Electric traction automatic control system Motion control system 5th edition

This book is revised on the basis of the 4th edition, and the main content is still the principle, analysis and design of electric traction control system. The main idea of ​​writing this book is to combine theory with practice and apply automatic control theory to solve practical problems such as analysis and design of motion control system. With the control law of speed, torque (current) and magnetic flux (magnetic flux) as the main line, it discusses the static and dynamic performance and design methods of motion control system from simple to complex, from low to high, and from open loop to closed loop, from DC to AC, from speed regulation to servo. Preface Common Symbols Chapter 1 Introduction 1.1 Motion Control System and Its Composition 1.1.1 Motor 1.1.2 Power Amplification and Conversion Device 1.1.3 Controller 1.1.4 Signal Detection and Processing 1.2 History and Development of Motion Control Systems 1.3 Torque Control Laws of Motion Control Systems 1.4 Load Torque Characteristics of Production Machinery 1.4.1 Constant Torque Load Characteristics 1.4.2 Constant Power Load Characteristics 1.4.3 Load Characteristics of Fans and Pumps Part 1 DC Speed ​​Regulation System Chapter 2 DC Speed ​​Regulation System with Open-Loop Speed ​​Control 2.1 Working Principle and Speed ​​Regulation Characteristics of Thyristor Rectifier-DC Motor System 2.1.1 Trigger Pulse Phase Control 2.1.2 Current pulsation and waveform discontinuity 2.1.3 Mechanical characteristics of thyristor rectifier-DC motor system 2.1.4 Transfer function of thyristor trigger and rectifier device 2.1.5 Reversible operation of thyristor rectifier-DC motor system 2.2 Working principle and speed regulation characteristics of PWM converter-motor system 2.2.1 Irreversible PWM converter-motor system 2.2.2 Reversible PWM converter-motor system 2.2.3 Mechanical characteristics of DC PWM speed regulation system 2.2.4 Dynamic mathematical model of PWM controller and converter 2.2.5 Power feedback and pump-up voltage of DC PWM speed regulation system 2. 3 Steady-state speed regulation performance indicators and problems of open-loop systems 2.3.1 Speed ​​control requirements and steady-state speed regulation performance indicators 2.3.2 Performance and existing problems of open-loop DC speed regulation systems Questions and exercises Chapter 3 DC speed regulation system with closed-loop speed control 3.1 Closed-loop DC speed regulation system with static error 3.1.1 Structure and static characteristics of proportional control closed-loop DC speed regulation system 3.1.2 Comparative analysis of mechanical characteristics of open-loop system and static characteristics of proportional control closed-loop system 3.1.3 Feedback control law of closed-loop DC speed regulation system 3.1.4 Stability of proportional control closed-loop speed regulation system 3.2 Closed-loop DC speed regulation system with no static error 3.2. 1 Integral regulator and integral control law 3.2.2 Proportional-integral control law 3.2.3 Calculation of steady-state parameters of speed closed-loop DC speed regulation system without static error 3.3 Current limiting protection of speed closed-loop DC speed regulation system 3.3.1 Current limiting problem of speed closed-loop DC speed regulation system 3.3.2 DC speed regulation system with current cut-off negative feedback link 3.4 Simulation of speed closed-loop controlled DC speed regulation system 3.4.1 Simulation platform of speed closed-loop DC speed regulation system 3.4.2 Establishment of simulation model 3.4.3 Operation of simulation model 3.4.4 Adjustment of regulator parameters Questions and answers Chapter 4 Speed ​​and current dual closed-loop controlled DC speed regulation system 4.1 Speed, Composition and static characteristics of the current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.1.1 Composition of the speed and current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.1.2 Steady-state structure diagram and parameter calculation 4.2 Mathematical model and dynamic process analysis of the speed and current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.2.1 Dynamic mathematical model of the speed and current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.2.2 Dynamic process analysis of the speed and current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.2.3 The role of speed and current regulators in the dual closed-loop DC speed regulation system 4.3 Design of the speed and current dual closed-loop control DC speed regulation system 4.3.1 Dynamic performance indicators of the control system 4.3. 2 Engineering design method of regulator 4.3.3 Engineering approximate processing method of control object 4.3.4 Design of regulator of DC speed regulation system with dual closed-loop control of speed and current according to engineering design method 4.4 Weak magnetic control of dual closed-loop DC speed regulation system 4.4.1 Coordinated control of weak magnetic field and voltage regulation 4.4.2 Closed-loop control of excitation current 4.5 Simulation questions of DC speed regulation system with dual closed-loop control of speed and current Chapter 5 Digital control of DC speed regulation system 5.1 Selection of sampling frequency 5.2 Digitalization of speed detection 5.2.1 Rotary encoder 5.2.2 Accuracy index of digital speed measurement method 5.2.3 Speed ​​measurement by M method 5.2.4 Speed ​​measurement by T method 5 .2.5 Speed ​​measurement by M/T method 5.3 Digital PI regulator 5.4 Design of digital controller 5.5 Digitally controlled PWM reversible DC speed regulation system Exercises Part 2 AC speed regulation system Chapter 6 Asynchronous motor speed regulation system based on steady-state model 6.1 Steady-state mathematical model and speed regulation method of asynchronous motor 6.1.1 Steady-state mathematical model of asynchronous motor 6.1.2 Speed ​​regulation method of asynchronous motor and air gap flux 6.2 Voltage regulation and speed regulation of asynchronous motor 6.2.1 Main circuit of voltage regulation and speed regulation of asynchronous motor 6.2.2 Mechanical characteristics of voltage regulation and speed regulation of asynchronous motor 6.2.3 Voltage regulation and speed regulation system of closed-loop control 6.2.4 Voltage reduction control in soft start 6.3 Variable voltage and frequency speed regulation of asynchronous motors 6.3.1 Basic principles of variable voltage and frequency speed regulation 6.3.2 Mechanical characteristics of variable voltage and frequency speed regulation 6.3.3 Voltage compensation control below the base frequency 6.4 Power electronic variable voltage and frequency converter 6.4.1 AC-DC-AC PWM frequency converter main circuit 6.4.2 Sine wave pulse width modulation (SPWM) technology 6.4.3 PWM control technology for eliminating specified harmonics (SHEPWM) 6.4.4 Current tracking PWM (CFPWM) control technology 6.4.5 Voltage space vector PWM (SVPWM) control technology (flux tracking control technology) 6.4.6 Special issues of AC PWM inverter-asynchronous motor system 6.5 Open-loop speed variable-frequency speed regulation system 6.5.1 Structure of open-loop speed variable-frequency speed regulation system 6.5.2 System implementation 6.6 Closed-loop speed slip frequency control variable-frequency speed regulation system 6.6.1 Basic concepts and characteristics of slip frequency control 6.6.2 Structure and performance analysis of slip frequency control system 6.6.3 Calculation of maximum slip frequency ωsmax 6.6.4 Characteristics of slip frequency control system Thinking questions Exercises Chapter 7 Asynchronous motor speed regulation system based on dynamic model 7.1 Properties of asynchronous motor dynamic mathematical model 7.2 Three-phase mathematical model of asynchronous motor 7.2.1 Mathematical expression of three-phase dynamic model of asynchronous motor 7.2.2 Properties of three-phase original model of asynchronous motor 7.3 Coordinate transformation 7.3.1 Basic idea of ​​coordinate transformation 7.3.2 Three-phase-two-phase transformation (3/2 transformation) 7.3.3 Static two-phase-rotating orthogonal transformation (2s/2r transformation) 7.4 Dynamic mathematical model of asynchronous motor in orthogonal coordinate system 7.4.1 Dynamic mathematical model in stationary two-phase orthogonal coordinate system 7.4.2 Dynamic mathematical model in rotating orthogonal coordinate system 7.5 State equation of asynchronous motor in orthogonal coordinate system 7.5.1 Selection of state variables 7.5.2 State equation with ωisψr as state variable 7.5.3 State equation with ωisψr as state variable s is the state equation of the state variable 7.6 Vector control system of asynchronous motor oriented by rotor flux 7.6.1 State equation of synchronous rotating orthogonal coordinate system oriented by rotor flux 7.6.2 Basic idea of ​​vector control oriented by rotor flux 7.6.3 Current closed-loop control method of vector control system oriented by rotor flux 7.6.4 Torque control method of vector control system oriented by rotor flux 7.6.5 Rotor flux calculation 7.6.6 Flux open-loop slip-type vector control system - indirect orientation 7.6.7 Characteristics and existing problems of vector control system 7.7 Direct torque control system of asynchronous motor controlled by stator flux 7.7.1 Control effect of stator voltage vector on stator flux and electromagnetic torque 7.7.2 Direct torque control system based on stator flux control 7.7.3 Stator flux and torque calculation model 7.7.4 Characteristics and existing problems of direct torque control system 7.8 Comparison between direct torque control system and vector control system 7.9 Speed ​​sensorless speed control system of asynchronous motor 7.10 Simulation of asynchronous motor and AC speed control system 7.10.1 Simulation of asynchronous motor 7.10.2 Simulation of vector control system 7.10.3 Simulation of direct torque control system Questions and answers Chapter 8 Rotor frequency conversion control system of wound rotor asynchronous motor 8.1 Principle of rotor frequency conversion control of wound rotor asynchronous motor 8.1.1 Effect of additional electromotive force of asynchronous motor rotor 8.1.2 Rotor circuit inverter 8.2 Four basic operating conditions of wound rotor asynchronous motor rotor variable frequency control 8.3 Wound rotor asynchronous motor rotor variable frequency cascade speed control system 8.3.1 Composition of electrical cascade speed control system 8.3.2 Characteristics of mechanical characteristics of cascade speed control of asynchronous motor 8.3.3 Voltage and capacity of rotor inverter and efficiency of cascade speed control system 8.3.4 Double closed-loop control of cascade speed control system 8.4 Wound rotor asynchronous motor rotor variable frequency double-fed control system 8.4.1 Double-fed control variable frequency speed control system 8.4.2 Double-fed control wind power generation system Chapter 9 Synchronous motor variable voltage variable frequency speed control system 9.1 Synchronous motor Steady-state model and speed regulation method 9.1.1 Characteristics of synchronous motors 9.1.2 Classification of synchronous motors 9.1.3 Torque angle characteristics of synchronous motors 9.1.4 Stable operation of synchronous motors 9.1.5 Starting of synchronous motors 9.1.6 Speed ​​regulation of synchronous motors 9.2 Externally controlled variable frequency synchronous motor speed regulation system 9.2.1 Speed ​​open-loop constant voltage-frequency ratio control synchronous motor group speed regulation system 9.2.2 High-power synchronous motor speed regulation system 9.3 Automatically controlled variable frequency synchronous motor speed regulation system 9.3.1 Automatically controlled variable frequency synchronous motor 9.3.2 Trapezoidal wave permanent magnet synchronous motor (brushless DC) 9.4 Synchronous Motor Vector Control System 9.4.1 Dynamic Mathematical Model of Controllable Excitation Synchronous Motor Based on Rotor Rotation Orthogonal Coordinate System 9.4.2 Air Gap Flux Oriented Vector Control System for Controllable Excitation Synchronous Motor 9.4.3 Sine Wave Permanent Magnet Synchronous Motor Vector Control System 9.5 Synchronous Motor Direct Torque Control System 9.5.1 Controllable Excitation Synchronous Motor Direct Torque Control System 9.5.2 Permanent Magnet Synchronous Motor Direct Torque Control System Questions Exercises Part 3 Servo System Chapter 10 Servo System 10.1 Characteristics and Composition of Servo System 10.1.1 Basic requirements and characteristics of servo system 10.1.2 Composition of servo system 10.1.3 Performance indicators of servo system 10.2 Mathematical model of servo system control object 10.2.1 Mathematical model of DC servo system control object 10.2.2 Mathematical model of AC servo system control object 10.3 Design of servo system 10.3.1 Regulator correction and its transfer function 10.3.2 Single-loop position servo system 10.3.3 Dual-loop position servo system 10.3.4 Triple-loop position servo system 10.3.5 Compound control servo system Questions Exercises References