维的坚韧质感,以及它们与其他材料的结合,如何创造出既轻便又强韧,同时具备独特视觉吸引力的产品。 天然材料的“温润”与“本真”: 在某些工业应用中,木材、石材甚至陶瓷的运用,如何为冰冷的机械设备注入一丝自然的气息和人文的温度。 本书将不仅仅停留在材料的分类,而是着重于分析这些材料在特定工业场景下,如何通过表面的处理和光线的照射,展现出触手可及的质感,并激发观者的触觉联想。例如,触摸一个光滑冰凉的金属外壳,与触摸一个带有细腻磨砂纹理的塑料表面,会带来截然不同的心理感受。这种“视觉上的触感”是工业产品情感化表达的重要途径。 2. 色彩的工业叙事:从功能性到情感性的跨越 色彩在工业制造中的作用远超单纯的标识或区分。《流光溢彩》将揭示色彩如何成为一种强大的叙事工具,能够传递品牌基因、暗示产品功能、营造工作氛围,甚至影响操作者的情绪和效率。 本书将深入探讨: 功能性色彩的应用: 警告色、指示色、安全色等在工业环境中的经典用法,以及如何在此基础上进行创新,使其既醒目又不失美观。 品牌色彩的基因注入: 如何将企业的品牌色巧妙地融入产品设计和车间布局,形成统一而富有识别度的视觉形象。 色彩的情感心理学: 蓝色代表稳定与科技,红色象征活力与警示,绿色传递环保与安全,黄色营造温暖与注意。不同色彩组合如何影响观者的情绪和认知。 光照对色彩的影响: 不同光源(自然光、LED、荧光灯)下,工业材料的真实色彩会发生怎样的变化,以及如何通过选择合适的光源来优化色彩表现。 色彩搭配的艺术: 从撞色、邻近色到单色搭配,如何利用色彩的对比与和谐,创造出富有视觉冲击力或宁静致远的产品和空间。 工业色彩的趋势: 关注当前工业界在色彩运用上的新趋势,例如对环保色、天然色以及个性化定制色彩的探索。 本书将通过大量的实例,展示色彩是如何在工业产品外观、包装、标识以及工作环境的细节中,悄无声息地构建起一种情感连接,让冰冷的机器也拥有“温度”。 3. 光影的雕塑艺术:赋予机械生命的光芒 光线与阴影的互动,是塑造工业产品立体感、质感和动态感的核心。《流光溢彩》将把光影视为一种雕塑工具,讲解如何利用自然光和人造光源,将静态的机械结构转化为富有生命力的视觉焦点。 本书将深入探讨: 光线的方向与性质: 直射光、散射光、侧光、逆光等不同布光方式对产品形态、表面纹理和细节的强调作用。 高光与阴影的艺术: 如何通过巧妙布置光源,产生迷人的高光,突出产品表面的弧度与材质,同时利用阴影营造层次感和深度,勾勒出机械结构的轮廓。 照明的工业化设计: 车间照明、设备照明、产品展示照明的设计原则,如何平衡功能性(如满足操作者视野需求)与美学性。 LED技术的革新: LED光源的可调性、显色性以及其在工业照明和产品集成照明中的应用,如何为工业视觉带来新的可能性。 光影与动态: 在自动化生产线上,光线如何与运动的机械臂、传送带互动,创造出流动的光影效果,增添工业场景的活力。 摄影与光影: 如何通过专业的摄影技术,捕捉和呈现工业产品最动人的光影瞬间,为宣传和展示服务。 本书将通过对比分析,展示同一款产品在不同光照条件下的视觉差异,从而让读者深刻理解光影在工业视觉艺术中的决定性作用。它将引导读者思考,即使是最朴素的金属外壳,在恰当的光线下,也能展现出如钻石般璀璨的光芒。 4. 工业设计的语言:形式、功能与情感的对话 工业设计是将功能性、经济性和美学性融为一体的艺术。《流光溢彩》将跳出单纯的外观造型探讨,深入解析现代工业设计中,形式、功能与情感是如何交织在一起,最终成就一件成功的工业产品。 本书将探讨: 人体工程学与触感设计: 产品如何符合人体自然的动作习惯,操作界面如何直观易懂,按钮、握柄的设计如何带来舒适的触感体验。 流线型与仿生学: 机械结构的美感如何从自然的形态和运动轨迹中汲取灵感,例如流畅的曲线、简洁的几何形状,以及模仿生物体的结构。 模块化与可定制化设计: 在满足标准化生产的同时,如何通过模块化设计提供个性化的视觉和功能选择,满足不同用户需求。 用户体验(UX)与情感化设计: 产品在使用过程中带给用户的整体感受,包括易用性、舒适度、可靠性,以及由此产生的情感连接。 极简主义与装饰主义: 现代工业设计中,不同风格的取舍与融合,如何通过删繁就简或恰当的装饰,提升产品的艺术价值。 产品叙事与故事性: 如何通过设计细节,讲述产品背后的技术创新、品牌理念或用户价值,赋予产品更深层次的含义。 本书将通过对一系列标志性工业产品的设计分析,展示设计语言是如何在形体、比例、连接方式、表面处理等各个层面,传达出明确的信息,并与用户的心理需求产生共鸣。 三、 工程实践的艺术化升华:从蓝图到实体的审美转化 《流光溢彩》的最终目标,是将抽象的视觉艺术理论,落地于具体的工业工程实践。《流光溢彩》将强调,提升工业制造的视觉艺术,并非空中楼阁,而是可以通过精心的工程设计和工艺控制来实现。 1. 制造工艺与表面处理的艺术化考量 先进的制造工艺和精湛的表面处理技术,是实现工业视觉艺术的物质基础。本书将探讨这些技术如何与美学目标相结合。 精密加工的视觉之美: 数控加工、激光切割、3D打印等先进制造技术,如何在实现高精度和复杂形状的同时,也赋予产品独特的表面纹理和光滑度。 表面涂装的创新: 粉末涂装、电泳涂装、UV涂装等,如何在提供防护功能的同时,创造出哑光、高光、金属漆、珠光漆等丰富多样的视觉效果。 电镀与化学处理: 铬、镍、锌等电镀层如何带来耀眼的光泽和耐腐蚀性;阳极氧化如何为铝材赋予鲜艳的色彩和耐磨损的表面。 焊接与连接的美学: 如何通过隐藏式焊接、激光焊接等技术,使连接处更加平滑美观,避免粗糙的焊缝影响整体视觉效果。 压铸与注塑的精度: 如何通过优化模具设计和工艺参数,实现产品表面的无缺陷、高光泽,以及精细的细节表现。 本书将强调,在工艺选择和参数设定时,不仅要考虑其功能性和经济性,更要将其对最终视觉效果的影响纳入考量范围。例如,选择何种抛光方式,会直接影响金属的光泽度和反射效果;控制注塑时的冷却速度,可能会影响塑料表面的细微纹理。 2. 工业空间与环境的整体美学营造 一个高效、安全、充满活力的工业工作环境,同样需要视觉美学的指导。《流光溢彩》将审视工厂车间、实验室、展厅等工业空间的设计。 车间布局与动线设计: 如何通过合理的设备布局、通道规划,创造出清晰、有序、富有节奏感的空间序列,并利用灯光和色彩引导视觉流线。 设备色彩与统一性: 如何为车间内的各类设备选择协调的色彩方案,避免色彩的杂乱无章,营造整洁、专业的工作氛围。 照明设计的艺术化: 除了满足基本照明需求,如何通过灯光的明暗对比、色彩变化,以及对关键区域的重点照明,增强空间的层次感和视觉吸引力。 标识与指示系统的美学: 如何设计清晰、醒目且具有艺术感的操作指示、安全警示和区域划分标识,使其成为空间环境的点睛之笔。 绿色工厂与可持续设计: 如何将环保理念融入空间设计,例如利用自然光、选择环保材料、以及创造更人性化的工作环境,提升工业场所的整体美感和人文关怀。 展厅与公共空间的视觉呈现: 如何通过精心设计的展陈空间,以最具吸引力的方式展示工业产品和技术,吸引参观者,传递企业形象。 本书将展示,一个美学上得到提升的工业空间,不仅能提高员工的工作积极性和效率,更能向外界传递出企业严谨、创新、注重细节的良好形象。 3. 摄影与数字媒体在工业视觉传播中的角色 在这个信息爆炸的时代,高质量的视觉内容是工业产品和技术走向市场的关键。《流光溢彩》将探讨如何利用现代摄影和数字媒体技术,最大化工业视觉艺术的传播效果。 工业产品摄影的技巧: 如何通过构图、用光、背景选择,以及后期处理,拍摄出能够精准传达产品美感、技术细节和使用场景的专业照片。 视频与动画的动态叙事: 如何利用宣传片、产品演示视频、技术动画等,生动形象地展示工业产品的运行原理、优势特点以及企业的创新实力。 虚拟现实(VR)与增强现实(AR)的应用: 如何利用VR/AR技术,为客户提供沉浸式的产品体验,例如虚拟装配、远程维护演示等,增强视觉冲击力和交互性。 平面设计与包装设计的艺术: 如何将产品的美学理念延伸至包装设计、宣传手册、网站界面等各个载体,形成统一而富有吸引力的品牌视觉体系。 数据可视化与信息图形: 如何将复杂的工业数据和技术信息,以直观、美观的可视化图表呈现,便于理解和传播。 本书将强调,现代工业制造的成功,离不开高效而富有艺术感的视觉传播。通过精良的视觉内容,产品才能在激烈的市场竞争中被发现、被理解、被青睐。 结语: 《流光溢彩:工业制造的视觉艺术与工程实践》是一本面向未来的著作。它不教导如何制造一台电机,也不讲解电路原理;它关注的是,当这些精密而复杂的机器被制造出来后,它们如何以最动人的姿态呈现在世人面前,如何通过视觉语言,传递出科技的魅力、设计的智慧以及人类的创造力。本书将激励读者,将工程的严谨与艺术的灵感相结合,共同推动工业制造走向一个更加美轮美奂的未来。

用户评价

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这本书的内容,严格来说,并非我当初设想的那种。我原本以为它会像一本详细的操作手册,手把手教你如何一步步解决实际遇到的电机控制难题,比如如何针对特定负载调整PID参数,或者如何在低成本的微控制器上实现复杂的矢量控制算法。我期待的是那些充满实际案例、代码片段、以及直观的原理图,能够让我立刻对照着自己的项目去实践。然而,这本书的侧重点却更多地放在了电机控制的理论基础和系统性介绍上。它更像是一门大学课程的教材,从电机学的基础开始,深入浅出地讲解了各种电机的类型、工作原理、以及不同控制方法的数学模型。虽然这些理论内容确实扎实,对于建立完整的知识体系很有帮助,但我承认,在阅读过程中,我时常会感到一种“纸上谈兵”的无力感。我希望能够看到更多关于实际工程应用中的权衡取舍,例如在设计过程中,成本、效率、动态响应、噪音以及可靠性之间是如何进行博弈的。这本书在这些方面虽然有所提及,但深度和广度都略显不足,更多的是一种理论上的概览,而不是解决具体工程挑战的指南。它提供了一个坚实的理论基石,但如果要将其转化为实际可用的解决方案,我可能还需要查阅大量的补充资料和实际应用手册。

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在我看来,这本书更像是一本“集成电路”中的“通用处理器”的说明书,而不是针对某个特定应用场景的“专用芯片”手册。它提供了一个非常全面和概括性的框架,让你了解整个电机控制系统的构成,从输入信号的处理,到控制器的设计,再到电机驱动和反馈,都有涉及。它会告诉你,一个完整的电机控制系统需要考虑哪些环节,以及每个环节可能面临的挑战。例如,它会详细讲解不同类型的编码器和它们的优缺点,也会介绍几种常见的功率电子器件在电机驱动中的应用。这就像是在告诉你,一个电脑的CPU需要哪些功能,主板如何连接,内存如何工作。但是,当你真正需要设计一个特定的电机控制方案时,例如为一款无人机设计一个高效率、低延迟的电机控制器,这本书可能就显得有些“泛泛而谈”了。它并没有深入到具体的设计细节,比如如何选择合适的MOSFET,如何设计高效的驱动电路,或者如何进行EMI(电磁干扰)的优化。它为你描绘了一个宏观的蓝图,但具体的“施工图纸”还需要你自己去绘制。它是一个很好的“概览”,但不是一个“施工手册”。

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坦白说,这本书的语言风格和编排方式,与我通常阅读的技术文档有着天壤之别。它更像是一部关于电机控制的“编年史”或者“哲学著作”,而非一本实用的“工具书”。作者在书中花了大量的篇幅去探讨电机控制的“道”与“术”,从哲学层面去解读控制的本质,以及不同控制思想的演变。我读到了关于“简化模型”的辩证思考,关于“鲁棒性”和“最优性”之间的权衡,以及关于“智能化”和“自主性”的未来展望。这种宏大的叙事方式,让我有机会从一个更高的维度去审视电机控制这个领域,而不仅仅是将其视为一堆冰冷的技术堆砌。它让我思考,为什么我们要做电机控制?它的终极目标是什么?以及在不同的历史时期,工程师们是如何凭借智慧和创造力来解决当时面临的难题的。然而,这种“宏大叙事”的代价就是,在具体的技术细节上,它显得有些“轻描淡写”。例如,当我尝试去理解如何具体地实现一个“自适应控制”算法时,书中仅仅是点到为止,并没有给出具体的算法流程图或者伪代码。我期望的是能够看到更具体的“招式”,而这本书却更侧重于“内功心法”的阐述。这对于我这样希望快速上手解决实际问题的读者来说,可能不是最直接的帮助。

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这本书给我最大的感受就是,它为我打开了一扇通往电机控制世界的大门,但门后却是一个我尚未完全掌握的广阔天地。作者在书中系统地梳理了电机控制的发展脉络,从最基础的直流电机控制,到交流同步电机、异步电机,再到更先进的无刷直流电机和永磁同步电机,都有涉及。而且,它不仅仅是简单地介绍这些电机类型,更重要的是,它阐述了不同类型电机在控制上的核心挑战和对应的解决方案。我特别喜欢书中关于“传感器”和“无传感器”控制方法的对比分析,这让我深刻理解了在实际应用中,如何根据成本、精度和环境要求来选择合适的控制策略。不过,对于我这样一个初学者来说,书中涉及的很多控制理论,例如“滑模控制”、“模糊控制”等,虽然有介绍,但并没有深入到可以让我独立设计和实现的地步。这些章节更像是概念性的科普,让我知道有这些高级的方法存在,但具体的实现细节和算法优化,则需要大量的后续学习。它更像是一本“导览图”,指明了方向,但具体的探索之路还需要自己去铺设。我希望能有更多关于实际电路设计、硬件选型和软件实现的具体案例,这样我才能更好地将这些理论知识落地。

评分

从一个过来人的角度来看,这本书的讲解方式非常独特,它不像我之前看过的很多技术书籍那样,上来就抛出一堆公式和概念,而是试图用一种非常“软性”的方式来引导读者理解电机控制的精髓。它大量运用类比和生活化的例子,试图将那些抽象的电磁学和控制论知识变得更容易消化。我记得书中有个章节用“拉车”的比喻来解释转矩和速度的关系,还有用“水龙头”来形象化PWM(脉冲宽度调制)的原理,这些都让我眼前一亮。这种 pendekatan 确实打破了我对技术书籍“枯燥乏味”的刻板印象,让我在阅读过程中少了很多畏难情绪,甚至有时会觉得像在听一场精彩的科普讲座。然而,也正因为这种“软性”的风格,在一些需要严谨推导和精确计算的场合,它就显得有些不够“硬核”了。当你真的需要深入理解某个控制算法的数学推导过程,或者需要精确地计算出某个参数时,这本书提供的细节就略显不足,可能需要结合其他更专业的书籍或者参考论文来补充。总的来说,它是一本非常好的入门读物,能够激发你对电机控制的兴趣,并建立起初步的认知框架,但如果你的目标是成为一名精通的电机控制工程师,这本书的深度可能需要你继续挖掘。

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