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第1章 绪论1

1.1 控制电机、特种电机和传统电机的区别1

1.2 控制电机与特种电机的种类2

1.3 控制电机与特种电机的应用2

1.4 控制电机、特种电机与其控制系统的关系3

第2章 测速发电机5

2.1 直流测速发电机5

2.1.1 直流测速发电机的形式5

2.1.2 直流测速发电机的输出特性6

2.1.3 直流测速发电机误差原因及分析7

2.2 交流异步测速发电机12

2.2.1 交流异步测速发电机的结构与工作原理12

2.2.2 交流异步测速发电机的输出特性13

2.2.3 交流异步测速发电机的主要技术指标14

2.3 测速发电机的应用15

2.3.1 位置伺服控制系统的速度阻尼及校正15

2.3.2 转速自动调节系统16

2.3.3 自动控制系统的解算17

本章小结18

思考题与习题19

第3章 自整角机20

3.1 自整角机的分类和结构20

3.1.1 自整角机的分类20

3.1.2 自整角机的结构22

3.2 控制式自整角机24

3.2.1 控制式自整角机的工作原理24

3.2.2 带有差动发送机的控制式自整角机的工作原理29

3.3 力矩式自整角机29

3.3.1 力矩式自整角机的工作原理30

3.3.2 阻尼绕组34

3.3.3 力矩式自整角机的应用34

3.4 自整角机的选择与使用35

3.4.1 自整角机的特点35

3.4.2 自整机的选用35

3.4.3 使用注意事项36

3.5 自整角机测控系统应用举例36

3.5.1 雷达方位角测量系统组成36

3.5.2 自整角机的测角与控制37

3.5.3 轴角／数字转换电路的硬件设计37

3.5.4 软件设计38

本章小结40

思考题与习题40

第4章 旋转变压器41

4.1 旋转变压器的类型和用途41

4.2 正余弦旋转变压器43

4.2.1 正余弦旋转变压器的结构43

4.2.2 正余弦旋转变压器的工作原理45

4.2.3 正余弦旋转变压器补偿方法49

4.3 线性旋转变压器51

4.3.1 线性旋转变压器的结构51

4.3.2 线性旋转变压器的工作原理52

4.4 旋转变压器的使用53

4.4.1 工作方式53

4.4.2 旋转变压器的选择和使用54

4.4.3 旋转变压器的误差55

4.5 旋转变压器的应用举例56

4.5.1 旋转变压器在角度测量系统中的应用56

4.5.2 旋转变压器在解算装置中的应用58

本章小结61

思考题与习题61

第5章 伺服电动机及其控制63

5.1 直流伺服电动机及其控制66

5.1.1 直流伺服电动机的结构和分类66

5.1.2 直流伺服电动机的控制方式67

5.1.3 直流伺服电动机的稳态特性68

5.1.4 直流伺服控制技术70

5.2 直流伺服电动机的应用72

5.2.1 在位置控制系统中的应用73

5.2.2 在速度控制系统中的应用73

5.2.3 在张力控制系统中的应用74

5.2.4 在自动检测装置中的应用74

5.2.5 基于DSP的直流伺服电动机系统74

5.3 异步伺服电动机及其控制76

5.3.1 异步伺服电动机的结构与分类76

5.3.2 异步伺服电动机的控制78

5.3.3 异步伺服电动机的静态特性79

5.3.4 异步伺服电动机和直流伺服电动机的性能比较81

5.4 异步伺服电动机的应用82

5.4.1 在位置控制系统中的作用82

5.4.2 在检测装置中的应用83

5.4.3 在计算装置中的应用84

5.4.4 在增量运动的控制系统中的应用84

5.5 永磁同步伺服电动机及其控制85

5.5.1 永磁同步伺服电动机的结构与分类85

5.5.2 永磁同步伺服电动机的工作原理89

5.5.3 永磁同步伺服电动机的稳态性能91

5.5.4 永磁同步伺服电动机的数学模型94

5.5.5 永磁同步伺服电动机的矢量控制策略101

5.6 永磁同步伺服电动机系统设计106

5.6.1 永磁同步伺服电动机系统的理论设计106

5.6.2 永磁同步伺服电动机的DSP控制设计110

本章小结121

思考题与习题121

第6章 步进电动机及其驱动123

6.1 步进电动机的分类及结构124

6.1.1 步进电动机的分类124

6.1.2 步进电动机的结构125

6.2 反应式步进电动机的工作原理126

6.2.1 通电方式分析127

6.2.2 小步距角步进电动机129

6.2.3 步进电动机的基本特点130

6.3 反应式步进电动机的运行特性132

6.3.1 静态运行特性132

6.3.2 动态运行特性138

6.3.3 主要性能指标144

6.4 步进电动机的驱动控制145

6.4.1 驱动控制器145

6.4.2 功率驱动电路146

6.5 步进电动机的应用152

6.5.1 用于电子计算机的外部设备152

6.5.2 用于数字程序控制系统153

6.5.3 用于点位控制的闭环控制系统154

本章小结154

思考题与习题155

第7章 无刷直流电动机及其控制157

7.1 无刷直流电动机的基本结构和工作原理157

7.1.1 无刷直流电动机的基本结构157

7.1.2 无刷直流电动机的工作原理159

7.2 无刷直流电动机的运行特性160

7.2.1 无刷直流电动机的基本方程160

7.2.2 无刷直流电动机特性分析162

7.3 无刷直流电动机的控制方法164

7.3.1 最简控制方式164

7.3.2 调压控制方式164

7.3.3 电流滞环PWM控制方式165

7.3.4 无刷直流电动机的四象限运行控制过程166

7.4 无刷直流电动机的无位置传感器控制167

7.4.1 基于反电动势过零点的转子位置检测167

7.4.2 续流二极管法168

7.4.3 基于反电动势积分的转子位置检测169

7.4.4 基于反电动势三次谐波的转子位置检测169

7.4.5 状态观测器法170

7.4.6 基于磁链函数的转子位置检测方法170

7.5 无刷直流电动机专用驱动控制集成电路171

7.5.1 MC33035171

7.5.2 EC302176

7.6 基于TMS320F2812 DSP的无刷直流电动机控制系统182

7.6.1 控制器方案设计182

7.6.2 控制器硬件设计184

7.6.3 控制器软件设计190

7.6.4 系统应用软件总体结构193

7.6.5 控制器系统控制策略195

7.7 无刷直流电动机转矩脉动抑制方法举例202

7.7.1 无刷直流电机控制模型203

7.7.2 非换相区转矩脉动形成原因分析204

7.7.3 换相区转矩脉动形成原因分析205

7.7.4 非换相区转矩脉动抑制方法206

7.7.5 换相区转矩脉动抑制方法207

7.7.6 实验结果209

7.8 无刷直流电动机控制系统的应用与发展211

本章小结212

思考题与习题212

第8章 开关磁阻电机及其控制214

8.1 开关磁阻电动机驱动控制系统构成与工作原理217

8.1.1 SRD系统的基本构成217

8.1.2 SR电动机的运行原理219

8.1.3 SRD系统与其他系统的比较220

8.2 开关磁阻电动机的控制方式222

8.2.1 SR电动机的数学模型223

8.2.2 SRD系统的调速控制方式225

8.2.3 基于模糊控制算法的SRD系统控制方式228

8.3 SRD系统功率变换器230

8.3.1 功率变换器主电路231

8.3.2 SRD功率变换器设计实例233

8.4 开关磁阻电动机控制器237

8.4.1 控制器硬件设计238

8.4.2 SRD系统软件设计245

8.5 开关磁阻发电机252

8.5.1 开关磁阻发电机的运行原理252

8.5.2 开关磁阻发电机系统的构成253

8.5.3 开关磁阻发电机的控制策略254

8.6 开关磁阻电动机及其控制的发展254

本章小结255

思考题与习题255

第9章 直线电动机257

9.1 直线电动机的基本结构259

9.2 直线感应电动机262

9.2.1 旋转感应电机的基本工作原理262

9.2.2 直线感应电动机的基本工作原理262

9.3 直线直流电动机264

9.3.1 永磁式直线直流电动机264

9.3.2 电磁式直线直流电动机265

9.4 直线同步电动机265

9.5 直线步进电动机266

9.6 直线电动机的应用268

9.6.1 作为直线运动的执行元件268

9.6.2 用于机械加工产品268

9.6.3 用于信息自动化产品269

9.6.4 用于长距离的直线传输装置271

9.6.5 用于高速磁悬浮列车272

本章小结274

思考题与习题274

第10章 盘式电动机276

10.1 盘式电动机概况276

10.2 盘式直流电动机277

10.2.1 盘式直流电动机的结构特点277

10.2.2 盘式直流电动机的基本电磁关系279

10.3 盘式同步电动机280

10.4 盘式电动机的发展283

本章小结286

思考题与习题286

第11章 超声波电动机及其控制287

11.1 超声波电动机概述287

11.1.1 超声波电动机发展历史288

11.1.2 超声波电动机的特点289

11.1.3 超声波电动机的分类291

11.2 行波型超声波电动机291

11.2.1 行波型超声波电动机的结构特点291

11.2.2 行波型超声波电动机的运行机理292

11.2.3 行波型超声波电动机的驱动控制295

11.3 超声波电动机的应用298

11.4 超声波电动机的发展方向301

本章小结302

思考题与习题302

附录A 课程设计303

A.1 步进电动机驱动系统设计303

A.1.1 设计背景303

A.1.2 设计要求303

A.1.3 设计原理303

A.1.4 分组说明306

A.1.5 设计报告说明306

A.2 永磁无刷直流电动机控制系统设计306

A.2.1 设计背景306

A.2.2 设计要求306

A.2.3 设计原理307

A.2.4 分组说明309

A.2.5 设计报告说明310

附录B 部分思考题与习题参考答案311

参考文献314