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第1章　电力传动基础1

1.1 电力传动系统动力学1

1.1.1　电力传动系统的运动方程1

目录1

1.1.2　转矩和飞轮矩的折算2

1.1.3　电力传动系统的负载特性6

1.2　直流电动机的额定数据7

1.3　直流电动机的机械特性8

1.3.1　直流他励电动机的机械特性8

1.3.2　串励电动机的机械特性10

习题11

1.3.3　复励电动机的机械特性11

第2章 电力传动系统常用的元器件13

2.1　常用控制电动机13

2.1.1　直流伺服电动机13

2.1.2　永磁式直流力矩电动机13

2.1.3　直线异步电动机14

2.2　常用测控元件15

2.2.1　控制式自整角机15

2.2.2　直流测速发电机17

2.2.3　光电编码器17

2.2.4　电流检测元件19

习题22

第3章　晶闸管—电动机直流调速控制系统23

3.1　V-M直流调速控制系统的构成23

3.1.1　晶闸管整流23

3.1.2　电动机容量的选择29

3.1.3　直流电动机额定电压与整流变压器二次绕组电压31

3.1.4　抑制脉动电流31

3.2　V-M单闭环直流调速控制系统32

3.2.1　单闭环系统的稳态分析和设计32

3.2.2　单闭环系统的电流截止负反馈37

3.2.3　单闭环系统的动态分析和设计39

3.3　V-M双闭环直流调速控制系统44

3.3.1　V-M双闭环系统的工作原理44

3.3.2　双闭环系统的稳态设计46

3.3.3　按工程设计方法校正双闭环控制系统47

习题52

第4章　直流脉宽调速控制系统54

4.1　直流脉宽调速控制系统的构成54

4.1.1　PWM脉冲宽度变换器54

4.1.2　PWM变换器的控制电路60

4.2　直流脉宽调速控制系统的特殊问题65

习题66

第5章　交流调速系统概述67

5.1　交流调速的技术难点和突破67

5.1.1　变频调速的技术难点67

5.1.2　变频调速的技术突破68

5.2　交流调速的方法68

5.2.1　异步电动机调速的方法68

5.2.2　同步电动机调速的方法75

5.3　交流调速的主要应用领域75

习题76

6.1　变频调速的基本控制方式77

第6章　异步电动机变压变频调速系统77

6.2　变频调速中的PWM控制技术78

6.2.1　电压SPWM控制78

6.2.2　电流SPWM控制83

6.2.3　电压空间矢量PWM控制84

6.3　恒压频比控制变频调速系统92

6.3.1　电压频率协调控制时的机械特性92

6.3.2　恒压频比控制变频调速系统97

6.4　转差频率控制变频调速系统105

6.5　异步电动机的数学模型108

6.5.1　三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型109

6.5.2　坐标变换113

6.5.3　三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型117

6.6　矢量控制变频调速系统124

6.6.1　矢量控制的基本思想124

6.6.2　矢量控制的基本方程式126

6.6.3　矢量控制变频调速系统126

6.6.4　转子磁链观测模型127

6.6.5　基于DSP实现的矢量控制调速系统130

6.7　直接转矩控制变频调速系统134

6.7.1　电压空间矢量对电磁转矩的影响135

6.7.2　直接转矩控制的基本结构136

6.7.3　圆形磁链轨迹直接转矩控制变频调速系统138

6.7.4　定子磁链观测模型140

6.7.5　基于单片机实现的直接转矩控制系统143

习题147

第7章　随动控制系统148

7.1　位置随动系统的构成及工作原理148

7.2　自整角机位置随动系统的数学模型151

7.3　位置随动系统的稳态分析152

7.4　位置随动控制系统的动态校正153

习题156

第8章　过程控制系统的组成与特点157

8.1　过程控制的特点157

8.2　过程控制系统的组成158

8.3　过程控制系统的性能指标160

习题162

第9章　生产过程的动态特性163

9.1　单容过程的动态特性163

9.1.1　无纯延迟单容过程163

9.1.2　容量、阻力与纯延迟165

9.2　多容过程的动态特性168

9.3　过程数学模型的辨识171

9.3.1 由阶跃响应确定传递函数171

9.3.2　由脉冲响应计算阶跃响应175

9.3.3　相关统计法获得脉冲响应177

习题178

第10章　单回路过程控制系统181

10.1　被控量与控制量的选择181

10.1.1　被控量的选择181

10.1.2　控制量的选择182

10.2　检测变送器188

10.3　调节阀189

10.3.1　气动调节阀的结构189

10.3.2　调节阀的流量系数192

10.3.3　调节阀的流量特性196

10.4.1 比例控制作用对控制品质的影响201

10.4　PID调节器201

10.4.2　积分控制作用对控制品质的影响203

10.4.3　微分控制作用对控制品质的影响204

10.4.4　调节器的选型205

10.4.5　调节器正、反作用的选择206

10.4.6　积分饱和与防止206

10.5　调节器的参数整定208

10.5.1　调节器参数整定的基本要求208

10.5.2　参数整定的理论方法——衰减频率特性法209

10.5.3　参数整定的工程整定法213

习题217

11.1.1　串级控制系统的组成219

第11章　多回路过程控制系统219

11.1 串级控制系统219

11.1.2　串级控制系统的特性分析221

11.1.3　串级控制系统的设计225

11.1.4　调节器的选型和整定方法228

11.2　前馈控制系统229

11.2.1　前馈控制的原理229

11.2.2　静态前馈控制器231

11.2.3　动态前馈控制器233

11.2.4　前馈-反馈控制234

11.3.1 比值系统的基本概念236

11.3　比值控制系统236

11.3.2　比值系数的计算237

11.3.3　比值系统的参数整定238

11.3.4　常见比值控制系统239

11.4　选择性控制系统240

11.4.1　选择性控制系统的基本概念240

11.4.2　选择性控制系统的类型241

11.5　多变量解耦控制系统243

11.5.1　多变量过程及其耦合243

11.5.2　相对增益243

11.5.3　耦合系统的变量匹配247

11.5.4　解耦控制系统的设计249

习题253

第12章　计算机过程控制系统256

12.1　分布式计算机控制系统256

12.1.1　DCS的组成及特点257

12.1.2　DCS的分层体系结构259

12.1.3　DCS的系统组态259

12.1.4　DCS的数据通信网络260

12.1.5　DCS的数据通信262

12.2　可编程控制器在过程控制中的应用263

12.2.1 PLC的特点263

12.2.2　PLC在过程控制中的应用实例264

12.3　现场总线控制系统269

12.3.1　现场总线的概念269

12.3.2　现场总线的通信模型270

12.3.3　几种典型现场总线协议标准272

12.3.4　现场总线控制系统的结构与特点277

习题278

第13章　过程控制系统应用279

13.1　制冷与加热温度控制系统279

13.1.1　制冷与加热原理279

13.1.3　温度控制方案280

13.1.2　温度控制系统组成280

13.2　火力发电厂单元机组锅炉水位控制系统281

13.2.1　单元机组的生产过程281

13.2.2　锅炉汽包水位的控制要求282

13.2.3　锅炉汽包的动态特性283

13.2.4　给水串级三冲量控制系统284

13.3　泵和压缩机的自动控制285

13.3.1　泵的控制285

13.3.2　压缩机的控制287

习题289

参考文献290