目錄
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)電控制相關(guān)理論和技術(shù) 1
1.1.1　機(jī)電系統(tǒng)工程的內(nèi)涵 2
1.1.2　機(jī)電系統(tǒng)工程的基本內(nèi)容 3
1.1.3　機(jī)電系統(tǒng)工程的發(fā)展 4
1.2 機(jī)電控制技術(shù)及其系統(tǒng) 5
1.2.1 機(jī)電控制技術(shù)的基本內(nèi)容及其發(fā)展 5
1.2.2 機(jī)電控制系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理 7
1.3 典型機(jī)電控制系統(tǒng) 8
1.3.1 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng) 8
1.3.2 機(jī)器人控制系統(tǒng) 9
1.3.3 現(xiàn)代交通運(yùn)輸車輛(工具) 11
1.3.4 自動(dòng)化制造系統(tǒng)(生產(chǎn)線) 12
1.4 機(jī)電控制技術(shù)課程的任務(wù)和目標(biāo) 13
第2章 機(jī)電系統(tǒng)傳動(dòng)力學(xué) 14
2.1 單軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng) 14
2.1.1 單軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 14
2.1.2 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 15
2.1.3 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方向 15
2.2 多軸機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng) 16
2.2.1 負(fù)載為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的等效折算 16
2.2.2 負(fù)載為水平直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的等效折算 18
2.2.3 負(fù)載為垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)的等效折算 19
2.3 典型負(fù)載的機(jī)械特性 20
2.3.1 恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性 21
2.3.2 離心機(jī)型機(jī)械特性 22
2.3.3 恒功率型機(jī)械特性 22
2.4 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 22
2.5 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程 23
2.5.1 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)過渡過程分析 24
2.5.2 改善機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)過渡過程的方法 25
思考題與習(xí)題 26
第3章 直流電機(jī) 29
3.1 電機(jī)中的基本電磁知識(shí) 29
3.1.1 電磁基本定律 29
3.1.2 導(dǎo)磁材料及其特性 32
3.2 直流電機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu) 33
3.2.1 直流電機(jī)的工作原理 33
3.2.2 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 37
3.2.3 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式 39
3.2.4 直流電機(jī)的功率與損耗 40
3.3 直流發(fā)電機(jī) 41
3.3.1 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 41
3.3.2 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 42
3.3.3 復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 44
3.4 直流電動(dòng)機(jī) 44
3.4.1 他勵(lì)和并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 44
3.4.2 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 45
3.4.3 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 46
3.5 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 46
3.5.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 47
3.5.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 48
3.6 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 49
3.7 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 50
3.7.1 改變電樞回路電阻的調(diào)速特性 51
3.7.2 改變電樞回路電壓的調(diào)速特性 51
3.7.3 改變勵(lì)磁磁通的調(diào)速特性 52
3.8 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 54
3.8.1 能耗制動(dòng)特性 55
3.8.2 反饋制動(dòng)特性 56
3.8.3 反接制動(dòng)特性 57
思考題與習(xí)題 60
第4章 交流電機(jī) 62
4.1 交流電機(jī)的基本工作原理 62
4.1.1 同步電機(jī)的基本工作原理 62
4.1.2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 63
4.1.3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的性質(zhì) 64
4.1.4 異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 66
4.1.5 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 66
4.2 異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和參數(shù) 67
4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 67
4.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù) 68
4.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組線端連接方式 69
4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路分析 70
4.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)繞組感應(yīng)電勢(shì)及氣隙磁勢(shì) 70
4.3.2 轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的電磁關(guān)系 72
4.3.3 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)子繞組短接時(shí)的電磁關(guān)系 75
4.3.4 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系 78
4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 82
4.4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率 82
4.4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 83
4.4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 84
4.4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 87
4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 88
4.5.1 直接啟動(dòng)(全壓?jiǎn)��?dòng)) 89
4.5.2 定子串電阻或電抗器降壓?jiǎn)��?dòng) 89
4.5.3 星形-三角形降壓?jiǎn)��?dòng) 90
4.5.4 延邊三角形降壓?jiǎn)��?dòng) 90
4.5.5 繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串入電阻啟動(dòng) 91
4.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 91
4.6.1 能耗制動(dòng)特性 91
4.6.2 反饋制動(dòng)特性 92
4.6.3 反接制動(dòng)特性 92
4.7 單相異步電動(dòng)機(jī) 93
4.7.1 單相異步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng) 94
4.7.2 單相異步電動(dòng)機(jī)的分類 95
4.8 同步電動(dòng)機(jī) 96
4.8.1 同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 96
4.8.2 同步電動(dòng)機(jī)的特性 97
4.8.3 同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 98
思考題與習(xí)題 99
第5章 控制電機(jī) 101
5.1 直流力矩電動(dòng)機(jī) 101
5.1.1 直流力矩電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 101
5.1.2 直流力矩電動(dòng)機(jī)的基本特點(diǎn) 101
5.2 微型同步電動(dòng)機(jī) 102
5.2.1 永磁式微型同步電動(dòng)機(jī) 102
5.2.2 反應(yīng)式微型同步電動(dòng)機(jī) 103
5.2.3 磁滯式微型同步電動(dòng)機(jī) 104
5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 105
5.3.1 矩角特性及穩(wěn)定平衡點(diǎn) 106
5.3.2 步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài) 107
5.3.3 連續(xù)運(yùn)行狀態(tài) 109
5.3.4 通電方式及電機(jī)轉(zhuǎn)速 110
5.4 無刷直流電機(jī) 112
5.4.1 無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理 112
5.4.2 無刷直流電機(jī)的特性和特點(diǎn) 113
5.5 測(cè)速發(fā)電機(jī) 114
思考題與習(xí)題 114
第6章 電氣控制技術(shù) 116
6.1 概述 116
6.1.1 電器的分類 116
6.1.2 低壓電器的電磁機(jī)構(gòu) 117
6.1.3 低壓電器的執(zhí)行部件 120
6.2 常用機(jī)械式低壓電器 122
6.2.1 主令電器 122
6.2.2 接觸器 125
6.2.3 保護(hù)電器 128
6.2.4 繼電器 132
6.3 電子式低壓電器和智能電器 135
6.3.1 接近開關(guān) 135
6.3.2 光電開關(guān) 136
6.3.3 電子時(shí)間繼電器 137
6.3.4 固態(tài)繼電器 137
6.3.5 智能電器 139
6.4 電氣控制電路設(shè)計(jì)規(guī)范 140
6.4.1 電氣工程制圖內(nèi)容 140
6.4.2 電氣工程制圖圖形符號(hào)和文字符號(hào) 142
6.4.3 電氣原理圖 145
6.5 基本電氣控制電路 148
6.5.1 啟、保、�？刂� 148
6.5.2 正、反向控制 149
6.5.3 點(diǎn)動(dòng)控制 150
6.5.4 順序控制 151
6.5.5 自動(dòng)循環(huán)控制 152
6.5.6 鼠籠式異步電機(jī)星形-三角形降壓?jiǎn)��?dòng)控制 152
6.5.7 鼠籠式異步電機(jī)反接制動(dòng)控制 153
6.5.8 鼠籠式異步電機(jī)能耗制動(dòng)控制 154
思考題與習(xí)題 155
第7章 可編程控制技術(shù) 157
7.1 概述 157
7.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生 157
7.1.2 可編程控制器(PLC)基本概念 158
7.1.3 可編程控制器的特點(diǎn)和分類 159
7.1.4 可編程控制器的發(fā)展 161
7.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 163
7.2.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 163
7.2.2 可編程控制器的工作原理 169
7.3 PLC的編程語言 172
7.3.1 梯形圖 173
7.3.2 功能塊圖 174
7.3.3 順序功能圖 174
7.3.4 指令表 175
7.3.5 結(jié)構(gòu)化文本 175
7.4 S7-200系列PLC的硬件系統(tǒng)及編程元件 176
7.4.1 S7-200系列PLC的硬件系統(tǒng) 176
7.4.2 S7-200系列PLC的編程元件 179
7.4.3 S7-200系列PLC的存儲(chǔ)器范圍及數(shù)據(jù)存取 182
7.5 S7-200系列PLC的基本指令 186
7.5.1 基本位邏輯指令 186
7.5.2 定時(shí)器指令 194
7.5.3 計(jì)數(shù)器指令 197
7.5.4 程序控制指令 199
7.5.5 PLC基本梯形圖程序邏輯 203
7.6 PLC的基本應(yīng)用 204
7.6.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)步驟 204
7.6.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 207
7.7 S7-200系列PLC的順序控制指令及應(yīng)用 212
7.7.1 順序功能圖基本概念 212
7.7.2 S7-200系列PLC順序控制指令 214
7.7.3 順序功能圖的結(jié)構(gòu)類型 216
思考題與習(xí)題 217
第8章 直流調(diào)速系統(tǒng) 219
8.1 概述 219
8.1.1 直流電機(jī)的調(diào)速方法 219
8.1.2 直流調(diào)速用可控直流電源 220
8.1.3 調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo) 223
8.2 晶閘管可控直流電源 227
8.2.1 晶閘管 227
8.2.2 單相半波可控整流電路 231
8.2.3 單相橋式全控整流電路 236
8.2.4 單相橋式半控整流電路 242
8.2.5 三相半波可控整流電路 246
8.2.6 三相橋式全控整流電路 254
8.2.7 晶閘管的觸發(fā)電路 257
8.3 晶閘管-電動(dòng)機(jī)直流調(diào)速控制系統(tǒng) 258
8.3.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題 258
8.3.2 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性 259
8.3.3 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 264
8.3.4 單閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng) 273
8.3.5 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)電流截止負(fù)反饋 279
8.3.6 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及靜特性 282
8.4 脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速控制系統(tǒng) 289
8.4.1　脈寬調(diào)制變換器 289
8.4.2　脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 295
8.4.3　脈寬調(diào)速系統(tǒng)的特殊問題 297
思考題與習(xí)題 298
第9章 交流調(diào)速系統(tǒng) 300
9.1 概述 300
9.1.1 變極對(duì)數(shù)調(diào)速 301
9.1.2 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 301
9.1.3 變頻調(diào)速 304
9.2 變頻器基本原理 305
9.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 305
9.2.2 變頻器的輸出調(diào)制方式 310
9.3 標(biāo)量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 312
9.3.1 電壓頻率協(xié)調(diào)控制 312
9.3.2 轉(zhuǎn)差頻率控制 314
9.4 矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 315
9.4.1 矢量控制基本概念 315
9.4.2 坐標(biāo)變換與矢量變換 317
9.5 直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 319
思考題與習(xí)題 320
第10章 位置控制系統(tǒng) 321
10.1 概述 321
10.1.1 位置控制系統(tǒng)的組成及工作原理 3