控制电机与特种电机及其控制系统

《控制电机与特种电机及其控制系统》共分为11章：绪论、测速发电机、自整角机测控系统、旋转变压器、伺服电动机及其控制系统、步进电动机及其控制系统、无刷直流电动机及其控制系统、开关磁阻电动机及其控制系统、直线电动机、盘式电机、超声波电动机。除靠前章外，其他各章按照如下模式进行编写：开篇引入应用实例，即引言，重点介绍电机及其系统构成、电机工作原理、电机本体分析、控制策略与系统应用等，一般使用工程实例讲解控制系统。
《控制电机与特种电机及其控制系统》适合作为高等院校电气工程及其自动化、自动化、机械电子工程等专业的本科教材或参考书，也可供科研院所、相关企业从事电气自动化技术的工程技术人员参考使用。 

第1章 绪论
1.1 控制电机、特种电机与传统电机的区别
1.2 控制电机与特种电机的种类
1.3 控制电机与特种电机的应用概况
1.4 控制电机、特种电机与其控制系统的关系

第2章 测速发电机
2.1 直流测速发电机
2.1.1 直流测速发电机的输出特性
2.1.2 直流测速发电机的误差及其减小的方法
2.2 交流异步测速发电机
2.2.1 空心杯转子异步测速发电机的结构和工作原理
2.2.2 异步测速发电机的输出特性
2.2.3 负载阻抗对异步测速发电机输出特性的影响
2.2.4 异步测速发电机误差的产生原因及减小措施
2.2.5 异步测速发电机的主要技术指标
2.2.6 产生剩余电压的原因及减小措施
2.3 测速发电机的应用举例
2.3.1 位置伺服控制系统的速度阻尼及校正
2.3.2 转速自动调节系统
2.3.3 自动控制系统的解算
小结
思考题与习题

第3章 自整角机测控系统
3.1 自整角机概述
3.1.1 自整角机的分类
3.1.2 自整角机的结构
3.1.3 控制系统对自整角机的技术要求
3.2 控制式自整角机
3.2.1 控制式自整角机的工作原理
3.2.2 带有差动发送机的控制式自整角机的工作原理
3.3 力矩式白整角机
3.3.1 力矩式自整角机的工作原理
3.3.2 阻尼绕组
3.3.3 力矩式自整角机的性能指标
3.4 自整角机测控系统及应用
3.4.1 雷达方位角测量系统组成
3.4.2 自整角机的测角与控制
3.4.3 轴角／数字转换电路的硬件设计
3.4.4 软件设计
小结
思考题与习题

第4章 旋转变压器
4.1 旋转变压器的类型和用途
4.2 正、余弦旋转变压器
4.2.1 正、余弦旋转变压器的结构
4.2.2 正、余弦旋转变压器的工作原理
4.2.3 正、余弦旋转变压器补偿方法
4.3 线性旋转变压器
4.3.1 线性旋转变压器结构
4.3.2 线性旋转变压器工作原理
4.4 旋转变压器的使用
4.4.1 工作方式
4.4.2 旋转变压器的选择和使用
4.4.3 旋转变压器的误差
4.5 旋转变压器的应用举例
4.5.1 旋转变压器在角度测量系统中的应用
4.5.2 旋转变压器在解算装置中的应用
小结
思考题与习题

第5章 伺服电动机及其控制系统
5.1 伺服电动机概述
5.2 直流伺服电动机及其控制
5.2.1 直流伺服电动机的结构和分类
5.2.2 直流伺服电动机的控制方式
5.2.3 直流伺服电动机的稳态特性
5.2.4 直流伺服控制技术
5.3 直流伺服电动机的应用
5.3.1 在位置控制系统中的应用
5.3.2 在速度控制系统中的应用
5.3.3 在混合控制系统中的应用
5.3.4 在张力控制系统中的应用
5.3.5 在自动检测装置中的应用
5.3.6 在温度控制系统中的应用
5.3.7 基于微处理器的直流伺服电动机系统
5.4 异步伺服电动机及其控制
5.4.1 异步伺服电动机的结构与分类
5.4.2 异步伺服电动机的运行原理及分析
5.4.3 异步伺服电动机的静态特性
5.4.4 异步伺服电动机和直流伺服电动机的性能比较
5.5 异步伺服电动机的应用
5.5.1 用于位置控制系统
5.5.2 用于检测装置
5.5.3 用于计算装置
5.5.4 用于增量运动的控制系统
5.6 永磁同步伺服电动机及其控制
5.6.1 永磁同步伺服电动机的结构与分类
5.6.2 永磁同步伺服电动机的工作原理
5.6.3 永磁同步伺服电动机的稳态性能
5.6.4 永磁同步伺服电动机的控制
5.6.5 永磁同步伺服电动机的矢量控制策略
5.7 永磁同步伺服电动机的应用
5.7.1 永磁同步电动机伺服系统的设计
5.7.2 伺服控制中相关控制策略
5.7.3 永磁同步伺服电动机的DSP控制电路
小结
思考题与习题

第6章步进电动机及其控制系统
6.1 步进电动机简介
6.2 步进电动机分类
6.3 步进电动机的工作原理、矩角特性及振荡现象
6.3.1 步进电动机的工作原理
6.3.2 步进电动机的矩角特性
6.3.3 步进电动机的低频共振和低频失步
6.4 步进电动机的传递函数
6.5 步进电动机的运动控制
6.5.1 步进电动机驱动方法
6.5.2 步进电动机的开环控制
6.5.3 步进电动机微步距控制
6.5.4 加减速定位控制
6.5.5 步进电动机的闭环控制
6.6 步进电动机的应用
小结
思考题与习题

第7章 无刷直流电动机及其控制系统
7.1 无刷直流电动机的发展及分类
7.1.1 无刷直流电动机的发展历史
7.1.2 无刷直流电动机分类
7.1.3 无刷直流电动机特点
7.2 无刷直流电动机的基本组成和工作原理
7.2.1 基本组成环节
7.2.2 基本工作原理
7.2.3 常用的位置传感器
7.2.4 基本方程
7.3 无刷直流电动机的正、反转
7.4 直流无刷电动机的主回路
7.5 无刷直流电动机的控制方法
小结
思考题与习题

第8章 开关磁阻电动机及其控制系统
8.1 开关磁阻电动机驱动控制系统的构成与工作原理
8.1.1 SRD系统的基本构成
8.1.2 SR电动机运行原理
8.1.3 SRD系统与其他系统的比较
8.2 开关磁阻电动机的控制方式
8.2.1 SR电动机的数学模型
8.2.2 SRD系统的调速控制方式
8.2.3 基于模糊控制算法的系统控制方式
8.3 SRD系统功率变换器
8.3.1 主电路与主开关电力电子器件形式介绍
8.3.2 SRD功率变换器设计实例
8.4 开关磁阻电动机控制器
8.4.1 控制器硬件设计
8.4.2 SRD系统软件设计
8.5 开关磁阻发电机
8.5.1 开关磁阻发电机的运行原理
8.5.2 开关磁阻发电机系统的构成
8.5.3 开关磁阻发电机的控制策略
小结
思考题与习题

第9章 直线电动机
9.1 直线电机的基本结构
9.2 直线感应电动机
9.2.1 旋转电机的基本工作原理
9.2.2 直线感应电动机的基本工作原理
9.3 直线直流电动机
9.3.1 永磁式直线直流电动机
9.3.2 电磁式直线直流电动机
9.4 直线同步电动机
9.5 直线步进电动机
9.6 直线电动机的应用
9.6.1 作为直线运动的执行元件
9.6.2 用于机械加工产品
9.6.3 用于信息自动化产品
9.6.4 用于长距离的直线传输装置
9.6.5 用于高速磁悬浮列车
小结
思考题与习题

第10章 盘式电机
10.1 盘式电机概况
10.2 盘式直流电机
10.2.1 盘式直流电机的结构特点
10.2.2 盘式直流电机的基本电磁关系
10.3 盘式同步电机小结
思考题与习题

第11章 超声波电动机
11.1 超声波电机概述
11.1.1 超声波电机发展历史
11.1.2 超声波电机的特点
11.1.3 超声波电机的分类
11.2 行波型超声波电动机
11.2.1 行波型超声波电动机的结构特点
11.2.2 行波型超声波电动机的运行机理
11.2.3 行波型超声波电动机的驱动控制
11.3 超声波电动机的应用小结
思考题与习题
附录课程设计
课程设计一 步进电动机驱动系统设计
课程设计二 永磁无刷直流电动机控制系统设计
参考文献 

    1.2 控制电机与特种电机的种类
    根据1.1节的定义可知，控制电机一般包括直流测速发电机、直流伺服电动机、交流异步伺服电动机、旋转变压器、自整角机、步进电动机、直线电机等；特种电机包括开关磁阻电动机、永磁无刷直流电动机、交流永磁同步伺服电动机、盘式电机、超声波电机等。依用途而定，永磁无刷直流电动机、交流永磁同步伺服电动机等可以划为控制电机的范畴。
    本书在后续的讲授过程中，不再特别强调到底是属于控制电机还是所谓特种电机的范畴，因为这并没有多大意义。重要的是通过本书，将传统电机之外常用的特殊电机及其控制系统一一介绍给大家。
    1.3 控制电机与特种电机的应用概况
    控制电机已经成为现代工业自动化系统、现代科学技术和现代军事装备中不可缺少的重要元件，它的应用范围很好广泛，例如：自动化生产线中的类机械手、火炮和雷达的自动定位、船舶方向舵的自动操纵、飞机的自动驾驶、遥远目标位置的显示、机床加工过程的自动控制和自动显示、阀门的遥控，以及电子计算机、自动记录仪表、医疗设备、录音录像设备等中的自动控制系统。
    特种电机技术综合了电机、计算机、新材料、控制理论等多项高新技术，其应用遍及军事、航空航天、工农业生产、日常生活的各个领域。
    （1）工业控制自动化领域。随着现代工业的自动化和信息化，各类控制电机与特种电机被越来越广泛的应用，尤其以数字化形式为控制方式的现代混合式步进电动机、交流伺服电动机、直线伺服电动机等。
    （2）信息处理领域。信息产业在靠前外都受到高度重视并获得高速发展，信息领域配套的微电机全世界每年的需求量约15亿台（套）。这类电机绝大部分是精密永磁无刷电动机、精密步进电动机等。
    （3）交通运输领域。目前，在不错汽车中，为了控制燃料和改善乘车感觉以及显示有关装置状态的需要，要使用40～50台电动机，而豪华轿车上的电动机可多达80台，汽车电器配套电机主要为永磁直流电动机、无刷直流电动机等。作为21世纪的绿色交通工具，电动汽车在各国受到普遍的重视，电动车辆驱动用电机主要是无刷直流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机等，这类电机的发展趋势是高效率、高出力、智能化。此外，特种电机在机车驱动、轮船推进中也取得了广泛应用，如直线电机用于磁悬浮列车、地铁的驱动在我国已经进入了商业应用阶段。 ……