控制电机及其应用
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前言

科学技术的迅猛发展,特别是自动化技术、计算机技术和航空航天技术的发展,对电机的性能提出了许多新的更高的要求。一方面传统的控制电机和新的控制技术与控制芯片的结合,使传统电机如伺服电机、步进电机等的应用更为广泛。另一方面随着新材料的涌现,特别是高性能稀土永磁材料的问世和电力电子器件的发展,又出现了性能优越的新型电机如开关磁阻电动机、无刷直流电动机和永磁伺服电动机等。传统控制电机和新的控制技术结合、以及性能优越的新型电机出现,为满足控制系统的要求提供了可能。为使读者能够及时掌握和了解这一新的发展动态,是我们编写本书的初衷。

在第一版出版应用的基础上,作者结合新技术的发展及读者的反馈意见,对部分内容进行了修订,重新编写了本书。主要为原书第1、2、6章中部分内容采用新型控制芯片进行介绍,第2章删去了两相伺服电动机部分内容,变更为永磁同步伺服电动机,突出其控制及应用,第6章开关磁阻电动机的DSP控制,增加了C语言例程。

控制电机及控制的特点为在精讲原理的同时,增加专用控制芯片、单片机和DSP控制的应用。将新的控制技术与控制芯片相结合,使读者对控制电机的原理、结构、运行特性以及控制方法和控制技术有一个全面的了解。以适应宽口径复合型人才培养的需要。

全书共分7章,第1章的内容为直流伺服电机,本章主要介绍直流伺服电动机、直流力矩电动机和无刷直流电动机的原理、结构及运行特性,在控制部分重点讲述了直流伺服电动机和无刷直流电动机的控制技术;第2章的内容为永磁同步伺服电动机,本章主要介绍永磁同步伺服电动机的原理、结构及运行特性,在控制部分重点讲述了永磁同步伺服电动机的控制技术;第3章的内容为步进电动机,本章重点介绍步进电动机的原理、结构及运行特性和单片机控制技术;第4、第5两章的内容为旋转变压器和自整角机,这两章主要介绍旋转变压器和自整角机的原理、结构及应用;第6章的内容为开关磁阻电动机,本章重点介绍开关磁阻电动机系统的组成、原理、结构及运行特性和DSP控制技术;第7章的内容为直线电机,本章主要介绍直线电机的原理、结构及应用。同时,在各章的后面附有一定数量的思考与练习,供复习与练习使用。本书控制部分基本上都涉及到了位置、速度、电压电流的检测,在软件方面都用到了PID控制方法,为避免重复讲述,将这两部分内容列为附录,供参考使用。

本书在编写中,既分析了控制电机和特种电机的基本原理和基本概念,又介绍了相关的控制系统与专用芯片。删除了传统控制电机中测速发电机的内容,压缩了应用较少的旋转变压器、自整角机的内容。增加了应用较广无刷直流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步伺服电动机和直线电机等部分。本书的内容相对较多。在教学的过程中教师可根据不同本专业的特点及学时的多少适当宣讲,例如无刷直流电动机、永磁伺服电动机与开关磁阻的控制技术有相似之处,可重点讲一部分,其他部分留给学生自学,另外可将部分内容与课程设计、毕业设计等实践环节相结合,放在课程设计或毕业设计中进行。

本书第1章主要由裴素萍编写;第2章主要由王晓雷编写;第3章主要由刘丽萍编写;第4、5章主要由许京雷编写;第6、7章主要由王耕编写;付邦胜和彭圣编写了第1、3、6章的控制部分及应用实例;蒋珍、刘鹏程参与编写了第4、5章的部分内容并完成了部分图例的输入工作,本书最后由王耕和王晓雷负责统稿。

本书的主审刘宪林教授,他在百忙之中认真地阅读了本书,提出了许多建设性的意见,在此衷心的感谢。同时感谢巫付专、李健等老师为本书编写提供的大力帮助。

由于编写者水平所限,经验不足,书中的缺点和错误在所难免,欢迎广大读者批评指正。

编者

2012年6月