机电控制技术(第二版)

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作者:
出版社: 科学出版社
2021-06
版次: 2
ISBN: 9787030668943
定价: 69.80
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 371页
字数: 600.000千字
  • 《机电控制技术(第二版)》以电机为核心,以控制为主线,将机电系统有机结合起来,全面系统地阐述机电系统的控制问题,研究和分析机电系统的特性、控制原理、控制系统设计方法。内容涵盖机电系统传动力学、电机的原理与特性、基本控制原理和技术。《机电控制技术(第二版)》共10章,内容包括:机电控制技术概述、机电系统传动力学、直流电机、交流电机、控制电机、电气控制技术、可编程控制技术、直流调速系统、交流调速系统、位置控制系统。除了第1章介绍机电控制技术的基本情况以外,后9章内容可以概括为三大知识模块:第2~5章为机电传动基础,第6章、第7章为逻辑控制技术,第8~10章为运动控制技术。后附有《机电控制技术(第二版)》知识要点总结,便于读者回顾复习,同时附有课程相关实验。 目录

    第1章 绪论 1

    1.1 机电控制相关理论和技术 1

    1.1.1 机电系统工程的内涵 2

    1.1.2 机电系统工程的基本内容 3

    1.1.3 机电系统工程的发展 4

    1.2 机电控制技术及其系统 5

    1.2.1 机电控制技术的基本内容及其发展 5

    1.2.2 机电控制系统的基本组成结构与工作原理 7

    1.3 典型机电控制系统 8

    1.3.1 数控机床控制系统 8

    1.3.2 机器人控制系统 9

    1.3.3 现代交通运输车辆(工具) 11

    1.3.4 自动化制造系统(生产线) 12

    1.4 机电控制技术课程的任务和目标 13

    第2章 机电系统传动力学 14

    2.1 单轴机电传动系统 14

    2.1.1 单轴机电传动系统的运动方程式 14

    2.1.2 系统的运动状态分析 15

    2.1.3 系统运动方向 15

    2.2 多轴机电传动系统 16

    2.2.1 负载为旋转运动时的等效折算 16

    2.2.2 负载为水平直线运动时的等效折算 18

    2.2.3 负载为垂直运动时的等效折算 19

    2.3 典型负载的机械特性 20

    2.3.1 恒转矩型机械特性 21

    2.3.2 离心机型机械特性 22

    2.3.3 恒功率型机械特性 22

    2.4 机电传动系统稳定运行的条件 22

    2.5 机电传动系统的过渡过程 23

    2.5.1 机电传动系统过渡过程分析 24

    2.5.2 改善机电传动系统过渡过程的方法 25

    思考题与习题 26

    第3章 直流电机 29

    3.1 电机中的基本电磁知识 29

    3.1.1 电磁基本定律 29

    3.1.2 导磁材料及其特性 32

    3.2 直流电机的工作原理和基本结构 33

    3.2.1 直流电机的工作原理 33

    3.2.2 直流电机的基本结构 37

    3.2.3 直流电机的励磁方式 39

    3.2.4 直流电机的功率与损耗 40

    3.3 直流发电机 41

    3.3.1 他励直流发电机 41

    3.3.2 并励直流发电机 42

    3.3.3 复励直流发电机 44

    3.4 直流电动机 44

    3.4.1 他励和并励直流电动机 44

    3.4.2 串励直流电动机 45

    3.4.3 复励直流电动机 46

    3.5 他励直流电动机的机械特性 46

    3.5.1 他励直流电动机的固有机械特性 47

    3.5.2 他励直流电动机的人为机械特性 48

    3.6 他励直流电动机的启动 49

    3.7 他励直流电动机的调速 50

    3.7.1 改变电枢回路电阻的调速特性 51

    3.7.2 改变电枢回路电压的调速特性 51

    3.7.3 改变励磁磁通的调速特性 52

    3.8 他励直流电动机的制动 54

    3.8.1 能耗制动特性 55

    3.8.2 反馈制动特性 56

    3.8.3 反接制动特性 57

    思考题与习题 60

    第4章 交流电机 62

    4.1 交流电机的基本工作原理 62

    4.1.1 同步电机的基本工作原理 62

    4.1.2 旋转磁场的产生 63

    4.1.3 旋转磁场的性质 64

    4.1.4 异步电动机的基本工作原理 66

    4.1.5 异步电动机的转差率 66

    4.2 异步电动机的基本结构和参数 67

    4.2.1 三相异步电动机的基本结构 67

    4.2.2 三相异步电动机的基本参数 68

    4.2.3 三相异步电动机定子绕组线端连接方式 69

    4.3 三相异步电动机的定、转子电路分析 70

    4.3.1 三相异步电动机绕组感应电势及气隙磁势 70

    4.3.2 转子绕组开路时的电磁关系 72

    4.3.3 转子不转且转子绕组短接时的电磁关系 75

    4.3.4 转子旋转时的电磁关系 78

    4.4 三相异步电动机的机械特性 82

    4.4.1 三相异步电动机的功率 82

    4.4.2 三相异步电动机的转矩 83

    4.4.3 三相异步电动机的固有机械特性 84

    4.4.4 三相异步电动机的人为机械特性 87

    4.5 三相异步电动机的启动 88

    4.5.1 直接启动(全压启动) 89

    4.5.2 定子串电阻或电抗器降压启动 89

    4.5.3 星形-三角形降压启动 90

    4.5.4 延边三角形降压启动 90

    4.5.5 绕线式异步电机转子串入电阻启动 91

    4.6 三相异步电动机的制动 91

    4.6.1 能耗制动特性 91

    4.6.2 反馈制动特性 92

    4.6.3 反接制动特性 92

    4.7 单相异步电动机 93

    4.7.1 单相异步电动机的磁场 94

    4.7.2 单相异步电动机的分类 95

    4.8 同步电动机 96

    4.8.1 同步电动机的结构特点 96

    4.8.2 同步电动机的特性 97

    4.8.3 同步电动机的启动 98

    思考题与习题 99

    第5章 控制电机 101

    5.1 直流力矩电动机 101

    5.1.1 直流力矩电动机基本结构 101

    5.1.2 直流力矩电动机的基本特点 101

    5.2 微型同步电动机 102

    5.2.1 永磁式微型同步电动机 102

    5.2.2 反应式微型同步电动机 103

    5.2.3 磁滞式微型同步电动机 104

    5.3 步进电动机 105

    5.3.1 矩角特性及稳定平衡点 106

    5.3.2 步进运行状态 107

    5.3.3 连续运行状态 109

    5.3.4 通电方式及电机转速 110

    5.4 无刷直流电机 112

    5.4.1 无刷直流电机的结构及原理 112

    5.4.2 无刷直流电机的特性和特点 113

    5.5 测速发电机 114

    思考题与习题 114

    第6章 电气控制技术 116

    6.1 概述 116

    6.1.1 电器的分类 116

    6.1.2 低压电器的电磁机构 117

    6.1.3 低压电器的执行部件 120

    6.2 常用机械式低压电器 122

    6.2.1 主令电器 122

    6.2.2 接触器 125

    6.2.3 保护电器 128

    6.2.4 继电器 132

    6.3 电子式低压电器和智能电器 135

    6.3.1 接近开关 135

    6.3.2 光电开关 136

    6.3.3 电子时间继电器 137

    6.3.4 固态继电器 137

    6.3.5 智能电器 139

    6.4 电气控制电路设计规范 140

    6.4.1 电气工程制图内容 140

    6.4.2 电气工程制图图形符号和文字符号 142

    6.4.3 电气原理图 145

    6.5 基本电气控制电路 148

    6.5.1 启、保、停控制 148

    6.5.2 正、反向控制 149

    6.5.3 点动控制 150

    6.5.4 顺序控制 151

    6.5.5 自动循环控制 152

    6.5.6 鼠笼式异步电机星形-三角形降压启动控制 152

    6.5.7 鼠笼式异步电机反接制动控制 153

    6.5.8 鼠笼式异步电机能耗制动控制 154

    思考题与习题 155

    第7章 可编程控制技术 157

    7.1 概述 157

    7.1.1 可编程控制器的产生 157

    7.1.2 可编程控制器(PLC)基本概念 158

    7.1.3 可编程控制器的特点和分类 159

    7.1.4 可编程控制器的发展 161

    7.2 可编程控制器的基本结构和工作原理 163

    7.2.1 可编程控制器的基本结构 163

    7.2.2 可编程控制器的工作原理 169

    7.3 PLC的编程语言 172

    7.3.1 梯形图 173

    7.3.2 功能块图 174

    7.3.3 顺序功能图 174

    7.3.4 指令表 175

    7.3.5 结构化文本 175

    7.4 S7-200系列PLC的硬件系统及编程元件 176

    7.4.1 S7-200系列PLC的硬件系统 176

    7.4.2 S7-200系列PLC的编程元件 179

    7.4.3 S7-200系列PLC的存储器范围及数据存取 182

    7.5 S7-200系列PLC的基本指令 186

    7.5.1 基本位逻辑指令 186

    7.5.2 定时器指令 194

    7.5.3 计数器指令 197

    7.5.4 程序控制指令 199

    7.5.5 PLC基本梯形图程序逻辑 203

    7.6 PLC的基本应用 204

    7.6.1 PLC应用系统开发设计步骤 204

    7.6.2 PLC应用系统设计实例 207

    7.7 S7-200系列PLC的顺序控制指令及应用 212

    7.7.1 顺序功能图基本概念 212

    7.7.2 S7-200系列PLC顺序控制指令 214

    7.7.3 顺序功能图的结构类型 216

    思考题与习题 217

    第8章 直流调速系统 219

    8.1 概述 219

    8.1.1 直流电机的调速方法 219

    8.1.2 直流调速用可控直流电源 220

    8.1.3 调速系统性能指标 223

    8.2 晶闸管可控直流电源 227

    8.2.1 晶闸管 227

    8.2.2 单相半波可控整流电路 231

    8.2.3 单相桥式全控整流电路 236

    8.2.4 单相桥式半控整流电路 242

    8.2.5 三相半波可控整流电路 246

    8.2.6 三相桥式全控整流电路 254

    8.2.7 晶闸管的触发电路 257

    8.3 晶闸管-电动机直流调速控制系统 258

    8.3.1 开环直流调速系统存在的问题 258

    8.3.2 转速负反馈单闭环调速系统的组成及静特性 259

    8.3.3 单闭环调速系统的动态分析 264

    8.3.4 单闭环无静差直流调速系统 273

    8.3.5 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈 279

    8.3.6 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性 282

    8.4 脉宽调制(PWM)调速控制系统 289

    8.4.1 脉宽调制变换器 289

    8.4.2 脉宽调速系统的控制电路 295

    8.4.3 脉宽调速系统的特殊问题 297

    思考题与习题 298

    第9章 交流调速系统 300

    9.1 概述 300

    9.1.1 变极对数调速 301

    9.1.2 变转差率调速 301

    9.1.3 变频调速 304

    9.2 变频器基本原理 305

    9.2.1 变频器的基本结构 305

    9.2.2 变频器的输出调制方式 310

    9.3 标量控制的变频调速系统 312

    9.3.1 电压频率协调控制 312

    9.3.2 转差频率控制 314

    9.4 矢量控制的变频调速系统 315

    9.4.1 矢量控制基本概念 315

    9.4.2 坐标变换与矢量变换 317

    9.5 直接转矩控制的变频调速系统 319

    思考题与习题 320

    第10章 位置控制系统 321

    10.1 概述 321

    10.1.1 位置控制系统的组成及工作原理 3
  • 内容简介:
    《机电控制技术(第二版)》以电机为核心,以控制为主线,将机电系统有机结合起来,全面系统地阐述机电系统的控制问题,研究和分析机电系统的特性、控制原理、控制系统设计方法。内容涵盖机电系统传动力学、电机的原理与特性、基本控制原理和技术。《机电控制技术(第二版)》共10章,内容包括:机电控制技术概述、机电系统传动力学、直流电机、交流电机、控制电机、电气控制技术、可编程控制技术、直流调速系统、交流调速系统、位置控制系统。除了第1章介绍机电控制技术的基本情况以外,后9章内容可以概括为三大知识模块:第2~5章为机电传动基础,第6章、第7章为逻辑控制技术,第8~10章为运动控制技术。后附有《机电控制技术(第二版)》知识要点总结,便于读者回顾复习,同时附有课程相关实验。
  • 目录:
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    第1章 绪论 1

    1.1 机电控制相关理论和技术 1

    1.1.1 机电系统工程的内涵 2

    1.1.2 机电系统工程的基本内容 3

    1.1.3 机电系统工程的发展 4

    1.2 机电控制技术及其系统 5

    1.2.1 机电控制技术的基本内容及其发展 5

    1.2.2 机电控制系统的基本组成结构与工作原理 7

    1.3 典型机电控制系统 8

    1.3.1 数控机床控制系统 8

    1.3.2 机器人控制系统 9

    1.3.3 现代交通运输车辆(工具) 11

    1.3.4 自动化制造系统(生产线) 12

    1.4 机电控制技术课程的任务和目标 13

    第2章 机电系统传动力学 14

    2.1 单轴机电传动系统 14

    2.1.1 单轴机电传动系统的运动方程式 14

    2.1.2 系统的运动状态分析 15

    2.1.3 系统运动方向 15

    2.2 多轴机电传动系统 16

    2.2.1 负载为旋转运动时的等效折算 16

    2.2.2 负载为水平直线运动时的等效折算 18

    2.2.3 负载为垂直运动时的等效折算 19

    2.3 典型负载的机械特性 20

    2.3.1 恒转矩型机械特性 21

    2.3.2 离心机型机械特性 22

    2.3.3 恒功率型机械特性 22

    2.4 机电传动系统稳定运行的条件 22

    2.5 机电传动系统的过渡过程 23

    2.5.1 机电传动系统过渡过程分析 24

    2.5.2 改善机电传动系统过渡过程的方法 25

    思考题与习题 26

    第3章 直流电机 29

    3.1 电机中的基本电磁知识 29

    3.1.1 电磁基本定律 29

    3.1.2 导磁材料及其特性 32

    3.2 直流电机的工作原理和基本结构 33

    3.2.1 直流电机的工作原理 33

    3.2.2 直流电机的基本结构 37

    3.2.3 直流电机的励磁方式 39

    3.2.4 直流电机的功率与损耗 40

    3.3 直流发电机 41

    3.3.1 他励直流发电机 41

    3.3.2 并励直流发电机 42

    3.3.3 复励直流发电机 44

    3.4 直流电动机 44

    3.4.1 他励和并励直流电动机 44

    3.4.2 串励直流电动机 45

    3.4.3 复励直流电动机 46

    3.5 他励直流电动机的机械特性 46

    3.5.1 他励直流电动机的固有机械特性 47

    3.5.2 他励直流电动机的人为机械特性 48

    3.6 他励直流电动机的启动 49

    3.7 他励直流电动机的调速 50

    3.7.1 改变电枢回路电阻的调速特性 51

    3.7.2 改变电枢回路电压的调速特性 51

    3.7.3 改变励磁磁通的调速特性 52

    3.8 他励直流电动机的制动 54

    3.8.1 能耗制动特性 55

    3.8.2 反馈制动特性 56

    3.8.3 反接制动特性 57

    思考题与习题 60

    第4章 交流电机 62

    4.1 交流电机的基本工作原理 62

    4.1.1 同步电机的基本工作原理 62

    4.1.2 旋转磁场的产生 63

    4.1.3 旋转磁场的性质 64

    4.1.4 异步电动机的基本工作原理 66

    4.1.5 异步电动机的转差率 66

    4.2 异步电动机的基本结构和参数 67

    4.2.1 三相异步电动机的基本结构 67

    4.2.2 三相异步电动机的基本参数 68

    4.2.3 三相异步电动机定子绕组线端连接方式 69

    4.3 三相异步电动机的定、转子电路分析 70

    4.3.1 三相异步电动机绕组感应电势及气隙磁势 70

    4.3.2 转子绕组开路时的电磁关系 72

    4.3.3 转子不转且转子绕组短接时的电磁关系 75

    4.3.4 转子旋转时的电磁关系 78

    4.4 三相异步电动机的机械特性 82

    4.4.1 三相异步电动机的功率 82

    4.4.2 三相异步电动机的转矩 83

    4.4.3 三相异步电动机的固有机械特性 84

    4.4.4 三相异步电动机的人为机械特性 87

    4.5 三相异步电动机的启动 88

    4.5.1 直接启动(全压启动) 89

    4.5.2 定子串电阻或电抗器降压启动 89

    4.5.3 星形-三角形降压启动 90

    4.5.4 延边三角形降压启动 90

    4.5.5 绕线式异步电机转子串入电阻启动 91

    4.6 三相异步电动机的制动 91

    4.6.1 能耗制动特性 91

    4.6.2 反馈制动特性 92

    4.6.3 反接制动特性 92

    4.7 单相异步电动机 93

    4.7.1 单相异步电动机的磁场 94

    4.7.2 单相异步电动机的分类 95

    4.8 同步电动机 96

    4.8.1 同步电动机的结构特点 96

    4.8.2 同步电动机的特性 97

    4.8.3 同步电动机的启动 98

    思考题与习题 99

    第5章 控制电机 101

    5.1 直流力矩电动机 101

    5.1.1 直流力矩电动机基本结构 101

    5.1.2 直流力矩电动机的基本特点 101

    5.2 微型同步电动机 102

    5.2.1 永磁式微型同步电动机 102

    5.2.2 反应式微型同步电动机 103

    5.2.3 磁滞式微型同步电动机 104

    5.3 步进电动机 105

    5.3.1 矩角特性及稳定平衡点 106

    5.3.2 步进运行状态 107

    5.3.3 连续运行状态 109

    5.3.4 通电方式及电机转速 110

    5.4 无刷直流电机 112

    5.4.1 无刷直流电机的结构及原理 112

    5.4.2 无刷直流电机的特性和特点 113

    5.5 测速发电机 114

    思考题与习题 114

    第6章 电气控制技术 116

    6.1 概述 116

    6.1.1 电器的分类 116

    6.1.2 低压电器的电磁机构 117

    6.1.3 低压电器的执行部件 120

    6.2 常用机械式低压电器 122

    6.2.1 主令电器 122

    6.2.2 接触器 125

    6.2.3 保护电器 128

    6.2.4 继电器 132

    6.3 电子式低压电器和智能电器 135

    6.3.1 接近开关 135

    6.3.2 光电开关 136

    6.3.3 电子时间继电器 137

    6.3.4 固态继电器 137

    6.3.5 智能电器 139

    6.4 电气控制电路设计规范 140

    6.4.1 电气工程制图内容 140

    6.4.2 电气工程制图图形符号和文字符号 142

    6.4.3 电气原理图 145

    6.5 基本电气控制电路 148

    6.5.1 启、保、停控制 148

    6.5.2 正、反向控制 149

    6.5.3 点动控制 150

    6.5.4 顺序控制 151

    6.5.5 自动循环控制 152

    6.5.6 鼠笼式异步电机星形-三角形降压启动控制 152

    6.5.7 鼠笼式异步电机反接制动控制 153

    6.5.8 鼠笼式异步电机能耗制动控制 154

    思考题与习题 155

    第7章 可编程控制技术 157

    7.1 概述 157

    7.1.1 可编程控制器的产生 157

    7.1.2 可编程控制器(PLC)基本概念 158

    7.1.3 可编程控制器的特点和分类 159

    7.1.4 可编程控制器的发展 161

    7.2 可编程控制器的基本结构和工作原理 163

    7.2.1 可编程控制器的基本结构 163

    7.2.2 可编程控制器的工作原理 169

    7.3 PLC的编程语言 172

    7.3.1 梯形图 173

    7.3.2 功能块图 174

    7.3.3 顺序功能图 174

    7.3.4 指令表 175

    7.3.5 结构化文本 175

    7.4 S7-200系列PLC的硬件系统及编程元件 176

    7.4.1 S7-200系列PLC的硬件系统 176

    7.4.2 S7-200系列PLC的编程元件 179

    7.4.3 S7-200系列PLC的存储器范围及数据存取 182

    7.5 S7-200系列PLC的基本指令 186

    7.5.1 基本位逻辑指令 186

    7.5.2 定时器指令 194

    7.5.3 计数器指令 197

    7.5.4 程序控制指令 199

    7.5.5 PLC基本梯形图程序逻辑 203

    7.6 PLC的基本应用 204

    7.6.1 PLC应用系统开发设计步骤 204

    7.6.2 PLC应用系统设计实例 207

    7.7 S7-200系列PLC的顺序控制指令及应用 212

    7.7.1 顺序功能图基本概念 212

    7.7.2 S7-200系列PLC顺序控制指令 214

    7.7.3 顺序功能图的结构类型 216

    思考题与习题 217

    第8章 直流调速系统 219

    8.1 概述 219

    8.1.1 直流电机的调速方法 219

    8.1.2 直流调速用可控直流电源 220

    8.1.3 调速系统性能指标 223

    8.2 晶闸管可控直流电源 227

    8.2.1 晶闸管 227

    8.2.2 单相半波可控整流电路 231

    8.2.3 单相桥式全控整流电路 236

    8.2.4 单相桥式半控整流电路 242

    8.2.5 三相半波可控整流电路 246

    8.2.6 三相桥式全控整流电路 254

    8.2.7 晶闸管的触发电路 257

    8.3 晶闸管-电动机直流调速控制系统 258

    8.3.1 开环直流调速系统存在的问题 258

    8.3.2 转速负反馈单闭环调速系统的组成及静特性 259

    8.3.3 单闭环调速系统的动态分析 264

    8.3.4 单闭环无静差直流调速系统 273

    8.3.5 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈 279

    8.3.6 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及静特性 282

    8.4 脉宽调制(PWM)调速控制系统 289

    8.4.1 脉宽调制变换器 289

    8.4.2 脉宽调速系统的控制电路 295

    8.4.3 脉宽调速系统的特殊问题 297

    思考题与习题 298

    第9章 交流调速系统 300

    9.1 概述 300

    9.1.1 变极对数调速 301

    9.1.2 变转差率调速 301

    9.1.3 变频调速 304

    9.2 变频器基本原理 305

    9.2.1 变频器的基本结构 305

    9.2.2 变频器的输出调制方式 310

    9.3 标量控制的变频调速系统 312

    9.3.1 电压频率协调控制 312

    9.3.2 转差频率控制 314

    9.4 矢量控制的变频调速系统 315

    9.4.1 矢量控制基本概念 315

    9.4.2 坐标变换与矢量变换 317

    9.5 直接转矩控制的变频调速系统 319

    思考题与习题 320

    第10章 位置控制系统 321

    10.1 概述 321

    10.1.1 位置控制系统的组成及工作原理 3
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