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) 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：29710939128

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

售价：19.7元,便宜9.3元,折扣67

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

内容提要

　　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

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

文摘

序言

现代电力拖动系统：高效、智能与可持续发展的驱动力 在当今工业自动化和电气工程领域，电力拖动系统扮演着至关重要的角色。它们是驱动工业生产、交通运输、能源转换等众多关键应用的核心动力源。从大型冶金设备的巨型电机，到家用电器的精密驱动，再到电动汽车的动力总成，电力拖动系统的进步直接关系到生产效率、能源消耗、环境影响以及整体社会的运行效率。 电力拖动系统的演进：从粗放到精密的飞跃 早期的电力拖动系统主要依赖于简单的电机与机械传动装置的组合，其控制方式相对粗犷，精度和效率有待提高。随着电力电子技术、微处理器技术以及控制理论的飞速发展，电力拖动系统经历了翻天覆地的变革。现代电力拖动系统已经不再是简单的“电动机+负载”的模式，而是集成了高性能的电动机、先进的电力电子变流器、精密的传感器以及复杂的数字控制算法。 核心组成与功能 一个典型的现代电力拖动系统主要由以下几个部分构成： 电动机（Electric Motor）： 作为能量转换的核心，电动机将电能转化为机械能。根据不同的应用需求，可以选择直流电机、交流感应电动机、同步电动机（包括永磁同步电机PMSM）以及步进电机等。每种电机都有其独特的性能特点和适用范围。例如，感应电动机因其结构简单、坚固耐用、成本低廉而广泛应用于通用机械；永磁同步电机则以其高功率密度、高效率、高转矩密度以及精确的速度和位置控制能力，成为电动汽车、伺服系统等高端应用的首选。 电力电子变流器（Power Electronic Converter）： 这是电力拖动系统实现精确控制的关键。变流器负责将电网的交流电或直流电转换为适合驱动电动机所需的电压、电流和频率。常见的变流器包括整流器（AC-DC）、逆变器（DC-AC）和变频器（AC-AC）。例如，变频器（Variable Frequency Drive, VFD）能够灵活地调节电动机的输出频率和电压，从而精确控制电动机的速度和转矩，实现软启动、再生制动等高级功能，极大地提高了能源利用效率并减少了机械冲击。 传感器（Sensors）： 传感器是电力拖动系统实现闭环控制的“眼睛”。它们实时监测电动机的运行状态，如转速、转矩、位置、电流、电压等关键参数。常见的传感器包括编码器、测速发电机、霍尔传感器、电流互感器、电压传感器等。这些测量数据被反馈给控制器，用于与期望的指令进行比较，进而调整变流器的输出，实现精准的控制。 控制器（Controller）： 控制器是电力拖动系统的大脑。它通常是一个微处理器或数字信号处理器（DSP），负责接收来自操作员的指令（如设定速度、扭矩或位置），处理来自传感器的反馈信号，并根据预设的控制算法（如PID控制、矢量控制、直接转矩控制等）计算出变流器所需的控制信号。先进的控制器能够实现复杂的运动控制、系统状态监测、故障诊断以及与其他系统的通信集成。 关键技术与控制策略 现代电力拖动系统的核心在于其先进的控制策略。随着技术的不断进步，控制方法也日益复杂和高效： 标量控制（Scalar Control）： 最早期的交流电机调速方法，通过独立控制电动机的电压和频率来调节其转速。实现简单，但动态性能和转矩控制精度相对较低。 矢量控制（Vector Control / Field-Oriented Control, FOC）： 这是现代交流电机高性能控制的基石。矢量控制将电动机的三相定子电流分解为磁场分量和转矩分量，并对它们进行独立控制，从而使交流电机能够获得类似直流电机的优良动态响应和精确的转矩控制能力。矢量控制又可分为基于电压模型（VSC）和基于电流模型（CSC）的控制，以及无传感器矢量控制。 直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）： 一种无需速度估计和坐标变换的直接控制策略，能够快速响应转矩指令，实现优异的动态性能和低速大转矩输出。 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）： 一种基于系统模型的前馈/反馈控制策略，能够预测系统未来的行为并进行优化控制，特别适用于多变量、有约束的控制问题，在新能源汽车、机器人等领域展现出巨大潜力。 模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control, FLC）和神经网络控制（Neural Network Control, NNC）： 这类智能控制方法能够处理非线性、时变和不确定性系统，无需建立精确的数学模型，在一些复杂工况下具有优势。 应用领域与发展趋势 电力拖动系统广泛应用于国民经济的各个部门： 工业自动化： 各种生产线上的输送设备、加工机床、起重设备、包装机械等都离不开高性能的电力拖动系统。精确的速度和位置控制对于提高产品质量和生产效率至关重要。 交通运输： 电动汽车、混合动力汽车、轨道交通（如地铁、高铁）的核心动力系统。高效率、高功率密度、长续航里程是该领域的主要发展方向。 能源领域： 风力发电机的驱动、水力发电机的调速、抽水蓄能系统的储能等，都需要可靠且高效的电力拖动技术。 机器人与智能制造： 工业机器人、服务机器人、无人搬运车（AGV）等，对电动机的精度、响应速度和灵活性提出了极高的要求。 航空航天与国防： 飞机起落架、舵面控制、导弹的制导与稳定等，对系统的可靠性和性能有极其严苛的要求。 面向未来，电力拖动系统正朝着以下方向发展： 更高效率： 采用新型高效率电机（如永磁同步电机、开关磁阻电机）、优化变流器设计、提升控制算法精度，以进一步降低能耗，符合可持续发展的要求。 更高功率密度与小型化： 随着电力电子器件的功率密度不断提升以及集成技术的进步，电力拖动系统将更加紧凑，易于集成到各种设备中。 智能化与网络化： 结合人工智能、大数据分析和物联网技术，实现系统的自适应控制、故障自诊断与自修复、远程监控与优化，并能与其他智能系统无缝集成。 柔性与适应性： 能够根据不同的工作环境和负载变化，自动调整控制策略，适应各种复杂工况。 新能源集成： 与太阳能、风能等新能源的结合更加紧密，实现能源的高效转换与储存。 可靠性与安全性： 提升系统的鲁棒性和容错能力，在恶劣环境下也能稳定可靠地运行，并具备完善的安全保护机制。 可以说，电力拖动系统是现代工业和科技发展的驱动引擎，其技术的每一次突破都将深刻影响我们生活的方方面面。对电力拖动系统深入的研究与掌握，是电气工程、自动化、机械工程等相关领域专业人士必备的核心能力。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的理论深度是毋庸置疑的，但对于零基础的读者来说，阅读过程可能会略显吃力，需要结合其他辅助资料。作者在深入探讨诸如滑模控制、神经网络控制等前沿技术时，假设读者已经完全掌握了经典控制理论和电力电子学的基础。对于我们这些刚接触这门学科的人来说，遇到一些高阶的数学推导和抽象的相平面分析时，常常需要停下来，查阅其他更基础的参考书来巩固前置知识，这无疑会拖慢整体的学习进度。因此，这本书更像是一本进阶的“内功心法”，而非一本快速入门的“速成手册”。如果能将一些核心的数学工具（比如拉普拉斯变换在系统稳定性分析中的应用）再做一次简短的回顾或者提供一个更友好的附录，对广大本科生可能会更加友好一些。不过，对于已经有一定基础的研究生或者工程师来说，这种高强度的理论密度恰恰是他们所需要的深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的例题和习题部分是真正体现其价值的地方，我得说，这部分内容的广度和深度都超出了我的预期。不同于市面上很多教材只提供简单套公式的习题，这里的练习题很多都具备很强的工程背景和开放性。有些题目甚至引导你去思考在不同负载特性下，控制参数应该如何微调才能达到最优的动态响应。更棒的是，对于关键的算法实现，书后配备的仿真案例讲解得非常详尽，每一个步骤，从参数设定到结果分析，都给出了详细的图文说明。这对我这种更偏爱“动手做中学”的学习风格的人来说，简直是如获至宝。它不仅仅是让你知道“是什么”，更重要的是告诉你“怎么做”以及“为什么这么做”。通过这些仿真练习，我感觉自己对MATLAB在控制系统设计中的应用能力，有了质的飞跃，不再是停留在只会运行别人的代码的层面。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏作者在叙述风格上展现出的那种严谨而不失亲和力的平衡感。虽然主题是高深的自动控制，但行文的逻辑推理非常清晰流畅，很少出现那种晦涩难懂的“学术腔”。在关键概念的引入和定义上，作者总是能用最简洁的语言抓住核心，避免不必要的冗余。例如，在解释磁链观测器的工作原理时，作者没有直接抛出复杂的卡尔曼滤波方程，而是先用一个直观的类比（像是给电机装了一个“电子眼睛”）来建立感性认识，然后再逐步引入数学模型，这种“先知后术”的叙述方式，极大地提升了阅读的顺畅度。这种行文风格使得学习过程更像是一场有引导的探索，而不是单向的知识灌输，让人在面对复杂的数学公式时，不会轻易产生畏惧感，反而会期待接下来的理论突破。这本书的价值不仅在于它传授了知识，更在于它塑造了一种严谨、探究性的学习态度。

评分☆☆☆☆☆

我花了好几天时间梳理了这本书的逻辑结构，感觉作者在知识点的组织上展现了非常高超的教学智慧。它不是简单地罗列公式和理论，而是以一种层层递进、螺旋上升的方式展开。比如，在介绍完基本的直流调速原理后，作者没有立刻跳到复杂的矢量控制，而是先用一个过渡章节详细讲解了如何将理论模型转化为实际的仿真环境，这种“理论—建模—实践”的路径设计，极大地降低了跨越式学习带来的认知负荷。最让我印象深刻的是，作者似乎特别注重培养读者的系统思维能力。在讲解每一个控制环节时，都会穿插引用前后的章节内容，让你时刻明白这个模块在整个拖动系统中扮演的角色和与其他部件的耦合关系。这种网状的知识结构，比线性结构的教材更能帮助我们建立起对整个电力拖动自动控制系统的宏观把握。读起来像是跟随一位经验丰富的导师在逐步构建一个复杂的工程项目，每一步都有清晰的上下文支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧确实是相当扎实的，拿到手上就能感受到它作为“特色教材”的分量。纸张的质感很好，印刷清晰，尤其是一些复杂的电气原理图和波形图，线条锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。这对于我们这些需要对照图表学习的工科生来说，简直是福音。而且，书脊的装订也显得很牢固，预感即使经常翻阅，也不会轻易散架。细节决定体验，这点上，出版社是下了真功夫的。不过，话说回来，书籍的“外壳”再精美，最终还是要看内涵。我个人觉得，初学者拿到这本书时，可能会被它略显厚重的篇幅震慑住，需要一点心理准备才能沉下心来。它显然不是那种轻量级的入门读物，而是面向有一定基础，希望深入钻研的读者的。封面设计上，虽然中规中矩，但那种沉稳的蓝色调倒是挺符合电气学科的专业气质，让人一看就知道这不是一本泛泛而谈的书。整体而言，从物理接触的层面来看，这是一本制作精良、值得收藏的教材。