图书名称：《电气工程及其自动化应用型本科规划教材MATLAB与电力电子系统仿真》【作者】袁庆庆，符晓，罗，夏鲲编【丛书名】电气工程及其自动化应用型本科规划教材【页数】182【出版社】上海：上海科学技术出版社,2021.03【ISBN号】978-7-5478-5239-2【价格】55.00【参考文献】袁庆庆，符晓，罗，夏鲲编.电气工程及其自动化应用型本科规划教材MATLAB与电力电子系统仿真.上海：上海科学技术出版社,2021.03.图书封面：电力电子系统仿真》内容提要：本书系上海市应用型本科专业建设立项规划教材，是电力电子技术及电力电子电路仿真课程的配套教材，也可作为电力拖动自动控制系统等课程的辅助参考书。全书定位于MATLAB在电力电子系统中的仿真应用，内容涵盖整流电路、直流斩波电路、逆变电路以及部分实际应用广泛的典型电力电子电路，如PWM整流器、多电平逆变器、交直流电力拖动系统等的仿真设计。学生通过学习本书，可较快入门电力电子系统的仿真设计，并有助于相关理论知识的消化及实践能力的锻炼。本书可作为高等院校电气工程及其自动化专业本科学生及相关专业研究生的教材，也可作为电气工程技术人员的参考书。《电气工程及其自动化应用型本科规划教材MATLAB与电力电子系统仿真》内容试读列m之后行球化限的.，F下第1章绪论，本章内容本章首先介绍了MATLAB仿真软件的功能特点，下宁接着重点介绍了电力电子系统仿真所需的Simulik仿真环境和SimPowerSytem模型库，最后针对后续章节用到的常用模块进行介绍，便于读者在进行电力电子系统MATLAB仿真之前对所用仿真环境有个全面了解。本章特点本章介绍了MATLAB软件、Simulik仿真环境及SimPowerSytem模型库的基本情况，为后续章节中仿真环境的应用莫定基础。2·MATLAB与电力电子系统仿真1.1MATLAB仿真软件简介MATLAB是美国MathWork公司推出的一款商业数学软件，在数值运算、数据分析、图像处理与机器视觉、信号处理、金融管理、机器人、控制系统等众多领域都有着广泛应用。“MATLAB”的原意是“矩阵实验室”，MATLAB仿真软件主要面对科学运算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式。此外，MATLAB仿真软件针对许多专业领域开发了功能强大的模块集和工具箱，比如神经网络、信号处理、图像处理、金融分析、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、DSP与通信、电力系统仿真等，为用户提供了大量方便的处理工具和实用的仿真案例。本教材就是基于MATLAB软件的Simulik仿真环境，主要利用电力系统仿真工具箱SimPowerSytem进行典型电力电子系统的仿真介绍，内容包括整流电流、直流斩波电路、逆变电路以及一些目前实际应用广泛的典型电力电子电路。全书以MATLABR2015版本为例，从电力电子系统仿真环境、常用仿真模块库出发，在介绍各类典型应用电路工作原理的基础上，对仿真模型搭建、仿真结果分析进行了详细介绍，从而深入浅出地为读者提供了一个电力电子系统MATLAB仿真的应用体系。1.2Simulik环境简介Simulik是美国MathWork公司MATLAB软件中的一种可视化仿真工具。它是一个模块化仿真环境，支持系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的测试与试验。Simulik提供图形编辑器，同时支持自定义模块库及求解器，能够进行动态系统建模和仿真；它能与MATLAB相集成，能将MATLAB算法融入模型，还能将仿真结果导出至MATLAB做进一步处理分析。Simulik仿真应用领域涵盖了汽车、航空航天、工业自动化、大型建模、复杂逻辑和信号处理等各方面。1.2.1打开Simulik的方式从MATLAB中进人Simulik仿真环境的方式有以下几种：(I)在MATLAB主界面（图1-1）的工具栏菜单上单击按钮，即可打开Simulik模型库浏览器窗口界面，如图1-2所示。在打开的Simulik模型库浏览器窗口菜单栏上单击按钮@日，选择“NewModel'”选项，即可进入Simulik仿真环境，如图1-3所示。(2)在MATLAB主界面的命令窗口输入“imulik”后回车，也可进入Simulik模型库浏览器窗口，进而进入Simulik仿真环境。(3)在MATLAB主界面菜单栏上单击“New”,并在对应的下拉菜单中选择“SimulikModel'”,即可进入图1-3所示Simulik仿真环境；单击菜单栏按钮，同样可以进入图1-2所示Simulik模型库浏览器窗口。图1-2所示Simulik模型库浏览器窗口界面中包含了各种功能模块，可满足不同专业、不同功能要求的仿真，这也是MALTAB/Simulik仿真功能的强大所在。其中，Simulik模···试读结束···...

2022-05-04 电气工程及其自动化专业大学排名 电气工程及其自动化属于什么类

图书名称：《普通高等教育十四五规划教材电力拖动数字控制系统设计》【作者】潘月斗，李华德编【丛书名】普通高等教育十四五规划教材【页数】159【出版社】北京：冶金工业出版社,2021.02【ISBN号】978-7-5024-8710-2【分类】电力传动-数字控制系统-系统设计【参考文献】潘月斗，李华德编.普通高等教育十四五规划教材电力拖动数字控制系统设计.北京：冶金工业出版社,2021.02.图书封面：电力拖动数字控制系统设计》内容提要：本书从实际应用出发，系统地介绍了电力拖动控制系统数字化设计思想和方法。在介绍了电力拖动数字控制系统的组成、基本特点及理论基础之后，重点讲述了数字控制器的设计，最后详细讲述了电力拖动自动控制系统（交、直流调速系统，交流伺服系统）数字化设计方法、步骤，以及接口、总线设计等。本书为高等学校自动化专业教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。《普通高等教育十四五规划教材电力拖动数字控制系统设计》内容试读绪论自动控制系统分为模拟控制系统（连续控制系统）和数字控制系统（离散控制系统或计算机控制系统)。模拟控制系统基于模拟控制器件，在这类控制系统中，所有控制量的采集（采样）、各功能块之间的信息交换，以及他们的计算，控制，输出等功能的执行都是连续的，并行进行的，故又称为连续控制系统。和模拟控制系统相对应的数字控制系统基于数字控制器件，其核心是微处理器（计算机），在这类控制系统中，一个微处理器要完成大量的任务，由于在一定时间内，微处理器只能做一件事，所以这些任务必须分时，串行执行，把原来是连续的控制量间断成为每隔一定时间（周期）执行一次，故又成为离散控制。数字控制系统作为离散时间系统，可采用差分方程来描述，并使用z变换法和离散状态空间法来分析和设计数字控制系统。数字控制系统设计方法通常有连续域离散化设计方法（或称模拟化设计方法）、离散域直接设计法、离散状态空间设计法（如最少能量控制、离散二次型最优控制）、复杂控制系统的设计法(串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制以及多变量解耦控制)等。两种控制系统的原理及性能基本相同，都是用稳定性、能控性、能观性、动态特性来表征，或用稳定裕量、稳态指标、动态指标和综合指标来衡量系统的性能。“数字控制的电力拖动自动控制系统”也称为“计算机控制的电力拖动自动控制系统”。至今，在各种应用领域中，连续（模拟）控制的交、直流调速系统，以及位置自动控制系统已经被数字控制所取代。数字控制技术（计算机控制技术)在电力拖动领域中的成功应用是近代的重大科技进步。电力拖动数字自动控制系统的优越性：只具暗斜县前座(1)由计算机控制的各种电力电子功率变换装置可以使电动机有接近理想的供电电源，为提高系统的性能和扩展系统的功能提供了保证。(2)以微处理器为核心的控制装置可以完成包括复杂计算和判断在内的高精度运算、变换和控制。软件的模块化结构可以实时增加、更改、删减应用程序，当实际系统变化时也可彻底更新，软件控制的这种灵活性大大增强了控制器对被控制对象的适应能力，使各种新的控制策略和控制方法得到实现。(3)数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。(4)数字控制装置体积小、重量轻、耗能少。绪·论(5)具有很强的通信功能，通过现场总线可以与工业控制系统上位机联机工作。(6)可对系统运行状态进行监视、预警、故障诊断和数据采集。数字控制的电力拖动自动控制系统的问题：(1)存在采样和量化误差。数模(D/A)、模数(A/D)转换器的位数和计算机的字长是一定的，增加位数和字长及提高采样频率可以减少这一误差，然而不可以无限制地增加。(2)动态响应慢于电力拖动连续（模拟）自动控制系统。由于计算机以串行方式处理信号，因此完成一个任务总是需要一定时间的，目前的措施是提高微处理器的运算速度。的同(3)采样时间延迟可能引起系统的不稳定。(4)软件实现的功能难以使用仪器仪表（如示波器、万用表、电流表、电压表等)直接进行观测。控制系统数字化的新进展：随着计算机技术的迅速发展和应用的日益普及，20世纪70年代后，随着微处理器的问世，计算机在自动控制领域得到了广泛应用，如今绝大部分控制系统都采用计算机进行控制，这些控制系统包括工业实时控制系统、伺服控制系统、各类电子装置的控制系统，甚至军事设施的控制系统或航空航天设施的控制系统等。尤其是工业计算机控制技术，在采用了冗余技术和软硬件自诊断技术等措施后，其可靠性大大提高，工业生产自动控制已进人计算机时代。进入21世纪后，计算机控制技术正朝着微型化、智能化、网络化和规范化方向发展。:微型化是指嵌入式计算机已渗透到控制前端和底层，如各种传感器、执行器、过程通道、交互设备、通信设备等，而由微电子机械系统(MicroElectorMechaicalSytem,MEMS)所构成的微型智能传感器、执行器和控制器将使控制技术进入新的领域。智能化是指控制具有自适应、自学习、自诊断和自修复功能，控制质量进一步提高。网络化是指控制系统的结构中心由信息加工单元转向系统的信息传输，使用高可靠、低成本、综合化的现场总线、以太网技术以及Iteret技术，使控制系统的规模不断扩大，不仅能对整个工厂的生产过程进行控制，而且也可对跨地域的公共交通进行控制。规范化是指控制系统的硬件和软件系统用一系列的标准来规范，设备的互换性、系统的互连性使得系统的集成更为灵活，如各种规模的编程控制器(PLC)开放的组态软件和开发平台为构建各种控制系统带来了方便，极大地提高了系统的开发效率，降低了系统的维护成本。电力拖动数字控制系统的基本组成及其特点1.1电力拖动数字控制系统的基本组成图1-1为连续（模拟）电力拖动自动控制系统的组成情况。电力电子变换器(数字控制器)运动控制器（运动控制卡）U机APRASRATR电流SVSB逆变桥LOGBT电或GF变化IGCT)电流变电流检换和测处理链观测单元BQ工作转速检测信号处理器BRT机械位置检测信号处理器图1-1连续电力拖动自动控制系统的组成框图小大十由于连续电力拖动自动控制系统的组成，其物理意义明确、原理容易理解，因此，对于数字化电力拖动自动控制系统的设计，往往先按连续控制系统设计，然后再进行数字化设计，数字化设计后的电力拖动自动控制系统的基本构成如图1-2所示。数字控制系统一般由基于计算机结构的数字处理系统、外围设备以及输入输出通道等构成，如图1-2所示，数字控制系统的硬件一般包括主机、输入输出通道以及外设等，主机是系统的核心，它包括CPU、存储设备和总线等，主机通过运行软件程序向系统的各个部分发出各种命令，对被控对象进行检测与控制。输入输出通道是主机系统与对象之间进行信息交换的桥梁。输入通道把对象的被控参数转换成系统可以接受的数字信号，输出通道则把系统输出的控制指令和数据1电力拖动数字控制系统的基本组成及其特点4设计人员交互管理人员设备输入反馈电力操作人员输入、输入通道单元输出DSP输出通信接口接口变器设备输出通道单元机外围设备过程通道软件系统(系统软件+应用软件)图1-2电力拖动数字控制系统的组成框图转换成对对象进行控制的信号。外部设备是主机系统与外界进行信息交换的设备，一般包括人机接口，输人输出设备和外部存储设备等。数字控制系统除了硬件以外，还要有相应的软件系统，软件是指能够完成各种功能的程序。软件通常包括系统软件、应用软件和数据库等。系统软件包括操作系统、诊断系统和开发系统等。应用软件包括为用户专门开发的针对各种应用的算法程序等，数据库则是一种资料管理或存档的软件。1.1.1电力拖动数字控制系统的硬件系统数字电力拖动自动控制系统由广义控制对象（电力电子变换器+电动机）、信号检测器和数字控制器等组成。数字控制器由采样保持器、A/D转换器、微处理器（数字计算机）、D/A转换器等组成。连续信号一般通过AD转换器进行采样、量化、编码等过程变成时间上和大小上都是离散的数字信号e(T),经过计算机的加工处理，给出数字控制信号u(kT),通过D/A转换器使数字量恢复成连续的控制量u(t),再去控制被控对象。其中，由微处理器、AD转换器、D/A转换器等组成的部分称为数字控制器。数字控制器的控制规律是由编制的计算机程序来实现的1.1.1.1微处理器微处理器是数字系统的核心，机型的选择往往直接影响系统的控制功能和控制效果的实现。通常，适用于数字控制系统的微处理器种类很多，各种类型微处理器的性能和结构也千差万别。如何选择最佳的控制核心是专业工程技术人员所必须面对的问题，所以必须对各种微处理器有一个全面的了解。A单片机单片微型计算机(SigleChiMicrocomuter)简称为单片机。它是在一块芯1.1电力拖动数字控制系统的基本组成片上集成了中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、输入/输出(/0)接口、可编程定时器/计数器等，有的甚至包含有A/D转换器。从美国仙童(Fairchild)公司1974年生产出第一块单片机(F8)开始，短短十几年的时间，单片机如雨后春笋般大量涌现出来，如Itel、Motorola、Zilog、TI、NEC等世界上几大计算机公司，纷纷推出自己的单片机系列。其特点：(1)集成度高，功能强：(2)结构合理，存储容量大，速度快；(3)抗干扰能力强：(4)指令丰富。·其性能指标主要有：(1)CPU指令集是否丰富。由指令助记符组成的汇编程序由编译程序转化为单片机可以识别的数据文件，由单片机顺序执行。汇编语言的指令一般可分为以下几类：算术运算、逻辑操作、数据传送、程序分支。(2)速度是否快，即系统时钟频率大小及指令执行周期的长短。(3)资源是否丰富，包括RAM(SRAM、DRAM)、ROM(EPROM、PROME2PROM)、/O接口、AVD和D/A转换、中断等。ROM用于存放程序和常数，RAM用于存放变量和中间结果。(4)功耗和体积。以下介绍高性能单片机的品种和主要特点。aMCS-51系列MCS-5I系列单片机是Itel公司在其MCS-48系列单片机基础上推出的高性能8位单片机，如图1-3所示。外部中断中断ROMRAM定时器1计数器控制4KB128B定时器2输入CPU总线控制VO接口串行接口PP2PiTxDRxD图1-3MCS-51单片机框图(1)基本型：8031、8051、8751、HMOS(高密度金属氧化物半导体)工艺，8031片内无ROM,8051片内固化4KBROM,8751片内有4KBEPR0M。】电力拖动数字控制系统的基本组成及其特点6(2)派生型：8032、8052、8752，在基本型的基础上增加了ROM和RAM的容量、定时器和中断源数量。(3)低功耗高速型：80C31、80C52、87C52,采用了HCM0S(高密度互补金属氧化物半导体)工艺。(4)高性能型：80C52、83C252、87C252,在派生型的基础上采用CHM0S(混合互补金属氧化物半导体)工艺，集成了HSL/HS0(高速输人/高速输出)、PWM口。主要特点：(1)硬件功能：4~8KB内部R0M,128~256BRAM,外部寻址范围为64KB,5个中断源，2个16位定时器/计数器，32个/0接口。(2)软件功能：丰富的指令集，内部的位处理器，特别适于逻辑处理和控制。(3)外部晶体振荡频率为6~12MHz,指令周期为1u。MCS-96系列MCS-96系列（见图1-4）是性能较高的单片机系列之一，适用于高速、高精度的工作控制，由Itel公司于1983年开发生产，其典型产品主要特点如下：(1)16位CPU:改变了以往的累加器结构而采用寄存器-寄存器结构，CPU可直接对它们进行操作，消除了累加器造成的瓶颈效应，提高了操作速度和数据吞吐能力。UREFANGND掉电频率基准时钟16KBH控制发生器XRAMROMAEPROM信号A/D转换器CPU存储器232B队列控制器寄存器定时器116P:S/H定时监视器陈列地址RALU定时器2数据MU☒总线PPWM行波特率256K接口发生器XRAM高速/0P,MUXPoPIPHSIHSO图1-4ItelMCS-96单片机框图·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2022-05-04 控制系统设计与实现 控制系统设计课程设计

图书名称：《21世纪高等院校自动化专业系列教材电力拖动自动控制系统第3版》【作者】潘月斗，李擎，李华德作【丛书名】21世纪高等院校自动化专业系列教材【页数】418【出版社】北京：机械工业出版社,2021.02【ISBN号】978-7-111-67207-4【价格】99.00【分类】电力传动-自动控制系统-高等学校-教材【参考文献】潘月斗，李擎，李华德作.21世纪高等院校自动化专业系列教材电力拖动自动控制系统第3版.北京：机械工业出版社,2021.02.图书封面：电力拖动自动控制系统第3版》内容提要：《电力拖动自动控制系统第3版》全面、系统地介绍了现代电力拖动自动控制系统的基本理论，并对电力拖动控制系统的静、动态特性进行了较为深入的分析，还介绍了数字电力拖动自动控制系统的基本特点及数字化设计方法。本书包含4篇内容，共分为12章。第1篇依据直流电动机的广义数学模型，建立了直流电动机的闭环控制结构及相应的控制系统，分析了闭环直流调速系统的静、动态特性，介绍了可逆直流调速系统的运行方法。第2篇讲述现代交流电动机变压变频调速系统的基本组成、工作原理，以及静、动态特性分析方法。本篇的重点内容是恒压频比控制的异步电动机变压变频调速系统、异步电动机矢量控制系统、异步电动机直接转矩控制系统，普通三相同步电动机自控式变压变频调速系统及其矢量控制系统、正弦波永磁同步电动机的控制系统，以及梯形永磁同步电动机的控制系统。第3篇介绍了电力拖动伺服系统的基本组成、分类、基本工作原理，以及伺服系统的稳态分析和设计、动态分析和设计，介绍了工业生产中应用的伺服系统。第4篇介绍了电力拖动数字控制系统的基本特点、基本组成，数字控制器的硬件与软件，以及电力拖动自动控制系统数字化设计方法。本书配有授课电子课件，需要的教师可登录www.cmedu.com免费注册，审核通过后下载，或联系编辑索取（微信:15910938545；电话:010-88379753）。《电力拖动自动控制系统第3版》适合作为高等院校电气工程相关专业、电气自动化等专业的本科生教材，也可作为电力电子与电力传动、电气自动化等相关学科的硕士研究生用书，还可供从事电气传动工作的技术人员参考。《21世纪高等院校自动化专业系列教材电力拖动自动控制系统第3版》内容试读第1章绪论1.1电力拖动自动控制系统1.1.1电力拖动及其自动控制系统所谓“拖动”就是应用各种动力设备（电动机、液压设备、气动装置）带动（拖动）工作机械产生运动，以完成规定的工作（生产）任务。应用各种电动机作为动力设备的拖动方式称为“电力拖动”。电力拖动是把电能转换为机械动力来驱动工作机械产生运动。电力拖动方式与其他拖动方式相比具有简单、方便、灵活、环保以及效率高等优点，因而在工业生产中，电力拖动是最主要的拖动方式。能够自动控制和调节工作机械的速度或位移的电力拖动系统称为“电力拖动自动控制系统”(CotrolSytemofElectricDrive),它是自动控制系统中的一种。实际上工作机械的速度控制或位移控制是通过控制和调节电动机的转速和转角来实现的。电力拖动自动控制系统中除了电动机传动机构，以及工作机械外，还有在电源与电动机之间配置的自动控制装置，其设备组合示意图如图1-1所示。电动机在系统中担负着电能转换任务，把输入的电能转换为机械能：机械传动机构是将机械能传递给工作机械：控制装置由电力电子变换器、控制器，以及反馈信息检测装置等组成，用来完成对电动机的转矩、转速（速度）及转角（位移）的自动控制，以满足生产工艺的要求。(电气)控制装置机电部分电源功率变换器0(主电路)速度位移传感器传感器反馈电动机传动0工作机械口-门制信息机构2器装置指令图1-1电力拖动自动控制系统的设备组合示意图从电能的转换及传递（传输）角度来看，把电力拖动称为电力传动，把电力拖动控制系统称为电力传动控制系统。由于这类系统的基本任务是通过控制和调节电动机的旋转速度或转角来实现工作机械对速度或位移的要求，因此把电力拖动控制系统又称为运动控制系统(MooCotrolSytem)。电力拖动自动控制系统在工业、农业、交通运输、空间技术、国防等各个领域中都有极为广泛的应用，对促进和发展现代文明和科技进步有着越来越重要的作用。1.1.2电力拖动自动控制系统的基本组成依据图1-1按照闭环结构形式所组成的电力拖动自动控制系统，如图1-2所示，可以看出，电力拖动自动控制系统由电动机及其负载、电力电子电能变换电路、控制器及信息检测器等按照负反馈原则而构成的相关学科：相关学科：自动控制理论电力电子学相关学科：电机计算机控制技术(电力电子技术】与电力拖动基础给定值控制器电子电子电动机变换电路及负载信号处理传感器相关学科：检测技术、信息处理技术图1-2电力拖动自动控制系统组成图1.电动机及负载电动机及负载是电力拖动自动控制系统的控制对象，其相关学科是电机学及电力拖动基础。电动机分为两大类，即直流电动机和交流电动机，交流电动机分为两大类，即异步电动机（也称为感应电动机)和同步电动机电动机的负载按其转矩性质，可分为恒转矩负载、恒功率负载以及风机、泵类负载。2.电力电子电能变换电路电力电子电能变换电路由半导体电力电子开关器件构成，其相关学科为“电力电子学”（电力电子技术)。对于直流调速系统而言是采用半控型晶闸管(SCR)器件所组成的整流电路（或采用全控器件构成的直流PWM变换电路)；对于现代交流调速系统而言，是采用电力电子全控型器件(IGBT、IEGT、IGCT)所组成的变压变频电路3.控制器与控制器相关的学科为自动控制理论及计算机控制技术。现在普遍采用以微处理器（单片机、DSP等)为核心的全数字控制器。4.信息检测器（传感器、信息处理器）】电力拖动自动控制系统中需要检测电压、电流、转速和位置等物理量作为反馈信号。其相关学科是“检测技术”和“数据处理技术”。为了真实可靠地得到这些信号，需要相应的传感器。电压、电流传感器的输出信号多为连续的模拟量，而转速和位置传感器的输出信号因传感器的类型而异，可以是连续的模拟量，也可以是离散的数字量。信号转换和处理包括电压匹配、极性转换、脉冲整形等，对于计算机数字控制系统而言，必须将传感器输出的模拟或数字信号变换为可用于计算机运算的数字量。数据处理的另一个重要作用是“去伪存真”，即从带有随机扰动的信号中筛选出反映被测量的真实信号。常用的数据处理方法是信号滤波，对于数字控制系统通常采用模拟滤波电路和计算机软件数字滤波相结合的方法。1.1.3电力拖动自动控制系统的分类电力拖动自动控制系统有多种分类方法，其中，按被控物理量来分类有利于与其他自动控制系统相区别，能够反映电力拖动自动控制系统的特征。电力拖动自动控制系统按被控制量的不同可分为两大类：以电动机的转速为被控制量的系统称为调速系统：以工作机械的角位移或直线位移为被控制量的系统称为伺服系统，又称随动2式中，F为拖动力(N):F为拖动阻力(N):m为惯性力，若质量m的单位为kg,速度V的单位为m/,时间t的单位为,惯性力的单位与F及F,相同，为N。电力拖动自动控制系统的任务对旋转运动而言是控制电动机的转速和转角，对于直线运动来说是控制速度和位移。由式(1-1)和式(1-2)可知，要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩T。,使转速变化按人们期望的规律变化。3.电力拖动自动控制系统的学科特点首先必须明确，电力拖动自动控制系统是自动控制理论在实际工程中的具体应用，属于控制科学范畴。如图1-5所示，与电力拖动自动控制系统的相关学科有：电机与电力拖动基础、电力电子学（电力电子技术）、计算机控制技术、信号检测与处理技术等。除此而外，电力拖动自动控制系统的研究和技术开发是以计算机仿真技术和计算机辅助设计作为工具的。因此，现代电力拖动自动控制系统已成为电力拖动基础、电力电子技术、计算机控制技术、自动控制理论、信号检测技术、计算机仿真技术、计算机辅助设计技术等多门学科相互交叉的综合性学科。自动控制理论电机与电力电力电子学拖动基础(电力电子技术)】电力拖动自动控制系统计算机仿真技术和信号检测与写计算机辅助设计处理技术计算机控制技术离散控制系统图1-5电力拖动自动系统与其相关学科1.3电力拖动自动控制系统的发展概况与发展趋势19世纪70年代前后，相继诞生了直流电动机和交流电动机，从此人类社会进入了以电动机作为动力设备的时代。以电动机作为动力设备，为人类社会的发展和进步、为工业生产的现代化起到了巨大的推动作用。在用电系统中，电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、交通运输、空间技术、国防及社会生活等方面。电动机负荷约占总发电量的70%，是用电量最多的电气设备。根据采用的电流制式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类，其中，交流电动机拥有量最多，提供给工业生产的电量多半是通过交流电动机加以利用的。经过一百多年的发展，至今已经制造了形式多样、用途各异的交流电动机。交流电动机分为同步电动机和异步（感应）电动机两大类：电动机的转子转速与定子电流的频率保持严格不变的关系，即是同步电动机；反之，若不保持这种关系，即是异步电动机。20世纪80年代以来，开关磁阻电动机、永磁无刷直流电动机（梯形波永磁同步电动机）、正弦波永磁同步电动机等新型交流电动机得到了很快的发展和应用。根据统计，交流电动机用电量占电动机总用电量的85%左右，可见交流电动机应用的广泛性及其在国民经济中的重要地位。在实际应用中，一是要使电动机具有较高的机电能量转换效率；二是根据生产机械的工艺5要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。以直流电动机作为控制对象的电力拖动自动控制系统称为直流调速系统；以交流电动机作为控制对象的电力拖动自动控制系统称为交流调速系统。根据交流电动机的分类，相应有同步电动机调速系统和异步电动机调速系统。1.直流调速系统20世纪60年代以前是以旋转变流机组供电的直流调速系统为主（见图1-6），还有一些静止式水银整流器供电的直流调速系统如图1-7所示。1957年美国通用电气公司的A.R.约克制成了世界上第一只晶闸管(SCR),这标志着电力电子时代的开始。20世纪60年代以后，以晶闸管组成的直流供电系统逐步取代了直流机组和水银整流器。20世纪80年代末期，全数字控制的直流调速系统迅速取代了模拟控制的直流调速系统。降压变压器MD○负载电能水银整流器水银整流器的控制器MI→机械能直流滤波直流电抗器电动机4图1-6直流发动机-直流电动机系统图1-7离子电力拖动的主电路由于直流电动机的转速容易控制和调节，在额定转速以下，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒转矩调速：在额定转速以上，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。近代采用晶闸管供电的转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此，长期以来(20世纪80年代中期以前)在变速传动领域中，直流调速一直占据主导地位。然而，由于直流电动机本身存在机械式换向器和电刷这一固有的结构性缺陷，这给直流调速系统的发展带来了一系列限制，即：1)机械式换向器表面线速度及换向电压、电流有一极限容许值，这就限制了单机的转速和功率（其极限容量与转速乘积被限制在10°kW·r/mi)。如果要超过极限容许值，则大大增加电机制造的难度和成本以及调速系统的复杂性。因此，在工业生产中，对一些要求特高转速、特大功率的场合则根本无法采用直流调速方案。2)为了使机械式换向器能够可靠工作，往往增大电枢和换向器直径，使得电机体积增大，导致转动惯量大，对于要求快速响应的生产工艺，采用直流调速方案难以实现。3)机械式换向器必须经常检查和维修，电刷必须定期更换。这就表明了直流调速系统维修检验工作量大，维修费用高，同时停机检修和更换电刷也直接影响了正常生产。4)在一些易燃、易爆的生产场合，一些多粉尘、多腐蚀性气体的生产场合不能或不宜使用直流调速系统。由于直流电动机在应用中存在着这样的一些限制，使得直流调速系统的发展也相应受到限6···试读结束···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2022-05-04 自动化(专业)概论 自动化自动化专业