中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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　　《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》是由中国电工技术学会、中国机械工程学会、中国电机工程学会等编纂而成的。它是一部全面系统反映电气工程各领域最新成就和技术水平的综合性工具书。《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》为该系列第15卷，电气传动自动化卷。主要内容包括概论、电气自动控制策略、计算机控制技术、电气传动控制系统、装备制造电气自动化、电气传动自动化的应用。《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》主要供电气工程领域技术人员和管理人员使用。

内容简介

　　《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》是由中国电工技术学会、中国机械工程学会、中国电机工程学会、中国动力工程学会和中国水力发电工程学会共同组织全国电气工程各领域的著名专家、学者编纂而成的。它是一部全面系统反映电气工程各领域最新成就和技术水平的综合性工具书。《中国电气工程大典》包括现代电气工程基础、电力电子技术、电气工程材料及器件、火力发电工程、水力发电工程、核能发电工程、可再生能源发电工程、电力系统工程、电机工程、输变电工程、配电工程、船舶电气工程、交通电气工程、建筑电气工程、电气传动自动化等15卷。
　　《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》为第15卷，电气传动自动化卷。主要内容包括概论、电气自动控制策略、计算机控制技术、电气传动控制系统、装备制造电气自动化、电气传动自动化的应用。
　　《中国电气工程大典（第15卷）电气传动自动化》主要供电气工程领域技术人员和管理人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

内页插图

目录

序
前言
本卷前言
第1篇 概论
第1章 概述
1 电气自动化系统及其结构
1.1 电气自动化系统
1.2 两类电气自动化系统
1.3 电气传动自动化系统结构
1.4 数据通信和网络
1.5 电气传动、电力电子和数字控制
2 本卷内容概述

第2章 技术标准
1 电气传动系统与设备的现行标准体系
1.1 电气传动系统与设备专业的标准体系
1.2 电气传动系统与设备的国际标准体系
1.3 常用的国内外技术标准对照简况
2 电气控制设备
2.1 范围
2.2 技术要求
2.3 主要试验
3 交流电动机电力电子软起动装置
3.1 范围
3.2 技术要求
3.3 主要试验
4 低压直流调速电气传动系统
4.1 范围
4.2 技术要求
4.3 专门试验
5 低压交流变频电气传动系统
5.1 范围
5.2 技术要求
5.3 专门试验
6 1－35kV交流调速电气传动系统
6.1 范围
6.2 技术要求
6.3 主要试验项目
7 调速电气传动系统的电磁兼容
7.1 范围
7.2 技术要求
8 调速电气传动系统的安全要求
8.1 范围
8.2 技术要求
9 调速电气传动系统带负荷运行和对应额定电流形式的选择
9.1 范围
9.2 技术要求
10 船用电气传动控制设备
11 热带用电气传动控制设备
11.1 气候防护类型及使用环境条件
11.2 热带电工产品环境的技术要求
11.3 热带电工产品的结构与设计简要要求
11.4 材料的选用简要要求
11.5 工艺防护简要要求
12 电工电子产品的产品认证
12.1 产品质量认证的三个层级
12.2 合格认证和安全认证
12.3 自愿性认证和强制性认证
12.4 质量认证的基本原则
12.5 我国产品认证概况
12.6 中国强制性产品认证的基本环节
12.7 申请产品认证需提供的主要技术资料
附表：常用标准目录

第3章 电磁兼容性与可靠性电磁兼容性概述
1.1 静电放电
1.2 辐射电磁场
1.3 电快速瞬变脉冲群
2 抗干扰技术
2.1 抗干扰设计的基本原则
2.2 噪声的分类
2.噪声的传递方式
2.4 抗干扰的基本措施
2.5 抗干扰设计的检查细则
3 常见噪声的抑制
3.1 电网噪声的抑制
3.2 直流电源噪声的抑制
3.3 静电放电噪声的抑制
3.4 模拟电路噪声的抑制
3.5 数字电路的抗干扰设计
4 设备安装的抗干扰技术
4.1 设备的内部装配要求
4.2 设备的外部安装要求
4.3 系统的接地技术
5 可靠性
5.1 可靠性的定义
5.2 可靠性的指标
5.3 系统可靠性的预计
5.4 冗余系统
5.5 提高设备可靠性的措施
参考文献

第2篇 电气自动控制策略
第1章 概论
自动控制的基本原理
1.1 控制系统实例
1.2 控制系统框图
2 自动控制系统的分类
2.1 基于系统的控制结构分类
2.2 基于传输信号的性质分类
2.3 基于输入信号的变化规律分类
2.4 基于系统的数学模型分类
2.5 其他分类方法
3 对控制系统的基本要求
3.1 稳定性
3.2 动态性能
3.3 稳态性能
4 自动控制理论的发展
4.1 经典控制理论
4.2 现代控制理论
4.3 大系统理论
4.4 智能控制

第2章 自动控制系统的建模
1 导论
1.1 数学模型
1.2 系统建模
2 控制系统的微分方程
2.1 微分方程的建立
2.2 非线性方程的线性化
3 控制系统的传递函数
3.1 传递函数的概念及性质
3.2 典型环节的开环传递函数
3.3 控制系统的结构图
3.4 控制系统的闭环传递函数
4 控制系统的频率特性
4.1 频率特性的概念
4.2 开环频率特性
4.3 闭环频率特性
5 采样控制系统的数学模型
5.1 采样过程及其信号恢复
5.2 z变换
5.3 脉冲传递函数
6 控制系统的状态空间模型
6.1 状态空间和状态方程
6.2 控制系统状态空间表达式的建立

第3章 自动控制系统的性能分析
1 控制系统的瞬态响应及性能指标
1.1 系统基本概念
1.2 二阶系统的瞬态响应及性能指标
1.3 添加零点对二阶规范系统瞬态特性的影响
2 反馈控制系统的稳态误差
2.1 稳态误差的概念及计算
2.2 主扰动输入引起的稳态误差
2.3 降低稳态误差问题
3 控制系统的稳定性分析
3.1 劳斯－赫尔维茨稳定性判据
3.2 奈奎斯特稳定判据
3.3 采样系统的稳定性分析
3.4 李雅普诺夫稳定性理论

第4章 基于经典控制理论的自动控制系统设计
1 校正与综合的概念
1.1 校正的基本方式
1.2 串联校正的基本控制规律
2 频率法校正
2.1 串联超前校正
2.2 串联滞后校正
2.3 串联滞后－超前校正
2.4 期望频率特性法校正
3 根轨迹法校正
3.1 串联超前校正
3.2 串联滞后校正
3.3 并联校正
4 PID控制器
4.1 P1D控制器的概念
4.2 PID控制器参数的工程整定方法
4.3 采样系统的校正

第5章 基于状态空间模型的自动控制系统分析与设计
1 线性系统的运动分析
1.1 线性定常连续系统状态方程的解
1.2 线性时变连续系统状态方程的解
1.3 线性离散系统的运动分析
2 线性系统的能控性与能观性分析
2.1 线性系统的能控性分析
2.2 线性系统的能观性分析
2.3 对偶系统与对偶性原理
2.4 能控标准形与能观标准形
2.5 系统能控性、能观性与传递函数(矩阵)
2.6 线性系统的结构分解
3 线性定常系统的综合
3.1 系统的综合问题
3.2 状态反馈及极点配置
3.3 系统镇定问题
3.4 系统渐近跟踪问题
3.5 系统解耦控制问题
3.6 状态重构问题与状态观测器
3.7 引入状态观测器的状态反馈控制系统
3.8 线性二次型最优控制

第6章 智能控制
1 智能控制概述
1.1 智能控制的发展历史与现状
1.2 智能控制与传统控制的关系
1.3 智能控制的主要内容与当前的研究热点
2 模糊控制
2.1 模糊关系及其模糊推理
2.2 模糊控制系统原理
2.3 模糊控制器设计
2.4 模糊控制应用示例
3 神经网络控制
3.1 神经网络基本概念及学习算法
3.2 常用神经网络及学习算法
3.3 神经网络智能PID参数最优控制
3.4 液位系统实时控制示例
4 仿人智能控制
4.1 专家控制
4.2 仿人智能控制的原理
4.3 仿人比例控制算法
4.4 仿人智能积分控制算法
5 遗传算法
5.1 遗传算法的基本原理
5.2 遗传算法的特点
5.3 遗传算法的构成要素
5.4 遗传算法在控制器参数整定中的应用
5.4 D／A转换器与微机系统的连接
5.5 多路数字量的转换
5.6 典型D／A转换器简介
6 模拟量调理与功率放大
6.1 模拟量输入信号的滤波
6.2 模拟量放大技术
7 模拟量隔离技术
7.1 电磁耦合隔离放大器
7.2 光耦合隔离放大器

第5章 系统软件与控制软件
1 概述
1.1 软件与控制系统
1.2 控制计算机软件的分类
2 实时系统与实时软件
2.1 实时系统及其特点
2.2 实时系统的性能
2.3 实时系统的特征
2.4 实时操作系统
2.5 编程语言与实时软件
2.6 实时控制与软件
3 系统软件与控制软件结构
3.1 简单应用系统的软件结构
3.2 控制软件的中断机制
3.3 复杂应用系统的软件结构
3.4 基于客户端／服务器(c／①模式的结构
4 实时软件任务调度
4.1 实时任务与线程
4.2 实时控制软件中的任务调度
4.3 实时系统中的任务同步与通信
5 控制与处理软件
5.1 基本要素
5.2 输入信号转换与离散化
5.3 信号输入预处理
5.4 常用数字滤波
5.5 输入异常监测报警
5.6 输出信号处理
6 常规数字控制算法
6.1 控制运算概述
6.2 数字PID及其改进算法
6.3 软件控制模块的典型结构
6.4 常用算法模块
6.5 控制参数整定
7 高级控制技术
7.1 自整定PID
7.2 模糊逻辑控制
7.3 多模块的软连接与回路切换
8 系统组态与组态软件
8.1 控制组态
8.2 监控组态
8.3 组态软件与系统生成
9 实时数据库技术
9.1 实时数据库的定义
9.2 实时数据库体系结构
9.3 实时数据库访问与管理
10 实时多任务控制软件
10.1 MS—DOS操作系统下的任务调度
10.2 基于中断技术的实时控制软件任务分配
10.3 基于RTOS的实时控制软件
10.4 基于MS-Windows的准实时软件
10.5 实时控制软件的故障监测
11 实时控制软件分析设计方法
11.1 软件生命周期
11.2 软件分析设计方法，
11.3 面向对象的程序设计
11.4 基于构件技术的程序设计
12 实时控制软件开发
12.1 目标定义与可行性研究
12.2 需求分析
12.3 计算机控制系统软件的设计
12.4 编码与测试
12.5 任务与系统集成
12.6 软件应用与系统测试
12.7 软件系统维护
第6章 基本控制单元
1 基本控制单元及其特点
2 多功能控制器
2.1 多功能控制器原理与发展，
2.2 面向DCS的多功能控制器
2.3 多功能控制器的应用
3 可编程逻辑控制器PLC
3.1 PLC简介
3.2 PLC系统基本原理
3.3 PLC系统应用编程
4 嵌入式控制单元
4.1 采用微控制器的控制单元
4.2 采用DSP控制器的控制单元
4.3 采用嵌入式系统的控制单元
5 可编程自动控制器PAC
5.1 概述
5.2 可编程自动控制器PAC定义
5.3 PAC的特点
5.4 PAC硬件的两种结构
第7章分布式控制系统
1 工业控制网络概述
1.1 工业控制网络的特点
1.2 工业控制网络的基本要素
1.3 开放系统互连参考模型
1.4 DCS与FCS
2 现场通信总线与13CS组网
2.1 长线收发器
2.2 调制解调器
2.3 DCS组网
3 基于自组网(Ad-hoc)技术的分布式控制系统
3.1 中低速现场通信系统
3.2 基于工业以太网的控制系统
4 现场总线及其电气自动化系统
4.1 现场总线概述
4.2 典型现场总线——控制器局域网总线CAN
4.3 典型过程现场总线Profibus
4.4 基金会现场总线FF
5 分布式电气自动化应用系统
5.5 应用示例
第7章非线性系统控制与先进控制技术
1 导论
1.1 非线性系统的复杂性及特征
1.2 非线性系统控制的经典方法及局限性
1.3 非线性系统控制技术的新发展及存在的问题
2 经典控制理论中的非线性系统分析与控制
2.1 描述函数法
2.2 相平面法
3 反馈线性化控制
3.1 非线性系统精确线性化方法
3.2 非线性系统的近似线性化方法
3.3 应用实例.QQO
4 预测控制
4.1 预测控制基本原理
4.2 动态矩阵预测控制
4.3 应用实例
5 滑模变结构控制
5.1 滑模变结构控制的基本概念
5.2 滑模变结构控制的数学描述
5.3 不确定系统的滑模变结构控制
5.4 应用实例
6 鲁棒控制
6.1 稳定鲁棒性
6.2 基于频域的鲁棒控制
6.3 基于线性矩阵不等式的鲁棒控制
6.4 应用实例
参考文献

第3篇 计算机控制技术
第1章 绪论
1 计算机与计算机控制系统
1.1 计算机技术的发展
1.2 计算机控制系统
2 计算机控制系统组成与特点
2.1 计算机控制系统基本结构
2.2 数字控制器与控制计算机
2.3计算机控制系统的特点
3 计算机控制系统的开发
4 计算机控制技术与本篇章节安排
第2章 控制计算机与处理器
1 概述
2 工业控制计算机(IPC)
2.1 IPC组成及特点
2.2 CPU模板
2.3 I／O模板
3 微控制器
3.1 8位微控制器
3.2 16位微控制器
3.3 MCU的中断技术
4 DSP控制器
4.1 概述
4.2 DSP结构与工作原理
4.3 DSP的中断技术
5 嵌入式微处理器
5.1 概述
5.2 ARM的体系结构
5.3 ARM基本编程模型
5.4 其他嵌入式微处理器
6 多处理器与总线控制
6.1 概述
6.2 总线控制与仲裁
6.3 基于共享存储器的多处理器结构
6.4 基于SPI总线的多处理器结构
6.5 基于rC总线的多处理器结构
7 数据保护与人机接口
7.1 电源电压监视
7.2 存储器与数据保护
7.3 人机接口(MMI)
第3章 总线与通信接口
1 总线及其分类
1.1 总线的概念
1 2总线的分类
2 并行总线
2.1 并行总线的基本特性
2.2 总线与总线信号
2.3 典型总线的接口方式
3 串行通信
3.1 通信的基本概念
3.2 异步串行通信
3.3 同步串行通信
3.4通信控制器
4 串行总线接口
4.1 串行总线及其分类
4.2 串行总线接口标准
第4章 计算机输入／输出接口技术
1 开关量输入接口技术
1.1 开关量输入信号
1.2 开关量输入接口电路
2 开关量输出接口技术
2.1 开关量输出接口的功能
2.2 开关量输出接口电路
3 开关量I／O隔离与保护
3.1 光电耦合器件
3.2 大功率开关量输入接口电路
3.3 典型开关量输出接口电路
3.4 继电器型开关量输出接口电路
3.5 双向晶闸管隔离驱动电路
3.6 远距离信号的隔离传送
4 模拟量输入接口技术
4.1 A／D转换器的主要技术指标
4.2 A／D转换的方法和原理
4.3 A／D转换集成芯片的选择要点
4.4 A／D转换器与微机系统的连接
4.5 典型A／D转换器简介
4.6 电压／频率型A／D转换器
4.7 多路模拟开关及采样保持电路
5 模拟量输出接口技术
5.1 D／A转换器的主要技术指标
5.2 D／A转换的方法和原理
5.3 D／A转换集成芯片的选择要点

第4篇 电气传动控制系统
第5篇 装备制造电气自动化
第6篇 电气传动自动化的应用

精彩书摘

　　第1章　概述
　　1　电气自动化系统及其结构
　　1.1　电气自动化系统
　　自动是相对手动而言的，自动化是能使事物按照人的期望而自动变化的技术。该技术应用领域很广，涉及生产、运输、国防、人民生活等各个方面。自动化可以通过机械控制、电气控制等多种方法来实现，其中通过电气控制实现的自动化称之为电气自动化，它应用最广泛，发展最快。
　　电气自动化是一种综合性应用技术，涉及能源、机械、信息等多学科和技术领域，通过对变化过程实现信息采集、控制、优化、调度、管理和决策，达到提高效率、降低消耗、确保安全的目的。
　　电气自动化装置仿造人进行工作，由检测装置（传感器）、信号传输设备、控制器、执行机构（驱动装置）等几部分组成，形成一个完整的系统——电气自动化系统。检测装置测取被控事物的状态和环境状况，其作用相当于人的感官；信号传输设备把检测结果传给控制器，相当于人的神经；控制器相当于人的大脑，根据输入的期望和检测结果发出控制命令；控制命令再经信号传输装置传给执行机构去执行，执行机构相当于人的手、足和肌肉。
　　电气自动化系统性能的好坏用精度、响应时间、稳定性等性能指标反映，详见本卷第2、4篇的规定。它的控制方式大致分为开环控制、闭环控制、开一闭环复合控制三大类。开环控制（前馈控制）系统框图示于图1.1-1（a），控制器根据输出期望值和执行机构及控制对象的模型计算控制量，去控制执行机构工作，不理会输出的实际值是多少，这类系统响应快，无稳定性问题，但误差大。闭环控制（反馈控制）系统框图示于图1.1-1（b），控制器的输入是输出的期望值与实际值之差，当实际值偏离期望值时能自动纠正偏差，这类系统精度高，但存在稳定性问题。
　　……

前言/序言

　　电气工程包括发电工程、输配电工程和用电工程，是为国民经济发展提供电力能源及其装备的战略性产业，是国家工业化和国防现代化的重要技术支撑，是国家在世界经济发展中保持自主地位的关键产业之一。电气工程的产业关联度高，对从原材料工业、机械制造业、装备工业以及电子、信息等一系列产业的发展均具有推动和带动作用，对提高整个国民经济效益，促进经济社会可持续发展，提高人民生活质量有显著影响。
　　经过改革开放30年来的发展，我国电气工程已经形成了较完整的科研、设计、制造、建设、运行体系，成为世界电力工业大国之一。至2007年底，我国发电装机容量达7.1 3亿kW，三峡水电及输变电工程、百万千瓦级超超临界火电工程、百万千瓦级核电工程，以及正在建设的交流1000kV、直流±800kV特高压输变电工程等举世瞩目；大电网安全稳定控制技术、新型输电技术的推广，大容量电力电子技术的研究和应用，风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电技术的产业化及规模化应用，超导电工技术、脉冲功率技术、各类电工新材料的探索与应用取得重要进展。特别是进入21世纪以来，电气工程领域全面贯彻科学发展观，新原理、新技术、新产品、新工艺获得广泛应用，拥有了一批具有自主知识产权的科技成果和产品，自主创新已成为行业的主旋律。我们的电气工程技术和产品，在满足国内市场需求的基础上已经开始走向世界。

中国电气工程大典（第15卷）：电气传动自动化 卷名： 电气传动自动化 概述： 《中国电气工程大典（第15卷）：电气传动自动化》是国家级大型工程技术系列丛书——《中国电气工程大典》的重要组成部分。本卷聚焦于电气传动自动化这一现代工业的核心领域，系统、全面地阐述了电气传动系统的设计、运行、控制、维护以及智能化发展等关键技术。内容涵盖了从基础理论到前沿应用，旨在为电气工程领域的科研人员、工程师、技术专家以及相关院校师生提供一份权威、详实、具有高度参考价值的专业文献。 核心内容： 本卷的编写遵循严谨的学术体系和工程实践需求，将电气传动自动化的知识体系化、条理化地展现。主要内容包括但不限于以下几个方面： 第一部分：电气传动基础理论与核心元件 电机的类型与特性： 详细介绍各类常用电机（如直流电机、交流感应电机、同步电机、永磁电机等）的工作原理、结构特点、性能参数、优缺点及适用场景。深入剖析不同电机在传动系统中的响应特性、动态行为和功率损耗。 电力电子技术在电气传动中的应用： 阐述电力电子器件（如晶闸管、IGBT、MOSFET等）的基本原理、驱动与保护技术，以及它们在变流器（AC/DC、DC/DC、DC/AC）中的应用。重点介绍PWM（脉冲宽度调制）技术在控制电机转矩和转速中的作用。 传感器与执行机构： 讲解在电气传动系统中常用的各种传感器（如编码器、测速发电机、电流传感器、电压传感器、温度传感器等）的工作原理、选型原则和安装要点。同时，介绍执行机构（如制动器、离合器等）的类型、作用及控制方式。 传动机械与耦合技术： 探讨减速器、联轴器、齿轮箱等传动机械元件的结构、选型、维护以及对传动系统整体性能的影响。 第二部分：电气传动控制系统与技术 经典控制理论在电气传动中的应用： 回顾PID（比例-积分-微分）控制、状态空间控制等经典控制理论，并重点阐述其在直流和交流电机调速控制中的具体实现和参数整定方法。 现代控制理论与先进控制策略： 介绍矢量控制（Field-Oriented Control, FOC）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）等先进的交流电机控制技术，深入解析其原理、优势以及在高性能传动中的应用。同时，探讨滑模控制、自适应控制、模糊控制等在复杂传动系统中的应用潜力。 运动控制器与伺服系统： 详细介绍伺服驱动器的组成、工作原理、控制模式（如位置、速度、力矩控制）以及与电机的匹配。阐述伺服系统的动态响应特性、抗干扰能力和高精度定位能力。 PLC（可编程逻辑控制器）在传动自动化中的集成： 讲解PLC在电气传动系统中的角色，包括指令控制、逻辑联动、安全保护以及与上位机（HMI、SCADA）的通信。 第三部分：电气传动自动化系统的设计、集成与应用 传动系统设计流程与规范： 详细阐述从需求分析、方案设计、元件选型、系统集成到调试验证的完整设计流程。涵盖国家及行业相关标准、规范和设计指南。 变频器与软启动器： 深入介绍变频器（VFD）的类型、功能、选型原则、参数设置及调试技巧。阐述软启动器在电机启动过程中的保护作用和节能潜力。 工业网络与通信技术： 探讨Profibus, Profinet, EtherNet/IP, CANopen等主流工业现场总线技术在电气传动系统中的应用，以及它们在实现数据交换、协同控制和远程监控方面的作用。 典型工业应用实例分析： 结合实际工业场景，如冶金、化工、纺织、造纸、起重运输、新能源等行业，深入剖析电气传动自动化系统在不同应用中的具体解决方案、关键技术和优化措施。 第四部分：电气传动自动化的智能化与发展趋势 故障诊断与预测性维护： 探讨基于大数据、机器学习和人工智能技术的电机故障诊断方法、预测性维护策略，以及如何通过在线监测和状态评估提高系统的可靠性。 新能源技术与电气传动： 介绍电动汽车、风力发电、太阳能发电等新能源领域中电气传动技术的特点、挑战与发展方向。 智能制造与工业4.0背景下的电气传动： 展望电气传动自动化在智能工厂、柔性制造、人机协作等方面的作用，以及未来电气传动系统向更高效、更智能、更环保方向的发展趋势。 仿真技术与虚拟调试： 介绍使用仿真软件（如MATLAB/Simulink, PSIM等）进行电气传动系统模型建立、性能分析和虚拟调试的方法，以提高设计效率和降低现场调试风险。 价值与意义： 《中国电气工程大典（第15卷）：电气传动自动化》汇聚了我国电气传动自动化领域的专家智慧和最新研究成果，内容全面、深度到位，既有扎实的理论基础，又紧密结合工程实践。本卷的出版，对于提升我国电气传动自动化技术的整体水平，推动相关产业的升级改造，培养高素质工程技术人才，具有极其重要的理论价值和现实意义。它将成为电气工程领域从业者和研究人员案头必备的参考宝典。