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第1章 绪论1

1．1 自动控制系统术语1

1．2 自动控制系统示例2

1．2．1 热处理炉温度控制系统2

1．2．2 位置随动系统3

1．2．3 调速系统5

1．3 自动控制系统分类5

1．3．1 按参考输入量分类6

1．3．2 按被控量来分类6

1．3．3 按照信号作用特点分类6

1．3．4 按照元件特性分类7

1．3．5 按自动控制系统的功能分类7

1．4 对控制系统的性能要求8

习题一9

第2章 控制系统的分析方法10

2．1 控制系统的数学模型10

2．1．1 数学模型的概念10

2．1．2 系统的微分方程式及其列写11

2．1．3 非线性数学模型的线性化14

2．1．4 传递函数的定义15

2．1．5 典型环节及其传递函数17

2．1．6 系统的框图(动态结构图)及其简化20

2．2 系统分析26

2．2．1 系统的稳定性分析26

2．2．2 系统的时域分析29

2．2．3 系统误差分析33

2．3 控制系统频率特性的基本概念35

2．3．1 频率特性和频域分析35

2．3．2 幅频及相频特性36

2．3．3 对数幅频及对数相频特性37

2．3．4 渐近对数幅频和相频特性38

2．4 典型环节波德图39

2．4．1 比例环节39

2．4．2 积分环节40

2．4．3 微分环节41

2．4．4 延迟环节41

2．4．5 振荡环节43

2．4．6 最小相位系统45

2．5 控制系统开环波德图的绘制46

2．6 对数频率稳定判据与稳定裕量48

2．6．1 对数频率稳定判据48

2．6．2 稳定裕量49

2．6．3 开环放大倍数对系统相对稳定性的影响49

2．6．4 中频段斜率与宽度对相对稳定性的影响50

习题二52

第3章 自动控制系统的校正57

3．1 校正装置57

3．1．1 无源校正装置57

3．1．2 有源校正装置58

3．2 串联校正60

3．2．1 比例-微分(PD)串联校正(相位超前校正)60

3．2．2 比例-积分(PI)串联校正(相位滞后校正)61

3．2．3 比例-积分-微分(PID)串联校正(相位滞后-超前校正)62

3．3 反馈校正64

3．4 DDZ-Ⅲ调节器68

3．4．1 概述68

3．4．2 组成68

3．4．3 工作原理71

习题三75

第4章 控制电机77

4．1 概述77

4．2 直流伺服电动机77

4．2．1 直流伺服电动机的基本结构和工作原理77

4．2．2 直流伺服电动机的静态特性78

4．2．3 影响静态特性的因素80

4．2．4 直流伺服电动机的动态特性81

4．2．5 直流伺服电动机的控制83

4．2．6 直流伺服电动机的技术指标84

4．3 交流伺服电动机85

4．3．1 交流水磁同步伺服电动机85

4．3．2 两相交流异步伺服电动机88

4．4 测速发电机90

4．4．1 直流测速发电机的结构和工作原理90

4．4．2 直流测速发电机的输出特性90

4．4．3 直流测速发电机的主要性能指标91

4．5 旋转变压器92

4．5．1 旋转变压器的结构和工作原理92

4．5．2 旋转变压器的应用93

4．5．3 无刷旋转变压器的性能指标93

4．6 步进电动机93

4．6．1 步进电动机的结构和工作原理94

4．6．2 步进电动机的主要性能指标95

4．6．3 步进电动机的控制96

4．6．4 步进电动机的驱动电路99

习题四101

第5章 半导体变流技术103

5．1 晶闸管103

5．1．1 晶闸管的结构和工作原理103

5．1．2 晶闸管的特性105

5．1．3 晶闸管的主要参数106

5．1．4 晶闸管的型号110

5．2 晶闸管可控整流电路110

5．2．1 单相可控整流电路110

5．2．2 三相可控整流电路117

5．3 晶闸管触发电路123

5．3．1 对触发电路的基本要求123

5．3．2 单结晶体管触发电路124

5．3．3 锯齿波移相触发电路简介126

5．3．4 集成触发电路128

5．4 有源逆变129

5．4．1 逆变的概念129

5．4．2 直流发电机-电动机系统中能量的转化129

5．4．3 有源逆变的工作原理130

5．4．4 三相半波变流器的逆变工作状态133

5．5 晶闸管的保护133

5．5．1 过电压保护134

5．5．2 过电流保护136

5．5．3 电压上升率du/dt和电流上升率di/dt的限制137

5．5．4 晶闸管的串、并联及其保护138

习题五140

第6章 直流调速系统141

6．1 单闭环有静差调速系统141

6．1．1 单闭环系统的构成141

6．1．2 单闭环调速系统的分析145

6．1．3 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈148

6．1．4 电压负反馈电流正反馈调速系统151

6．1．5 单闭环调速系统的动态分析153

6．1．6 实例156

6．2 无静差调速系统158

6．2．1 积分调节器和积分控制规律158

6．2．2 比例-积分控制规律161

6．2．3 无静差凋速系统举例及稳态参数计算162

6．3 速度、电流双闭环调速系统163

6．3．1 双闭环系统的构成163

6．3．2 静特性165

6．3．3 稳态工作点和稳态参数166

6．3．4 双闭环凋速系统的动态性能166

6．4 脉宽调速系统168

6．4．1 PWM控制技术169

6．4．2 直流电动机的PWM控制原理171

6．4．3 由集成PWM控制器控制的直流不可逆调速系统173

6．4．4 由单片微机控制的PWM直流可逆调速系统176

习题六181

第7章 随动系统183

7．1 概述183

7．1．1 随动系统的应用183

7．1．2 随动系统的分类184

7．2 随动系统的组成及工作原理185

7．2．1 随动系统组成部件的工作原理和传递函数185

7．2．2 随动系统的稳态误差分析187

7．2．3 随动系统的动态校正189

7．3 小功率随动系统实例分析194

7．3．1 系统部件及工作原理194

7．3．2 系统的方框图194

习题七196

第8章 交流电机的变频调速197

8．1 变频调速的基本知识197

8．1．1 变频调速的控制方式197

8．1．2 变频器198

8．1．3 变频器的基本构成200

8．1．4 逆变器201

8．2 变频调速控制原理202

8．2．1 变频器主电路202

8．2．2 PWM信号的形成206

8．3 变频调速技术中的功率驱动电路210

8．3．1 大功率晶体管的基极驱动电路210

8．3．2 大功率晶体管的保护216

8．3．3 PWM大规模集成电路HEF4752217

8．4 变频调速系统实例220

8．4．1 模拟正弦PWM变频凋速系统220

8．4．2 μPD7801单片机控制变频调速系统220

习题八224

附录225

拉普拉氏变换225

一 拉普拉氏变换的定义225

二 常用函数的拉氏变换225

三 拉氏变换的主要运算定理226

四 拉氏反变换229

参考文献232