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第1章 绪论 1

1.1 控制电机、特种电机和传统电机的区别 1

1.2 控制电机与特种电机的种类 2

1.3 控制电机与特种电机的应用 2

1.4 控制电机、特种电机与其控制系统的关系 3

第2章 测速发电机 5

2.1 直流测速发电机 5

2.1.1 直流测速发电机的形式 5

2.1.2 直流测速发电机的输出特性 6

2.1.3 直流测速发电机误差原因及分析 7

2.2 交流异步测速发电机 12

2.2.1 交流异步测速发电机的结构与工作原理 12

2.2.2 交流异步测速发电机的输出特性 13

2.2.3 交流异步测速发电机的主要技术指标 14

2.3 测速发电机的应用 15

2.3.1 位置伺服控制系统的速度阻尼及校正 15

2.3.2 转速自动调节系统 16

2.3.3 自动控制系统的解算 17

本章小结 18

思考题与习题 19

第3章 自整角机 20

3.1 自整角机的分类和结构 20

3.1.1 自整角机的分类 20

3.1.2 自整角机的结构 22

3.2 控制式自整角机 24

3.2.1 控制式自整角机的工作原理 24

3.2.2 带有差动发送机的控制式自整角机的工作原理 29

3.3 力矩式自整角机 29

3.3.1 力矩式自整角机的工作原理 30

3.3.2 阻尼绕组 34

3.3.3 力矩式自整角机的应用 34

3.4 自整角机的选择与使用 35

3.4.1 自整角机的特点 35

3.4.2 自整机的选用 35

3.4.3 使用注意事项 36

3.5 自整角机测控系统应用举例 36

3.5.1 雷达方位角测量系统组成 36

3.5.2 自整角机的测角与控制 37

3.5.3 轴角／数字转换电路的硬件设计 37

3.5.4 软件设计 38

本章小结 40

思考题与习题 40

第4章 旋转变压器 41

4.1 旋转变压器的类型和用途 41

4.2 正余弦旋转变压器 43

4.2.1 正余弦旋转变压器的结构 43

4.2.2 正余弦旋转变压器的工作原理 45

4.2.3 正余弦旋转变压器补偿方法 49

4.3 线性旋转变压器 51

4.3.1 线性旋转变压器的结构 51

4.3.2 线性旋转变压器的工作原理 52

4.4 旋转变压器的使用 53

4.4.1 工作方式 53

4.4.2 旋转变压器的选择和使用 54

4.4.3 旋转变压器的误差 55

4.5 旋转变压器的应用举例 56

4.5.1 旋转变压器在角度测量系统中的应用 56

4.5.2 旋转变压器在解算装置中的应用 58

本章小结 61

思考题与习题 61

第5章 伺服电动机及其控制 63

5.1 直流伺服电动机及其控制 66

5.1.1 直流伺服电动机的结构和分类 66

5.1.2 直流伺服电动机的控制方式 67

5.1.3 直流伺服电动机的稳态特性 68

5.1.4 直流伺服控制技术 70

5.2 直流伺服电动机的应用 72

5.2.1 在位置控制系统中的应用 73

5.2.2 在速度控制系统中的应用 73

5.2.3 在张力控制系统中的应用 74

5.2.4 在自动检测装置中的应用 74

5.2.5 基于DSP的直流伺服电动机系统 74

5.3 异步伺服电动机及其控制 76

5.3.1 异步伺服电动机的结构与分类 76

5.3.2 异步伺服电动机的控制 78

5.3.3 异步伺服电动机的静态特性 79

5.3.4 异步伺服电动机和直流伺服电动机的性能比较 81

5.4 异步伺服电动机的应用 82

5.4.1 在位置控制系统中的作用 82

5.4.2 在检测装置中的应用 83

5.4.3 在计算装置中的应用 84

5.4.4 在增量运动的控制系统中的应用 84

5.5 永磁同步伺服电动机及其控制 85

5.5.1 永磁同步伺服电动机的结构与分类 85

5.5.2 永磁同步伺服电动机的工作原理 89

5.5.3 永磁同步伺服电动机的稳态性能 91

5.5.4 永磁同步伺服电动机的数学模型 94

5.5.5 永磁同步伺服电动机的矢量控制策略 101

5.6 永磁同步伺服电动机系统设计 106

5.6.1 永磁同步伺服电动机系统的理论设计 106

5.6.2 永磁同步伺服电动机的DSP控制设计 110

本章小结 121

思考题与习题 121

第6章 步进电动机及其驱动 123

6.1 步进电动机的分类及结构 124

6.1.1 步进电动机的分类 124

6.1.2 步进电动机的结构 125

6.2 反应式步进电动机的工作原理 126

6.2.1 通电方式分析 127

6.2.2 小步距角步进电动机 129

6.2.3 步进电动机的基本特点 130

6.3 反应式步进电动机的运行特性 132

6.3.1 静态运行特性 132

6.3.2 动态运行特性 138

6.3.3 主要性能指标 144

6.4 步进电动机的驱动控制 145

6.4.1 驱动控制器 145

6.4.2 功率驱动电路 146

6.5 步进电动机的应用 152

6.5.1 用于电子计算机的外部设备 152

6.5.2 用于数字程序控制系统 153

6.5.3 用于点位控制的闭环控制系统 154

本章小结 154

思考题与习题 155

第7章 无刷直流电动机及其控制 157

7.1 无刷直流电动机的基本结构和工作原理 157

7.1.1 无刷直流电动机的基本结构 157

7.1.2 无刷直流电动机的工作原理 159

7.2 无刷直流电动机的运行特性 160

7.2.1 无刷直流电动机的基本方程 160

7.2.2 无刷直流电动机特性分析 162

7.3 无刷直流电动机的控制方法 164

7.3.1 最简控制方式 164

7.3.2 调压控制方式 164

7.3.3 电流滞环PWM控制方式 165

7.3.4 无刷直流电动机的四象限运行控制过程 166

7.4 无刷直流电动机的无位置传感器控制 167

7.4.1 基于反电动势过零点的转子位置检测 167

7.4.2 续流二极管法 168

7.4.3 基于反电动势积分的转子位置检测 169

7.4.4 基于反电动势三次谐波的转子位置检测 169

7.4.5 状态观测器法 170

7.4.6 基于磁链函数的转子位置检测方法 170

7.5 无刷直流电动机专用驱动控制集成电路 171

7.5.1 MC33035 171

7.5.2 EC302 176

7.6 基于TMS320F2812 DSP的无刷直流电动机控制系统 182

7.6.1 控制器方案设计 182

7.6.2 控制器硬件设计 184

7.6.3 控制器软件设计 190

7.6.4 系统应用软件总体结构 193

7.6.5 控制器系统控制策略 195

7.7 无刷直流电动机转矩脉动抑制方法举例 202

7.7.1 无刷直流电机控制模型 203

7.7.2 非换相区转矩脉动形成原因分析 204

7.7.3 换相区转矩脉动形成原因分析 205

7.7.4 非换相区转矩脉动抑制方法 206

7.7.5 换相区转矩脉动抑制方法 207

7.7.6 实验结果 209

7.8 无刷直流电动机控制系统的应用与发展 211

本章小结 212

思考题与习题 212

第8章 开关磁阻电机及其控制 214

8.1 开关磁阻电动机驱动控制系统构成与工作原理 217

8.1.1 SRD系统的基本构成 217

8.1.2 SR电动机的运行原理 219

8.1.3 SRD系统与其他系统的比较 220

8.2 开关磁阻电动机的控制方式 222

8.2.1 SR电动机的数学模型 223

8.2.2 SRD系统的调速控制方式 225

8.2.3 基于模糊控制算法的SRD系统控制方式 228

8.3 SRD系统功率变换器 230

8.3.1 功率变换器主电路 231

8.3.2 SRD功率变换器设计实例 233

8.4 开关磁阻电动机控制器 237

8.4.1 控制器硬件设计 238

8.4.2 SRD系统软件设计 245

8.5 开关磁阻发电机 252

8.5.1 开关磁阻发电机的运行原理 252

8.5.2 开关磁阻发电机系统的构成 253

8.5.3 开关磁阻发电机的控制策略 254

8.6 开关磁阻电动机及其控制的发展 254

本章小结 255

思考题与习题 255

第9章 直线电动机 257

9.1 直线电动机的基本结构 259

9.2 直线感应电动机 262

9.2.1 旋转感应电机的基本工作原理 262

9.2.2 直线感应电动机的基本工作原理 262

9.3 直线直流电动机 264

9.3.1 永磁式直线直流电动机 264

9.3.2 电磁式直线直流电动机 265

9.4 直线同步电动机 265

9.5 直线步进电动机 266

9.6 直线电动机的应用 268

9.6.1 作为直线运动的执行元件 268

9.6.2 用于机械加工产品 268

9.6.3 用于信息自动化产品 269

9.6.4 用于长距离的直线传输装置 271

9.6.5 用于高速磁悬浮列车 272

本章小结 274

思考题与习题 274

第10章 盘式电动机 276

10.1 盘式电动机概况 276

10.2 盘式直流电动机 277

10.2.1 盘式直流电动机的结构特点 277

10.2.2 盘式直流电动机的基本电磁关系 279

10.3 盘式同步电动机 280

10.4 盘式电动机的发展 283

本章小结 286

思考题与习题 286

第11章 超声波电动机及其控制 287

11.1 超声波电动机概述 287

11.1.1 超声波电动机发展历史 288

11.1.2 超声波电动机的特点 289

11.1.3 超声波电动机的分类 291

11.2 行波型超声波电动机 291

11.2.1 行波型超声波电动机的结构特点 291

11.2.2 行波型超声波电动机的运行机理 292

11.2.3 行波型超声波电动机的驱动控制 295

11.3 超声波电动机的应用 298

11.4 超声波电动机的发展方向 301

本章小结 302

思考题与习题 302

附录A 课程设计 303

A.1 步进电动机驱动系统设计 303

A.1.1 设计背景 303

A.1.2 设计要求 303

A.1.3 设计原理 303

A.1.4 分组说明 306

A.1.5 设计报告说明 306

A.2 永磁无刷直流电动机控制系统设计 306

A.2.1 设计背景 306

A.2.2 设计要求 306

A.2.3 设计原理 307

A.2.4 分组说明 309

A.2.5 设计报告说明 310

附录B 部分思考题与习题参考答案 311

参考文献 314