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| 編輯推薦： |
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本书体现了机电结合、理论先导、理论联系实际、精练实用的原则。对理论问题抓住本质，阐述要点;对核心内容结合应用，讲清讲透;深化学生对问题的理解，并且适当引入新技术成果的介绍。全书内容实用、全面，由浅入深、重点突出。特别是，经过第一、二版教材的使用，本教材内容日益完善，通过了河南省第二批“十二五”普通高等教育规划教材立项，本次改版升级作者正申请河南省十四五规划教材。
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| 內容簡介： |
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机电一体化技术的水平是反映一个国家当代工业技术水平的重要标志之一。机电传动控制课程融合了电力拖动、自动控制原理、计算机技术、继电器-接触器控制、电力电子技术等相关知识，是机电一体化技术的重要课程。本书是根据机械设计制造及其自动化专业“机电传动控制”课程教学大纲编写的。全书共分11章，内容包括:绪论、机电传动系统的静态与动态特性、直流电机的工作原理及特性、交流电动机的工作原理及特性、控制电机与特种电机、机电传动控制系统中电动机的选择、继电器-接触器控制系统、电动机的计算机控制技术、电力电子技术、直流调速控制系统、交流调速控制系统等。本书除绪论外的其他各章均附有思考题与习题，书末附有部分思考题与习题的参考答案， 以便于读者自学。为了方便教学，本书还配有免费电子课件。
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| 關於作者： |
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华北水利水电大学教务处副处长、硕士生导师、博士、教授，中国自动化学会制造技术专业委员会委员、河南省安全生产专家委员会专家、河南省教育厅学术技术带头人、郑州市机械工程学会副秘书长，1985年河南理工大学机械制造工艺及设备本科毕业工学学士，从事机械工程、材料加工、机电一体化科研与教学近30年。
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| 目錄：
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第1章绪论(1)
1.1机电传动控制技术的发展(1)
1.2“机电传动控制”课程的性质和任务(3)
1.3课程内容安排(4)
第2章机电传动系统的静态与动态特性(5)
2.1研究机电传动系统静态与动态特性的意义(5)
2.2机电传动系统的动力学方程(5)
2.3典型生产机械的负载特性(7)
2.4负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算方法(9)
2.5机电传动系统的过渡过程(11)
2.6机电传动系统稳定运行的条件(13)
思考题与习题(14)
第3章直流电机的工作原理及特性(16)
3.1直流电机的基本结构和工作原理(16)
3.2直流发电机和电动机的基本方程(19)
3.3直流电动机的机械特性(21)
3.4直流他励电动机的启动特性(26)
3.5直流他励电动机的调速特性(27)
3.6直流他励电动机的制动特性(29)
思考题与习题(38)
第4章交流电动机的工作原理及特性(40)
4.1三相异步电动机的结构和工作原理(40)
4.2三相异步电动机的定子电路和转子电路(47)
4.3三相异步电动机的转矩与机械特性(49)
4.4三相异步电动机的启动特性(53)
4.5三相异步电动机的调速特性(59)
4.6三相异步电动机的制动特性(61)
4.7单相异步电动机(64)
4.8三相同步电动机(66)
思考题与习题(69)
第5章控制电机与特种电机(71)
5.1伺服电动机(71)
5.2力矩电动机(76)
5.3小功率同步电动机(78)
5.4步进电动机(80)
5.5直线电动机(84)
5.6直流无刷电动机(86)
思考题与习题(88)
第6章机电传动控制系统中电动机的选择(89)
6.1电动机的温度变化规律(89)
6.2电动机功率选择的原则(90)
6.3不同运行方式下电动机功率的选择(90)
6.4电动机功率选择的统计法和类比法(93)
6.5电动机的种类、电压、转速和结构形式选择(94)
思考题与习题(96)
第7章继电器接触器控制系统(97)
7.1常用低压电器(97)
7.2电气控制系统图的绘制与分析方法(114)
7.3继电器接触器控制线路的基本环节(117)
7.4典型生产机械的继电器接触器控制线路分析(125)
7.5继电器接触器控制系统设计(130)
思考题与习题(133)
第8章电动机的计算机控制技术(135)
8.1计算机控制技术基础(135)
8.2电动机计算机控制系统的组成与特点(140)
8.3步进电动机的计算机控制(142)
思考题与习题(146)
第9章电力电子技术(147)
9.1电力半导体器件(147)
9.2电力半导体器件的驱动电路(152)
9.3晶闸管调压电路(157)
9.4逆变电路(163)
9.5脉冲宽度调制控制(167)
思考题与习题(171)
第10章直流调速控制系统(173)
10.1直流调速系统性能指标(173)
10.2有静差调速系统(175)
10.3无静差调速系统(178)
10.4转速、电流双闭环调速系统(182)
10.5直流脉宽调制调速装置(187)
10.6数字控制直流调速系统(189)
思考题与习题(198)
第11章交流调速控制系统(200)
11.1异步电动机闭环控制变压调速系统(200)
11.2笼型异步电动机变压变频调速系统（VVVF系统）(202)
思考题与习题(210)
附录(211)
附录A常用电气图形符号(211)
附录B电气技术文字符号(214)
附录C常用符号(216)
附录DIP防护等级代码(218)
附录E部分思考题与习题参考答案(219)
参考文献(222)
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| 內容試閱：
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第四版前言随着信息技术的快速发展，教育信息化正成为推动教育教学变革的重要力量，多媒体数字化资源建设在教材建设中具有重要作用。为适应翻转课堂、混合式教学等信息化教学模式，本次修订着重新增了配套的多媒体教学课件和动画、视频等教学资源，读者可通过扫描书中二维码了解相关知识，更加直观地浏览设备和装置的三维结构、电路和系统的输入输出信号动态波形等。根据广大师生的教学反馈和我们近年来的教学实践，本次修订还对部分章节做了调整，删除了测速发电机、自整角机内容，新增了三相同步电动机、直流无刷电机等内容，对其他章节和附录内容也做了适当的修改与补充。结合本书第三版取得的教学改革成果、多形态教材数字资源的建设，以及编者10多年教材建设的丰厚积淀，和河南省教学名师多年的教学经验，期望经过本次修订后，本书将能够更加有效发挥在培养应用型机电类人才方面的支撑作用，促进学生机电传动控制方面的知识、能力和素质的提升。参加本书修订工作的有华北水利水电大学郝用兴、侯艳君，中原工学院靳继勇。全书由郝用兴担任主编，侯艳君、靳继勇担任副主编。本次修订参考了部分网络视频、图片与文字等资源，包括哔哩哔哩、优酷视频、腾讯视频等网站公开资料，部分企业网站产品宣传材料等，并且对部分资源做了剪辑和处理，以期能够有效传递相关知识内容、培养学生能力等，同时感谢网站及网友的分享。许多使用本书的师生给我们提出了宝贵的修改意见，使我们收获颇丰。本书修订再版获得了华北水利水电大学校级重点规划教材立项支持，获得了华中科技大学出版社的大力支持，在此表示衷心的感谢。限于编者水平，本书难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。编者2023年3月
一般说来，机电传动系统包括电动机、电气控制电路及将电动机和运动部件相互联系起来的传动机构。可以把电动机及传动机构合并在一起称为“机电传动”部分；把满足加工工艺要求，使电动机启动、制动、反向、调速、快速定位等的电气控制和电气操作部分视为“机电传动控制”部分。随着现代化进程的加快，人们对机电传动控制提出了越来越高的要求。在工业方面：专用加工设备、数控机床有很高的控制精度要求；重型数控机床要求很高的调速范围；可逆式轧机拖动系统正反转换向频繁；现代大型生产线、柔性制造系统要求各拖动系统能相互协调。在军事和航天方面：对火炮瞄准、惯性导航、卫星姿态的控制，不但要求精度高，而且要求稳定性能好。在民用方面：电梯拖动系统，要求启动、制动快速平稳，停车位置准确可靠；计算机外围设备和办公设备中的控制装置、音像设备和家用电器中的控制装置，要求结构精巧、功能全、成本低等。
无论是工农业生产、交通运输、国防、航空航天、医疗卫生、商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器设备，都大量地使用着各种各样的电动机。据资料统计，现在工业生产企业有90％以上的动力源来自电动机，我国生产的电能大约有60％用于电动机，电动机在现代化生产和生活中起着十分重要的作用。
机电传动系统是随着社会生产的发展而不断发展的。其发展历程大体经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。成组拖动就是由一台电动机拖动一根天轴，然后由天轴通过传动带和带轮分别拖动各生产机械。机电传动技术发展的初期，由于电动机成本较高，机械设备常采用这种拖动形式。这种拖动方式生产效率低、劳动条件差，一旦电动机发生故障，将造成成组生产机械停车。单电动机拖动，就是由一台电动机拖动一台生产机械，二十世纪四五十年代的老式切削机床常采用这种拖动形式，至今中小型通用机床仍采用这种拖动形式。但是当一台机械的运动部件较多时，机械传动机构会十分复杂。多电动机拖动是指一台生产机械的每一运动部件分别由一台专门的电动机拖动，例如，龙门刨床的工作台、左右垂直刀架、侧刀架、横梁、横梁夹紧机构，均分别由一台电动机拖动。起重机的提升机构、行走机构等均由单独的电动机拖动。数控车床的主轴、横向进给机构、纵向进给机构、冷却系统等也都是分别由不同的电动机拖动的。这种拖动方式不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为生产机械的自动化提供了极为有利的条件。随着电动机制造技术的不断提高、成本的不断降低，现代机电传动系统基本上都采用这种拖动形式。
机电传动控制系统的发展是随着微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、计算机应用技术的发展而逐步发展的。最早的机电传动控制系统出现在20世纪初期，能够实现电动机的简单控制，即对电动机进行启动、制动、正反转控制、顺序控制以及有级调速，其控制器件主要是接触器、继电器、按钮、行程开关等，特点是结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰性强，因此广泛应用在各类机械设备上。机电传动控制系统不仅可以方便地实现生产过程自动化，而且还可以实现集中控制和远距离控制。目前，继电器接触器控制仍然是最基本的电气控制形式之一。但该控制形式采用的是固定接线，通用性和灵活性差；又是利用有触点的开关动作来实现控制的，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。20世纪60年代末出现的可编程逻辑控制器(PLC)是由大规模集成电路、电子开关、功率输出器件等组成的专用微型电子计算机，可代替大量的继电器，且功耗小、体积小，在机电传动控制上具有广阔的应用前景。
直流发电机直流电动机调速的出现，以及电磁放大器、大功率可控水银整流器调速控制系统的应用，使控制系统从断续控制阶段发展到连续控制阶段，实现了电气无级调速。直流电动机具有良好的启动、制动和调速性能，可以很方便地在宽范围内实现平滑无级调速，电气无级调速具有可灵活选择速度和极大简化机械传动结构的优点，所以20世纪30年代以后，直流调速系统在重型和精密机床上得到了广泛应用。20世纪60年代以后，由于大功率整流技术和大功率晶体管的发展，直流电动机晶闸管无级调速系统和采用脉宽调制技术的直流调速系统获得了广泛应用。
交流调速有许多优点。交流电动机单机容量和转速大大高于直流电动机；交流电动机无电刷与换向器，易于维护，可靠性高，能用于带有腐蚀性、易爆性、含尘气体等的特殊环境中；与直流电动机相比，交流电动机还具有体积小、质量轻、制造简单、坚固耐用等优点。20世纪70年代以后，随着半导体交流技术的发展，先后出现了几种有自关断能力的全控型功率器件，如门极可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)等。其后又出现了功率场效应晶体管(Power MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、MOS控制晶闸管(MCT)等第三代功率器件。这些全控型功率器件取代了普通晶闸管，提高了工作频率，简化了电路结构，提高了效率和可靠性。交流电动机的控制技术也从相控变流转为脉宽调制和变频控制，交流电动机调速系统进入实用阶段。
最新出现的功率集成电路将半导体功率器件与驱动电路、逻辑控制电路、检测和诊断电路、保护电路集成在一块芯片上，使功率器件具备了某种智能功能。功率集成电路是电力电子技术与微电子技术相结合的产物，使电力电子控制技术获得了更加强大的生命力。交流调速已突破关键性技术，从实用阶段进入扩大应用、系列化的新阶段。
计算机技术的发展为电动机控制技术的发展增添了新的活力。电动机的控制部分已由模拟控制逐渐转向以单片机为主的微处理器控制，实现了数字与模拟混合控制系统和纯数字控制系统的应用，并正向全数字控制方向快速发展。微处理器取代模拟电路作为电动机的控制器具有很多优点，如使电路更简单、可以实现较复杂的控制、无零点漂移、控制精度高、可提供人机界面、能多机联网工作等。
数字信号处理器(digital signal processor，DSP)属于微处理器的一种，出现在20世纪80年代，随着微处理器销售价格的下降而逐渐进入电动机控制领域。DSP芯片不仅具有高速信号处理能力和数字控制功能，还有面向电动机控制应用的专用外围功能，易于实现电动机的全数字调速控制。在电动机控制系统中采用电动机专用的DSP不但可以实现如矢量控制、直接转矩控制等控制算法，而且也有条件实现现代控制理论或智能控制理论如自适应控制理论、神经网络理论等中的一些复杂算法，这是单片机所不及的。
伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或给定值)任意变化的自动控制系统。它是具有反馈的闭环自动控制系统，由信号输入部分、信号检测部分、误差放大运算部分、执行部分及被控对象等组成。伺服系统的发展经历了由机械伺服系统到液压伺服系统、电气伺服系统的过程。电气伺服系统根据驱动电动机类型分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统。目前，交流变频调速器、矢量控制伺服单元及交流伺服电动机在工业中的应用已日益广泛。随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟以及电动机永磁材料的发展和成本降低，交流伺服系统得到了长足发展。正弦波交流伺服系统综合了伺服电动机、角速度和角位移传感器的最新技术，与采用新型电力电子器件、专用集成电路和专用控制算法的交流伺服驱动器相匹配，组成了新型高性能机电一体化产品，这是当今世界伺服驱动发展的主流。采用嵌入式控制器的电动机数字交流伺服系统的出现，使机电传动控制技术进入信息化时代。控制系统在嵌入式操作系统的软件平台上工作，具有局域网甚至互联网的联网功能，这样就为远程监控、远程故障诊断和维护提供了方便。
总之，以电力半导体变流器件为基础，以电动机为被控对象，以自动控制理论为指导，以电子技术、微处理器控制和计算机辅助设计为手段，与检测技术和数据通信技术相结合的机电传动控制技术正在进入一个崭新的发展阶段。在现代生产与生活中，它正在发挥着越来越重要的作用。
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