电机及拖动基础

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出版者:武汉理工大学出版社
作者:刘子林
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2002-07-01
价格:22.5
装帧:
isbn号码:9787562915409
丛书系列:
图书标签:
  • 电机
  • 拖动
  • 电力拖动
  • 电机学
  • 基础知识
  • 电气工程
  • 工业控制
  • 自动化
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  • 电力系统
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具体描述

现代控制理论导论:从经典到智能的飞跃 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的现代控制理论的知识体系。它不仅仅是对经典控制理论概念的简单罗列与重复,而是一次从传统时域、频域分析方法向先进状态空间、最优控制、鲁棒控制乃至智能控制范式的系统性过渡与整合。本书的撰写紧密围绕“理解核心机理、掌握分析工具、应用前沿技术”这一主线,力求构建一个兼具理论深度与工程实践价值的学习路径。 第一部分:理论基石与范式转换 本书首先从对经典控制理论(如传递函数、根轨迹、频率响应分析)的再审视入手,指出其在处理多变量系统、时间延迟系统以及非线性系统时的局限性。随后,重点引入状态空间表示法作为现代控制理论的基石。 系统建模与状态变量选择: 详细阐述了如何根据物理系统(机械、电气、热力学等)的本质特性,构建精确的线性定常系统(LTI)和线性时变系统(LTV)的状态空间模型。内容涵盖了基于物理定律的建模、模型的简化与降阶方法,以及如何从实验数据反推系统模型的系统辨识基础。 系统的时域分析: 深入探讨了状态转移矩阵的性质、解的求法及其物理意义。通过对系统的模态分析,揭示了系统内部动态行为的关键特征,如稳定性、可控性与可观测性。系统性地介绍判据(如李雅普诺夫判据的初步应用)与矩阵代数在系统分析中的核心作用。 能控性与能观性理论: 这是现代控制理论区别于经典控制的关键。本书不仅给出了卡尔曼(Kalman)判据的具体计算步骤,更侧重于解释其背后的几何意义——状态空间中的可达性与信息获取能力。讨论了如何通过状态反馈和状态观测器设计来利用这些特性。 第二部分:控制器设计与性能优化 在确立了现代分析框架后,本书转向如何利用这些工具来设计满足特定性能指标的控制器。 极点配置与状态反馈设计: 详细讲解了利用全状态反馈实现期望的系统动态特性(即极点位置配置)。内容包括 Ackermann 公式及其在低维系统中的应用,以及在反馈增益不确定性下的设计鲁健性考量。 状态观测器设计: 鉴于实际工程中状态变量往往无法直接测量,本书详尽介绍了 Luenberger 观测器和卡尔曼滤波器的理论基础与设计流程。重点区分了确定性观测器与随机系统中的最优估计器,为后续的先进滤波技术打下基础。 最优控制基础: 引入了性能指标泛函的概念,特别是二次型性能指标(LQR)。系统地推导了黎卡提微分方程(Riccati Equation)的求解过程及其与状态反馈增益之间的关系。强调 LQR 设计提供了一种在性能(控制能量与误差)与系统动态之间进行权衡的优雅方法。 第三部分:先进控制理论的引入 本书超越了标准 LTI 系统的范畴,引入了应对复杂工程挑战的现代技术。 鲁棒控制导论: 面对模型不确定性和外部扰动,本书介绍了鲁棒性的基本概念。重点讲解了 $mathcal{H}_{infty}$ 控制的基本思想,即通过设计控制器最小化输入到输出的干扰传递函数的范数。这部分内容旨在为读者建立对“在不确定性下保证性能”这一核心工程目标的理解。 非线性系统的分析与控制: 认识到大多数实际系统本质上是非线性的,本书介绍了初步的非线性分析工具,如拉普诺夫稳定性理论(特别是直接法),用以评估非线性系统的内在稳定性。同时,简要介绍了线性化方法及其局限性。 第四部分:智能化与前沿交叉 在课程的最后部分,本书将控制理论与新兴的计算技术相结合,展现现代控制的前沿方向。 自适应控制概述: 介绍了系统参数变化时,控制器如何自动调整增益以维持性能的理念。简要介绍了基于模型的(如 MRAC)和基于模型的自校正控制(CSMC)的基本架构。 数字控制系统的实现: 讨论了从连续时间模型到离散时间模型的转换(如零阶保持和一阶保持),采样率对系统稳定性和性能的影响,以及数字控制器的设计与实现中的量化误差问题。 适用对象: 本书适合于高等院校自动化、电气工程及其自动化、航空航天工程、机械工程等专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。对于希望从经典控制理论转向现代控制,或希望在机器人、电力电子、过程控制等领域进行深入研究的工程技术人员,本书提供了坚实的理论基础和清晰的实践指导。 本书特色: 1. 理论的深度融合: 将经典方法视为现代方法的特例,强调概念的连续性而非割裂性。 2. 数学工具的严谨性: 严格推导关键定理和设计公式,但注重将抽象的数学语言转化为直观的物理或工程含义。 3. 丰富的案例分析: 穿插机械臂、电力系统、化学过程等典型工程实例,用以说明理论的有效性和设计方法的适用范围。 本书的目标是培养读者“建模—分析—设计—验证”的完整控制工程师思维,使他们不仅能应用现有算法,更能理解其背后的原理,从而应对未来更加复杂和不确定的工程挑战。

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用户评价

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这本书最大的亮点在于它对“拖动”这一概念的阐释,这部分内容在很多电机入门书籍中常常被忽略,但《电机及拖动基础》却将其提升到了一个重要的地位。我过去总以为学好电机的工作原理就足够了,直到接触到本书,才意识到电机不仅仅是一个发电机或者电动机,它更是整个机械传动系统中的核心驱动单元。书中关于电机选择的章节,是我最受启发的部分。它详细介绍了根据负载特性(如恒转矩负载、恒功率负载、风机水泵负载等)来选择合适电机的原则和方法,并且考虑了经济性、可靠性以及环境因素等多种实际应用场景。我曾经在设计一个小型自动化设备时,犯过电机选型错误的经历,导致设备运行不稳定,效率低下。如果当时有这本书,我肯定能避免那样的弯路。书中对不同类型电机在不同负载下的动态响应特性分析得非常透彻,比如对启动性能、调速性能和制动性能的描述,都配有相应的数学模型和仿真结果,让我能够直观地理解电机的动态行为。特别值得一提的是,书中对变频器在交流电机拖动中的应用进行了详细的介绍,包括变频器的工作原理、控制方式以及对电机性能的影响。这部分内容对于理解现代工业自动化控制系统至关重要,我通过学习这部分内容,对如何实现电机的节能运行和精确控制有了全新的认识。此外,书中还讨论了电机的功率因数、效率等性能指标,以及如何通过合理的运行和维护来提高这些指标,这些实用的知识对于实际工程应用具有很高的参考价值。总的来说,这本书不仅仅是关于电机的理论知识,更重要的是教会我如何将电机“用好”,如何让电机成为机械系统中最可靠、最高效的动力源。

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这部《电机及拖动基础》简直就像是我电气工程学习道路上的一盏明灯,它将我曾经觉得如同天书般的电机原理,以一种异常清晰、逻辑严谨的方式呈现在我面前。我至今还记得刚拿到这本书时的场景,封面上简洁有力的几个大字,预示着它将是我探究电机世界奥秘的起点。翻开扉页,首先映入眼帘的是对电机发展史的简要回顾,这让我对这项伟大发明有了更深层次的认识,也为后续的学习打下了历史的基石。书中对于直流电机、交流电机(包括异步电机和同步电机)的分类阐述,以及它们各自的工作原理,都力求深入浅出。例如,在讲解异步电机的三相绕组时,作者并没有直接丢出复杂的公式,而是通过生动形象的比喻,将电流在旋转磁场中的作用过程描绘得栩栩如生。我尤其欣赏书中对电磁感应原理的细致推导,从法拉第定律到楞次定律,再到感应电动势和感应电流的产生,每一个环节都环环相扣,引人入胜。而且,书中还配有大量的插图和图表,这些视觉化的辅助材料,极大地降低了理解的门槛,让那些抽象的概念变得触手可及。我曾经在很多其他教材上遇到过对电磁转矩产生机制的描述,但往往是点到为止,让人不得其解。而《电机及拖动基础》在这方面做得非常出色,它通过对磁场分布、导体受力等方面的详细分析,以及计算电磁转矩的公式推导,让我彻底理解了电机为何能够产生旋转的动力。即使是像电机的损耗分析,书中也进行了分类介绍,从铜耗、铁耗到机械损耗,并给出了相应的计算方法,这对于理解电机的效率至关重要。总而言之,这部书为我打下了坚实的电机基础,让我对电机有了从宏观到微观的全面认识,为我后续更深入的学习打下了坚实的基础。

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《电机及拖动基础》这本书,可以说是我在深入了解电机世界过程中的一个重要里程碑。我一直认为,电机是现代工业的心脏,而这本书就像是为这颗心脏提供了最详尽的“解剖学”和“生理学”报告。书中对同步电机的运行原理进行了详尽的论述,尤其是关于同步电机的励磁系统和自启动原理的讲解,让我对其在电力系统中的重要作用有了更深的认识。我曾经对同步电机是如何与电网同步运行感到好奇,而这本书通过对同步电机转矩方程的推导,以及对功率角和稳定性的分析,让我茅塞顿开。书中对直流电机,特别是串励电机和并励电机的区别以及各自的优缺点进行了细致的对比分析,这对于我在实际应用中选择合适的直流电机非常有帮助。我曾经在项目中使用过直流电机,对它在需要高启动转矩的应用场景下的表现印象深刻,而这本书解释了背后的原因。书中关于电机功率因数及其提高方法的讨论,也是我非常看重的内容。高功率因数意味着更高的效率和更低的电能损耗,这对于工业生产的经济性有着直接的影响。书中提供的几种提高功率因数的方法,例如并联电容器,我都进行了详细的学习和理解。此外,书中还对电机在不同运行状态下的发热情况进行了分析,并介绍了散热的基本原理和方法,这对于保证电机的长期稳定运行至关重要。可以说,这本书不仅教授了我理论知识,更让我学会了如何从实际应用的角度去理解和掌握电机技术。

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《电机及拖动基础》这本书,在我学习电机技术的道路上,无疑扮演了“领路人”的角色。它以一种非常系统和严谨的方式,将电机这一复杂的领域变得触手可及。我非常欣赏书中对不同类型电机的分类和介绍。无论是经典的直流电机,还是应用广泛的交流电机(包括异步电机和同步电机),书中都对其基本结构、工作原理、性能特点以及在不同应用场景下的优劣势进行了详尽的论述。我曾经在初步接触电机时,对各种电机的名称和功能感到混淆,而这本书通过清晰的分类和对比,让我能够准确地区分它们,并理解它们各自的适用性。书中对异步电机启动特性的分析,包括直接启动、Y-△降压启动和软启动等方法,以及它们对电网和电机本身的影响,都让我印象深刻。我曾经在指导学生进行电机启动实验时,因为对不同启动方式的理解不够深入,而导致实验效果不理想。如果当时有这本书的指导,我一定能更有效地组织实验教学。书中关于电机堵转和反接制动原理的讲解,也让我对电机的动态控制有了更深的认识。这些制动方式的应用,能够有效地实现电机的快速停机或反向运行,对于很多机械设备的设计至关重要。此外,书中对电机绕组接线方式的介绍,以及不同接线方式对电机性能的影响,都为我提供了宝贵的实践指导。总而言之,这本书以其对电机分类的清晰梳理和对电机启动、制动等动态特性的深入解析,为我构建了一个关于电机“家族”以及它们如何被精准控制的全面认知。

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在我翻阅《电机及拖动基础》这本书的过程中,我体验到了一种由浅入深、由表及里的学习过程。它并非枯燥的理论堆砌,而是以一种引人入胜的方式,将电机这个既有技术深度又贴近生活的领域展现在我面前。书中关于电磁场在电机中作用的分析,是我非常看重的内容。它不仅仅停留在概念层面,而是通过深入的数学推导和物理模型的建立,让我理解了磁场如何驱动导体运动,进而产生转矩。我曾经在学习一些更复杂的电磁学理论时感到吃力,而这本书通过将抽象的电磁场概念与具体的电机结构相结合,极大地降低了理解的难度。书中对感应电动机的损耗分析,尤其是在不同负载下的损耗变化趋势,为我理解电机的节能运行提供了理论依据。我曾经在评估一个节能项目的可行性时,需要计算电机在不同负载下的功率消耗,而这本书提供的损耗计算模型,为我的数据分析提供了坚实的基础。此外,书中关于电机绝缘等级和过热保护的详细介绍,也让我认识到了电机运行的安全性。理解不同绝缘材料的耐热性能,以及各种保护装置的原理,对于保障设备和人员的安全至关重要。这本书的逻辑结构非常清晰,从基础的电磁原理到具体的电机类型,再到实际的拖动应用,层层递进,让我能够构建一个完整而连贯的知识体系。总的来说,这本书以其对电机电磁作用的深刻剖析和对电机损耗、安全的全面考量,为我提供了一个关于电机“如何驱动”和“如何安全可靠地驱动”的完整认知框架。

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作为一名对电气工程领域充满好奇心的初学者,我发现《电机及拖动基础》这本书为我打开了一个全新的世界。《电机及拖动基础》以一种循序渐进的方式,将复杂的电机理论分解成易于理解的部分。初读时,我曾对书中关于电磁场的描述感到有些吃力,但作者巧妙地运用了大量的示意图和类比,例如将磁力线比作水流,将磁极之间的相互作用比作磁铁的吸引和排斥,这些生动形象的比喻,极大地帮助我克服了最初的理解障碍。书中对于三相异步电机的转子绕组及其与定子旋转磁场相互作用的讲解,是我印象最深刻的部分之一。作者细致地剖析了转差率的概念,以及它如何影响电机的转速和转矩,并且通过公式推导,清晰地展示了转矩与转差率之间的关系。我曾经在做课程设计时,需要计算电机的启动转矩,但总是对相关公式的来源感到困惑,而这本书提供了完整的推导过程,让我不仅知道“是什么”,更明白了“为什么”。书中对变压器原理的介绍也十分到位,它详细讲解了变压器的工作过程,包括电磁感应、漏磁以及变压器的损耗和效率等,为我理解电机的变压作用提供了基础。此外,书中对于电机保护的章节也让我受益匪浅,它介绍了过载保护、短路保护、过电压保护等多种保护方式,以及不同保护装置的原理和选择原则。这些安全知识对于确保电机设备的稳定运行至关重要。总的来说,这本书以其严谨的理论、生动的讲解和丰富的实践指导,为我提供了一个扎实的电机基础,让我对未来深入学习电机技术充满了信心。

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我对《电机及拖动基础》这本书的整体感受是:既有深度,又不失广度,而且非常注重实际应用。在我看来,电机技术是实现工业自动化的基石,而这本书恰恰为我构建了这座基石。书中对感应电动机的等效电路进行了详细的分析,并且通过等效电路,对电机的功率损耗、效率和转矩等参数进行了计算和预测。这部分内容对我进行电机性能分析和故障诊断非常有帮助。我曾经在分析一台老旧电机的性能时,遇到了很多困难,如果当时能参考这本书中的等效电路分析方法,我肯定能更快速准确地找出问题所在。书中对电机调速方法的介绍,包括有级调速和无级调速,以及各种调速方法的优缺点和适用范围,都进行了清晰的阐述。例如,对转子串电阻调速法和滑差调速法的原理分析,以及它们在实际应用中的局限性,都让我有了更全面的认识。书中关于电机控制的章节,特别是对PLC在电机控制中的应用,以及各种控制指令的使用,都为我今后的自动化控制设计打下了良好的基础。我曾经对如何通过PLC实现电机的启停、正反转和速度控制感到困惑,而这本书中的实例讲解,让我能够轻松掌握这些技能。此外,书中还对电机的维护和故障排除进行了详细的介绍,这部分内容对于保证电机设备的长期稳定运行至关重要。总的来说,这本书为我提供了一个全面的电机知识体系,让我不仅了解了电机的工作原理,更学会了如何对电机进行有效的控制、维护和故障排除。

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《电机及拖动基础》这本书,对我而言,不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的良师益友,它引领我一步步走进电机这个奇妙而又实用的世界。我最欣赏的是本书在讲解电机机械特性时的细致入微。它不仅仅是罗列出不同电机在速度-转矩关系上的曲线图,而是深入分析了这些曲线背后所蕴含的物理意义。例如,在讲到异步电机的恒转矩特性时,书中通过对电磁转矩和转速关系的推导,让我理解了为什么在一定的转速范围内,电机的转矩输出是相对稳定的,这对于我理解电机在驱动不同负载时的表现至关重要。书中的“电机与负载的匹配”这一章节,更是让我茅塞顿开。过去我常常困惑于为什么同样的电机,在不同的负载下表现会如此差异。这本书通过对负载类型(如惯性负载、摩擦负载等)的分类,以及电机输出特性与负载特性的匹配原则的讲解,让我明白了一个道理:再好的电机,如果不能与负载进行有效的匹配,也无法发挥出其最佳性能。我曾经在为一台机器人手臂选择电机时,因为忽略了负载的惯性因素,导致机器人动作不够平稳。如果当时有这本书的指导,我一定能做出更优的选择。此外,书中对电机噪音和振动的成因分析,以及相应的减缓措施的介绍,也让我受益匪浅。这些细节上的考量,体现了作者对电机实际应用的高度重视。总的来说,这本书以其对电机机械特性的深刻洞察和对实际应用的全面考量,为我构建了一个关于电机如何与负载协同工作的完整框架。

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《电机及拖动基础》这本书,对我来说,不仅是电气工程知识的宝库,更是激发我探索电机世界无限可能性的火种。我最欣赏的是书中对电机功率与转矩关系的深入剖析。它不仅仅是提供一个简单的公式,而是通过详细的推导,让我理解了功率、转矩和转速之间的内在联系,以及它们在不同运行状态下的相互影响。我曾经在设计一个机械传动系统时,因为对功率和转矩关系的理解不够透彻,导致传动效率不高。而这本书关于这些基本概念的深入讲解,为我纠正了之前的认知误区。书中对异步电机稳态运行特性的分析,包括恒转矩区、恒功率区和弱磁区,以及这些区域的划分和电机在此区域内的运行特点,都让我对异步电机的能力边界有了更清晰的认识。我曾经在选择电机时,不知道如何在满足负载要求的前提下,最大化电机的运行效率,而这本书的分析,让我能够更好地进行电机选型。此外,书中对电机故障的常见原因及其诊断方法的介绍,也为我提供了宝贵的实践指导。理解不同故障模式的产生机理,以及如何通过一些简单的测量手段进行初步诊断,对于及时排除故障、减少停机时间至关重要。这本书的语言风格也十分友好,即使是初学者也能轻松理解。总而言之,这本书以其对电机功率与转矩关系的深刻洞察和对电机运行特性及故障诊断的全面考量,为我构建了一个关于电机“如何发挥最大效能”和“如何保障其长期健康运行”的完整知识体系。

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这部《电机及拖动基础》的阅读体验,可以说是一场精心设计的知识探索之旅。在开启这段旅程之前,我对电机的了解仅限于“会转”这个层面。而这本书,则像是一位经验丰富的向导,带着我深入探索了电机运行的每一个细节。我尤其对书中关于电磁转矩的产生机制的阐述印象深刻。作者通过对安培力、洛伦兹力等基本电磁定律的引入,并结合导体的运动和磁场分布,清晰地揭示了电磁转矩的本质。书中对不同电机类型(如直流电机、交流电机)的转矩产生方式的对比分析,让我对它们的差异有了更深刻的理解。我曾经在对比不同电机的性能时,感到难以找到一个明确的理论依据,而这本书提供的详细解释,让我能够从根本上理解这些差异。书中对电机效率的分析也做得非常到位。它不仅列举了各种电机损耗的来源(如铜损、铁损、机械损耗等),还介绍了提高电机效率的常见方法,如优化绕组设计、选用高磁导率材料等。这些内容对于我进行电机选型和节能设计具有重要的指导意义。我曾经在参与一个节能改造项目时,需要评估不同电机的能效水平,而这本书提供的效率分析方法,让我能够更科学地进行比较和选择。此外,书中对电机过载保护和绝缘保护的详细讲解,也让我认识到了电机安全运行的重要性。这些保护措施的设计原理和选择依据,都让我学到了很多实用的知识。总的来说,这本书以其对电磁转矩产生原理的深刻剖析和对电机效率、安全的全面考量,为我构建了一个关于电机“如何工作”和“如何安全高效地工作”的完整知识体系。

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