《运动控制系统》的内容是基于电气传动的运动控制系统的有关理论背景和技术基础。《运动控制系统》**篇为直流调速系统,介绍了直流电动机的速度闭环系统、双闭环系统、可逆系统和脉宽跳速系统等,其特色为自动控制理论与直流传动技术的结合。第二篇为以异步电动机的变频调速为**,介绍交流调速系统中的关键理论和技术,如变频器、矢量控制、正弦脉宽调制和直接转矩控制等,同时也介绍了同步电动机矢量控制。在前两篇的基础上,第三篇以位置伺服系统为主要对象,介绍了一些特种执行电动机的原理和应用,以及位置和轨迹控制的一些专题。该篇中还包括液压、气动和机器人运动控制系统的一个简介。
《运动控制系统》的学习需要电工与电子电路、电力电子学、电机与拖动、微机原理和自动控制理论的基础,可作为电气信息类专业本科生的教材和教学参考书,也可供有关研究生和工程技术人员参考。

本书是面向21世纪自动化类专业系列教材之一。其主要内容是基于电气传动的运动控制系统的有关理论和技术基础。
运动控制系统课程是电工技术与自动化技术的结合,是自动化专业的主要专业背景和典型应用领域之一。本课程的学习需要以电工与电子电路、电力电子技术、电机与拖动、自动控制理论和微机原理等课程为基础。
本书共分三篇。**篇为直流调速系统,该篇首先以直流电动机为核心介绍其速度闭环系统的组成、控制规律、静动态特性分析和系统的调节与补偿,然后进一步将理论分析推进到转速电流双闭环系统、可逆调速系统,以及具有优良性能并代表直流调速方向的PwM调速系统。本篇除了提供直流调速系统的知识外,还可让学生了解运动控制系统的一些基本概念和思想。第二篇为交流调速系统,本篇以性能*好的变频调速方式为主,介绍了不同形式的交流变频电路、SPWM原理以及以VVVF系统为代表的交流变频调速系统,特别介绍了交流调速技术中特有的矢量控制技术和代表发展新动向的直接转矩控制技术。第三篇以位置伺服系统为主要研究对象,试图拓展学生对运动控制系统的认识,安排了诸如永磁伺服电动机、步进电动机等特种执行电动机及其驱动技术、运动控制系统中的测量反馈技术、位置控制和轨迹控制,乃至液压、气动和机器人控制策略等方面的内容。
为适应专业改造和教学改革的需要,本教材力求内容精炼,深入浅出,推陈出新,在过去经典教材的基础上,增添了一些代表*新进展的新理论、新技术和新产品方面的内容。
本书按授课60学时编写。直流调速系统相对交流调速系统而言,属于传统调速系统,主要以半控型晶闸管SCR为功率元件。随着科学技术的发展,SCR及其调速系统已进入淘汰时期。根据我国的实际情况,目前仍有相当一部分调速系统还在用晶闸管SCR直流调速系统,且目前的变流技术教材内容主要还是以SCR功率元件为主。鉴于上述情况,我们保留了**篇直流调速系统,但建议授课学时为16学时。交流调速系统属于现代调速系统。近年来,电力电子技术、计算机控制技术以及现代控制理论迅速发展,以全控型GTO、IGBT、MOSFET功率元件和智能模块IPM为基础的交流调速系统开始取代SCR为基础的直流调速系统,交流调速系统已成为运动控制系统的主流,因此,第二篇交流调速系统建议授课28~32学时。

0 绪论
**篇 直流调速系统
1速度闭环控制的调速系统
1.1 速度闭环调速系统的组成及其静特性
1.1.1 反馈控制规律
1.1.2 限流保护——电流截止负反馈
1.1.3 速度闭环控制调速系统的动态数学模型及稳定性分析
1.2 无静差调速系统和积分、比例控制规律
1.2.1 积分调节器和积分控制规律
1.2.2 比例积分控制规律
1.3 电压负反馈电流补偿控制的调速系统
1.3.1 电压负反馈调速系统
1.3.2 电流正反馈和补偿控制规律
1.3.3 电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定性分析
本章小结
习题

2 多环控制的直流调速系统
2.1 双闭环系统的结构
2.1.1 直流电动机的理想启动特性
2.1.2 转速、电流双闭环调速系统的组成
2.2 转速、电流双闭环调速系统及其静特性
2.2.1 稳态结构图和静特性
2.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算
2.3 动态数学模型和动态分析
2.3.1 动态数学模型
2.3.2 启动过程分析
2.3.3 双闭环调速系统的启动过程的特点
2.3.4 动态性能和两个调节器的作用
2.4 转速、电流双闭环的超调及其**
2.4.1 问题的提出
2.4.2 带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理

3 可逆调速系统
3.1 可逆调速系统的基本结构和特点
3.1.1 电枢反接可逆线路
3.1.2 励磁反接可逆线路
3.2 有环流可逆调速系统
3.2.1 环流及其种类
3.2.2 自然环流可逆调速系统
3.2.3 可控环流可逆调速系统
3.3 无环流可逆调速系统
3.3.1 逻辑控制无环流可逆调速系统
3.3.2 错位控制无环流可逆系统
本章小结
习题

4 直流脉宽调速系统
4.1 脉宽调制变换器
4.1.1 不可逆PWM变换器
4.1.2 可逆PWM变换器
4.2 脉宽调速系统的开环机械特征
4.3 脉宽调速系统的控制电路
4.3.1 一种双极式脉宽调速系统的控制电路
4.3.2 PWM集成电路
4.4 PWM直流调速系统的制动过程
4.5 两类直流调速系统的比较
本章小结
习题

第二篇 交流调速系统
5 电力变换电路
5.1 电力变换电路基础
5.1.1 电力电子器件
5.1.2 整流与逆变
5.1.3 电动状态与逆变状态
5.1.4 不可逆变流器与可逆变流器
5.1.5 变频器基本结构
5.2 交一交变频器
5.2.1 工作原理
5.2.2 整流与逆变状态
5.2.3 输出正弦波电压的调制方法
5.3 交一直一交变频器
5.3.1 电压型逆变器
5.3.2 电流型逆变器
5.3.3 PWM电压型逆变器
5.3.4 PWM电压型变频器的主电路
5.4 三电平PWM电压型逆变器
5.4.1 三电平PWM电压型逆变器基本结构
5.4.2 三相三电平变频器的输出状态与波形
本章小结
习题

6 PWM控制技术
6.1 PWM控制
6.1.1 PWM控制原理
6.1.2 单极性与双极性PWM模式
6.1.3 SPWM控制
6.1.4 PWM的调制方式
6.1.5 SPWM波形的生成方法
6.2 SPWM集成电路芯片
6.2.1 HEF4752
6.2.2 SLE4520
6.3 跟踪型PwM控制
6.3.1 电流跟踪型PWM控制
6.3.2 电压跟踪型PWM控制
6.3.3 磁通跟踪型PWM控制
本章小结
习题

7 VVVF调速系统
7.1 交流调速系统的基本控制结构
7.1.1 转矩控制
7.1.2 速度控制
7.1.3 位置控制
7.2.交流调速的基本类型
7.3 异步电动机变频调速时机械特性
7.3.1 U1/ω1为恒值(VVVF控制)的机械特性
7.3.2 E1/ω1为恒值的机械特性
7.3.3 Er/ω1为恒值的机械特性
7.4 VVVF控制
7.4.1 VVVF控制的电压模式
7.4.2 VVVF控制的基本结构
7.5 转差频率控制
7.5.1 转差频率控制概念
7.5.2 转差频率控制规律
7.5.3 转差频率控制的基本结构
7.6 通用变频器
7.6.1 通用变频器的基本结构功能
7.6.2 通用变频器的控制方式
7.6.3 通用变频器的容量选择
7.6.4 通用变频器的功率因数
7.6.5 通用变频器的保护
7.6.6 通用变频器的外围设备
本章小结
习题

8 矢量控制技术
8.1 异步电动机等效电路变换
8.1.1 电机学中的等效电路
8.1.2 通用等效电路
8.1.3 不对称T型等效电路
8.2 坐标变换
8.2.1 3φ/α-β变换
8.2.2 α-β/d-q变换
8.2.3 3φ/d-q变换
8.2.4 k/p变换
8.3 矢量控制异步电动机数学模型
8.3.1 矢量控制的思路
8.3.2 异步电机二轴理论
8.4 矢量控制类型
8.4.1 直接型矢量控制
8.4.2 间接型矢量控制
8.4.3 矢量控制原理
8.5 矢量控制系统
8.5.1 电流源驱动异步电动机矢量控制系统
8.5.2 电压源驱动异步电动机矢量控制系统
8.5.3 采用直流控制环的异步电动机矢量控制系统
8.6 无速度传感器矢量控制系统
8.6.1 速度推算与矢量控制各自独立进行
8.6.2 速度推算与矢量控制同时进行
8.7 无电压、速度传感器矢量控制系统
8.8 基于磁通观测器的矢量控制系统
8.8.1 异步电动机数学模型
8.8.2 控制器数学模型
8.9 矢量控制的参数计算

9 直接转矩控制(DTC)技术
10 同步电动机矢量控制技术
第三篇 伺服系统与机器人控制初步
11 执行电动机及其驱动装置
12 运动控制系统中的测量技术
13 运动系统的控制技术
14 液压、气动与机器人控制初步
……