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本書(shū)是根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》并參考普通高等學(xué)校本科工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，按照減少學(xué)時(shí)、強(qiáng)調(diào)基本方法、注重提高學(xué)生處理復(fù)雜工程問(wèn)題能力的原則進(jìn)行編寫(xiě)。全書(shū)共分9章，內(nèi)容包括：緒論、機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、直流電機(jī)的工作原理及特性、交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性、控制電動(dòng)機(jī)、繼電接觸器控制、可編程控制器、電力電子器件、機(jī)電傳動(dòng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。各章均有習(xí)題，書(shū)末附有部分習(xí)題的參考答案，便于讀者自學(xué)。

本書(shū)有配套的電子教案，可在化學(xué)工業(yè)出版社的官方網(wǎng)站上免費(fèi)下載。

本書(shū)可作為高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、電子工程、車輛工程專業(yè)及高職、電大、函大、網(wǎng)大機(jī)械類與相近專業(yè)學(xué)生教材，亦可供從事機(jī)電一體化工作的工程技術(shù)人員參考。

生產(chǎn)機(jī)械的先進(jìn)性和電氣自動(dòng)化程度反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)是機(jī)電一體化的綜合系統(tǒng)，電氣傳動(dòng)與控制已成為現(xiàn)代化機(jī)械的重要組成部分。機(jī)電傳動(dòng)與控制課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)的核心課程，主要研究和解決與生產(chǎn)機(jī)械電氣傳動(dòng)控制有關(guān)的問(wèn)題。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電力拖動(dòng)、繼電器接觸器控制、可編程序控制器、電力電子技術(shù)知識(shí)都集中在這一門課程中。機(jī)電傳動(dòng)控制課程的任務(wù)是使學(xué)生了解機(jī)電傳動(dòng)控制的一般知識(shí)，學(xué)會(huì)電機(jī)、電器、電子器件及可編程序控制器的工作原理及使用方法，掌握常用的開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程、特點(diǎn)、性能及應(yīng)用場(chǎng)所，了解最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。

本書(shū)是根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》并參考普通高等學(xué)校本科工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，按照減少學(xué)時(shí)、強(qiáng)調(diào)基本方法、注重提高學(xué)生處理復(fù)雜工程問(wèn)題能力的原則進(jìn)行編寫(xiě)。

本書(shū)主要特點(diǎn)如下：

① 從最基本的物理學(xué)原理和力學(xué)分析方法出發(fā)，推導(dǎo)機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維習(xí)慣和敢于挑戰(zhàn)、勇于創(chuàng)新的思想理念，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

② 充實(shí)機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)重要的先進(jìn)技術(shù)和代表機(jī)電傳動(dòng)控制的發(fā)展水平與發(fā)展方向的內(nèi)容，具體體現(xiàn)在增加機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的雙閉環(huán)、三閉環(huán)控制知識(shí)，為后續(xù)機(jī)器人課程、數(shù)控技術(shù)課程，特別是其中的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)軌跡控制打下基礎(chǔ)；順應(yīng)新工科教學(xué)改革的大方向和工程教育專業(yè)認(rèn)證精簡(jiǎn)理論學(xué)時(shí)的特殊要求，精簡(jiǎn)步進(jìn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的內(nèi)容，注重基本原理。

③ 優(yōu)化繼電器接觸器控制系統(tǒng)與可編程控制器的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基本的設(shè)計(jì)方法，歸納總結(jié)這兩種系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別與設(shè)計(jì)過(guò)程遵循的共同規(guī)律。

④ 本書(shū)的內(nèi)容已制作成用于多媒體教學(xué)的PPT課件，并將免費(fèi)提供給采用本書(shū)作為教材的院校使用。如有需要，請(qǐng)發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取，或登錄www. cipedu. com.cn免費(fèi)下載。

機(jī)電傳動(dòng)與控制課程的前修課是高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等。

本書(shū)可作為高等院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、車輛工程專業(yè)及高職、電大、函大、網(wǎng)大學(xué)生和其他機(jī)械類與相近專業(yè)教材，亦可供從事機(jī)電一體化工作的工程技術(shù)人員參考。為方便學(xué)習(xí)，書(shū)末附有各章節(jié)部分習(xí)題的求解參考。

鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院李偉、李瑞芳和鄭州科技學(xué)院趙紀(jì)國(guó)是本書(shū)的主編，負(fù)責(zé)全書(shū)的統(tǒng)編和定稿。鄭州科技學(xué)院趙紀(jì)國(guó)負(fù)責(zé)第1章～第3章和附錄的編寫(xiě)；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院王國(guó)虎主要負(fù)責(zé)第4章、第5章的編寫(xiě)；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院田彥彥主要負(fù)責(zé)第6章、第7章的編寫(xiě)；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院張翠杰主要負(fù)責(zé)第8章、第9章的編寫(xiě)；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院許洋洋、王婷對(duì)本書(shū)提出了許多寶貴意見(jiàn)，促進(jìn)了本書(shū)的修改。

限于編者水平，書(shū)中難免有不足之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正。

編者

2019年6月

第1章緒論/1

1.1機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1

1.2機(jī)電傳動(dòng)控制的發(fā)展概況2

1.3課程的性質(zhì)和任務(wù)3

習(xí)題4

第2章機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)/5

2.1單軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程5

2.2多軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的分析方法8

2.2.1研究對(duì)象的確定8

2.2.2受力分析8

2.2.3機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)靜法10

2.3機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性11

2.4機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程13

2.5機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件16

習(xí)題18

第3章直流電機(jī)的工作原理及特性/20

3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理20

3.1.1直流電機(jī)的基本工作原理20

3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)22

3.2直流電機(jī)的基本方程25

3.2.1直流電機(jī)的勵(lì)磁方式25

3.2.2直流發(fā)電機(jī)的基本方程26

3.2.3直流電動(dòng)機(jī)的基本方程27

3.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性28

3.3.1直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性28

3.3.2直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性29

3.4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性31

3.5他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性32

3.5.1改變電樞電路外串電阻33

3.5.2改變電動(dòng)機(jī)供電電壓33

3.5.3改變電動(dòng)機(jī)主磁通34

3.6他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性34

3.6.1回饋制動(dòng)35

3.6.2反接制動(dòng)36

3.6.3能耗制動(dòng)37

習(xí)題39

第4章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性/40

4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理40

4.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)40

4.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)42

4.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理44

4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)45

4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性48

4.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路和轉(zhuǎn)子電路48

4.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩51

4.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性52

4.4三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性55

4.4.1鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法56

4.4.2線繞式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法59

4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法與特性60

4.5.1調(diào)壓調(diào)速60

4.5.2轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速61

4.5.3改變極對(duì)數(shù)調(diào)速61

4.5.4變頻調(diào)速62

習(xí)題62

第5章控制電動(dòng)機(jī)/63

5.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)63

5.1.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類與工作原理63

5.1.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)67

5.2直流伺服電動(dòng)機(jī)68

5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)69

5.3.1交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)69

5.3.2無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)70

5.3.3正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)72

5.4直線電動(dòng)機(jī)73

5.4.1直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)74

5.4.2直線異步電動(dòng)機(jī)的工作原理74

5.4.3直線電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用75

習(xí)題76

第6章繼電接觸器控制/77

6.1常用低壓電器77

6.1.1接觸器80

6.1.2繼電器83

6.1.3保護(hù)電器87

6.1.4主令電器88

6.2電氣原理圖91

6.2.1電氣原理圖中的圖形符號(hào)和文字符號(hào)92

6.2.2電氣原理圖的繪制原則94

6.3基本控制線路95

6.3.1異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電路95

6.3.2異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路98

6.3.3異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制電路100

6.3.4其他控制電路102

6.4繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)104

6.4.1繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則104

6.4.2電氣控制線路設(shè)計(jì)方法舉例105

習(xí)題106

第7章可編程控制器/109

7.1可編程控制器基礎(chǔ)109

7.1.1PLC的產(chǎn)生和發(fā)展109

7.1.2PLC的基本組成111

7.1.3PLC的分類113

7.1.4PLC的編程語(yǔ)言114

7.1.5PLC的工作過(guò)程115

7.2PLC的編程等效元件115

7.3基本邏輯指令119

7.4梯形圖設(shè)計(jì)126

7.4.1梯形圖程序設(shè)計(jì)規(guī)則與方法126

7.4.2繼電接觸器控制電路與梯形圖程序設(shè)計(jì)比較129

7.4.3PLC應(yīng)用舉例130

7.5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進(jìn)指令136

7.6功能指令146

7.6.1功能指令的表達(dá)形式146

7.6.2數(shù)據(jù)長(zhǎng)度146

7.6.3指令執(zhí)行方式147

7.6.4功能指令簡(jiǎn)介147

習(xí)題154

第8章電力電子器件/156

8.1電力半導(dǎo)體器件156

8.1.1晶閘管156

8.1.2晶體管163

8.1.3電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展現(xiàn)況164

8.2可控整流電路166

8.2.1單相半波可控整流電路166

8.2.2單相橋式可控整流電路169

8.2.3三相可控整流電路174

8.3斬波電路與PWM技術(shù) 180

8.3.1斬波電路的分類180

8.3.2PWM技術(shù)186

8.4電力半導(dǎo)體器件的驅(qū)動(dòng)188

8.4.1晶閘管的觸發(fā)電路189

8.4.2典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路189

習(xí)題192

第9章機(jī)電傳動(dòng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)/195

9.1直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分類與技術(shù)性能195

9.2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)196

9.2.1有靜差調(diào)速系統(tǒng)196

9.2.2無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)205

9.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)208

9.3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成208

9.3.2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析209

9.4直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)（PWM系統(tǒng)）211

9.4.1晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理211

9.4.2晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要特點(diǎn)212

9.4.3晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的組成212

9.4.4晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的分析218

9.5計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)219

9.5.1用微機(jī)取代ASR、ACR兩個(gè)電子調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)220

9.5.2保留ASR、ACR兩個(gè)電子調(diào)節(jié)器的微機(jī)控制系統(tǒng)220

9.5.3微機(jī)控制的雙閉環(huán)可逆直流調(diào)速系統(tǒng)222

9.5.4微機(jī)控制的多閉環(huán)系統(tǒng)223

9.5.5數(shù)字伺服系統(tǒng)223

習(xí)題225

習(xí)題參考答案/227

附錄1電氣圖用文字符號(hào)和圖形符號(hào)/252

附錄2常用電器元件主要技術(shù)數(shù)據(jù)/258

參考文獻(xiàn)/262

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