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第1章 MATLAB及其在控制理论中的应用 1

1.1计算机仿真与MATLAB 1

1.2 MATLAB环境 2

1.2.1 MATLAB主菜单 3

1.2.2 MATLAB工具栏 4

1.2.3 MATLAB命令窗口 5

1.2.4 MATLAB工作间 5

1.3 MATLAB计算基础 6

1.3.1常量和变量 6

1.3.2数组和矩阵的表示和赋值 7

1.3.3 MATLAB的算术运算 8

1.3.4 MATLAB的关系运算 8

1.3.5 MATLAB的逻辑运算 8

1.3.6 MATLAB的特殊运算符 8

1.3.7 MATLAB常用函数 9

1.4 MATLAB程序设计基础 9

1.4.1表达式、表达式语句和赋值语句 10

1.4.2流程控制语句 10

1.5其他M ATLA B常用命令 12

1.6 MATLAB的绘图功能 12

1.6.1图形窗口 12

1.6.2两维曲线绘图命令plot 16

1.6.3三维曲线和曲面 20

1.7 MATLAB在控制理论中的应用 21

1.7.1传递函数表示方法 21

1.7.2求特征方程的根和根轨迹 22

1.7.3控制系统频域分析 25

1.8调速系统传递函数分析 27

1.8.1典型系统分析 27

1.8.2直流转速闭环控制系统分析 30

本章小结 34

习题 34

第2章 Simulink环境和结构图仿真 36

2.1 Simulink系统仿真环境 37

2.1.1Simulink环境的进入 37

2.1.2 Simulink窗口菜单命令 38

2.2模型库浏览器 40

2.2.1 Simulink模型库的打开 41

2.2.2模块的基本操作 42

2.3 Simulink仿真步骤和模型建立 45

2.3.1 Simulink仿真步骤 45

2.3.2模型的保存和调用 48

2.4 Simulink的仿真算法 48

2.4.1可变步长类算法 49

2.4.2固定步长类算法 50

2.5示波器的使用和数据保存 50

2.5.1示波器的参数 51

2.5.2图形缩放 52

2.5.3浮动示波器 53

2.6建立子系统模块 53

2.6.1建立子系统 53

2.6.2子系统模型的封装 55

2.7 Simulink在调速系统中的应用 55

2.7.1 PI调节器建模和特性研究 55

2.7.2直流转速控制系统动态结构图仿真 60

本章小结 63

习题 63

第3章 电力电子模块及其应用 65

3.1电力电子器件模型 66

3.1.1二极管模型 66

3.1.2晶闸管模型 67

3.1.3可关断晶闸管模型 68

3.1.4电力场效应晶体管模型 68

3.1.5绝缘栅双极型晶体管模型 69

3.1.6理想开关模型 70

3.2桥式电路模块 70

3.2.1三相桥式不控整流电路模块 70

3.2.2三相桥式可控整流电路模块 71

3.2.3通用桥式电路模块 72

3.2.4三电平变流器模块 74

3.3驱动模块 74

3.3.1同步六脉冲发生器 75

3.3.2 PWM脉冲发生器 76

3.4晶闸管整流电路仿真 77

3.4.1单相半波整流电路仿真 77

3.4.2单相桥式整流电路仿真 80

3.4.3三相桥式整流电路仿真 84

3.5直流PWM斩波器仿真 85

3.5.1直流降压斩波器设计 85

3.5.2直流升压斩波器设计 87

3.5.3 Cuk升降压斩波电路仿真 90

本章小结 92

习题 92

第4章 变压器和电机模块及其应用 94

4.1变压器模型 94

4.1.1单相变压器 94

4.1.2单相多绕组变压器 95

4.1.3三相变压器 96

4.1.4互感线圈 97

4.1.5变压器模型应用 98

4.2直流电机模型 100

4.2.1直流电机模型结构 100

4.2.2直流电动机模块的使用 102

4.3交流异步电机模型 106

4.3.1三相交流异步电机模型 107

4.3.2异步电动机特性仿真 109

4.4交流同步电机模型 113

4.4.1基本型同步机模型 113

4.4.2同步电动机模型使用举例 116

4.5永磁同步电机 121

4.5.1正弦波永磁电机模型 121

4.5.2梯形波永磁电机模型 122

本章小结 123

习题 124

第5章 直流调速系统仿真 125

5.1晶闸管-直流电动机系统模型 125

5.1.1晶闸管直流开环调速系统模型 125

5.1.2系统模型参数设置 127

5.1.3仿真和系统分析 129

5.1.4谐波分析 132

5.2转速闭环控制的直流调速系统仿真 134

5.2.1 ASR采用比例调节器 135

5.2.2 ASR采用比例-积分调节器 136

5.2.3带电流截止负反馈的转速闭环调速系统 136

5.3转速电流双闭环控制直流调速系统仿真 139

5.3.1按直流双闭环系统动态结构图的仿真 140

5.3.2使用SimPowerSystems模块的直流双闭环系统仿真 142

5.4直流可逆调速系统建模和仿真 144

5.4.1直流PWM斩波调压可逆调速系统原理 144

5.4.2 PWM控制模块设计 146

5.4.3 PWM斩波可逆系统模型和参数 147

5.4.4双极式控制PWM可逆系统仿真 149

5.4.5受限单极式可逆调速系统仿真 151

5.4.6转速电流闭环控制直流PWM-M可逆系统仿真 152

本章小结 156

习题 156

第6章 交流电动机调速系统仿真 157

6.1 SPWM变频器-异步电动机系统 157

6.1.1 SPWM变频器-异步电动机系统模型 157

6.1.2 SPWM变频器-异步电动机系统仿真 158

6.2恒压频比控制的异步电动机调速系统 162

6.2.1恒压频比变频调速系统的组成 162

6.2.2恒压频比控制调速系统模型 162

6.2.3恒压频比控制调速系统仿真 164

6.3绕线式异步电动机调速系统 166

6.3.1绕线式异步电动机串电阻调速系统仿真 166

6.3.2绕线式异步电动机串级调速系统仿真 167

6.4永磁同步电动机调速系统仿真 172

6.4.1梯形波永磁同步电动机调速原理 172

6.4.2梯形波永磁同步电动机调速系统建模 173

6.4.3梯形波永磁同步电动机调速系统仿真 175

本章小结 177

习题 177

第7章 交流电动机矢量控制系统仿真 178

7.1三相坐标系/二相坐标系的变换 178

7.1.1坐标系变换原理 178

7.1.2坐标系变换模块和使用 179

7.2异步电动机磁链观察 182

7.2.1转子磁链的电流模型 182

7.2.2转子磁链的电压模型 184

7.2.3转子磁链模型仿真 184

7.3转差频率控制异步电动机矢量控制系统建模和仿真 187

7.3.1转差频率控制原理 187

7.3.2转差频率控制系统模型 188

7.3.3模型参数和仿真 189

7.4带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真 191

7.4.1带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统原理 191

7.4.2电流滞环控制型逆变器 192

7.4.3带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统建模和仿真 195

7.5正弦波永磁同步电动机矢量控制系统仿真 198

7.5.1正弦波永磁同步电动机矢量控制原理 198

7.5.2正弦波永磁同步电动机矢量控制系统组成和仿真 198

本章小结 201

习题 201

附录 202

附录A Simulink模型库 202

附录B电力系统模型库 219

参考文献 233