前言

第1章  MATLAB及其在控制理论中的应用1

  1.1  计算机仿真与MATLAB1

  1.2  MATLAB环境2

  1.2.1  MATLAB主菜单3

  1.2.2  MATLAB工具栏4

  1.2.3  MATLAB命令窗口5

  1.2.4  MATLAB工作间5

  1.3  MATLAB计算基础6

  1.3.1  常量和变量6

  1.3.2  数组和矩阵的表示和赋值7

  1.3.3  MATLAB的算术运算8

  1.3.4  MATLAB的关系运算8

  1.3.5  MATLAB的逻辑运算8

  1.3.6  MATLAB的特殊运算符8

  1.3.7  MATLAB常用函数9

  1.4  MATLAB程序设计基础9

  1.4.1  表达式、表达式语句和赋值语句10

  1.4.2  流程控制语句10

  1.5  其他MATLAB常用命令12

  1.6  MATLAB的绘图功能12

  1.6.1  图形窗口12

  1.6.2  两维曲线绘图命令plot16

  1.6.3  三维曲线和曲面20

  1.7  MATLAB在控制理论中的应用21

  1.7.1  传递函数表示方法21

  1.7.2  求特征方程的根和根轨迹22

  1.7.3  控制系统频域分析25

  1.8  调速系统传递函数分析27

  1.8.1  典型系统分析27

  1.8.2  直流转速闭环控制系统分析30

  本章小结34

  习题34

第2章  Simulink环境和结构图仿真36

  2.1  Simulink系统仿真环境37

  2.1.1  Simulink环境的进入37

  2.1.2  Simulink窗口菜单命令38

  2.2  模型库浏览器40

  2.2.1  Simulink模型库的打开41

  2.2.2  模块的基本操作42

  2.3  Simulink仿真步骤和模型建立45

  2.3.1  Simulink仿真步骤45

  2.3.2  模型的保存和调用48

  2.4  Simulink的仿真算法48

  2.4.1  可变步长类算法49

  2.4.2  固定步长类算法50

  2.5  示波器的使用和数据保存50

  2.5.1  示波器的参数51

  2.5.2  图形缩放52

  2.5.3  浮动示波器53

  2.6  建立子系统模块53

  2.6.1  建立子系统53

  2.6.2  子系统模型的封装55

  2.7  Simulink在调速系统中的应用55

  2.7.1  PI调节器建模和特性研究55

  2.7.2  直流转速控制系统动态结构图仿真60

  本章小结63

  习题63

第3章  电力电子模块及其应用65

  3.1  电力电子器件模型66

  3.1.1  二极管模型66

  3.1.2  晶闸管模型67

  3.1.3  可关断晶闸管模型68

  3.1.4  电力场效应晶体管模型68

  3.1.5  绝缘栅双极型晶体管模型69

  3.1.6  理想开关模型70

  3.2  桥式电路模块70

  3.2.1  三相桥式不控整流电路模块70

  3.2.2  三相桥式可控整流电路模块71

  3.2.3  通用桥式电路模块72

  3.2.4  三电平变流器模块74

  3.3  驱动模块74

  3.3.1  同步六脉冲发生器75

  3.3.2  PWM脉冲发生器76

  3.4  晶闸管整流电路仿真77

  3.4.1  单相半波整流电路仿真77

  3.4.2  单相桥式整流电路仿真80

  3.4.3  三相桥式整流电路仿真84

  3.5  直流PWM斩波器仿真85

  3.5.1  直流降压斩波器设计85

  3.5.2  直流升压斩波器设计87

  3.5.3  Cuk升降压斩波电路仿真90

  本章小结92

  习题92

第4章  变压器和电机模块及其应用94

  4.1  变压器模型94

  4.1.1  单相变压器94

  4.1.2  单相多绕组变压器95

  4.1.3  三相变压器96

  4.1.4  互感线圈97

  4.1.5  变压器模型应用98

  4.2  直流电机模型100

  4.2.1  直流电机模型结构100

  4.2.2  直流电动机模块的使用102

  4.3  交流异步电机模型106

  4.3.1  三相交流异步电机模型107

  4.3.2  异步电动机特性仿真109

  4.4  交流同步电机模型113

  4.4.1  基本型同步机模型113

  4.4.2  同步电动机模型使用举例116

  4.5  永磁同步电机121

  4.5.1  正弦波永磁电机模型121

  4.5.2  梯形波永磁电机模型122

  本章小结123

  习题124

第5章  直流调速系统仿真125

  5.1  晶闸管-直流电动机系统模型125

  5.1.1  晶闸管直流开环调速系统模型125

  5.1.2  系统模型参数设置127

  5.1.3  仿真和系统分析129

  5.1.4  谐波分析132

  5.2  转速闭环控制的直流调速系统仿真134

  5.2.1  ASR采用比例调节器135

  5.2.2  ASR采用比例-积分调节器136

  5.2.3  带电流截止负反馈的转速闭环调速系统136

  5.3  转速电流双闭环控制直流调速系统仿真139

  5.3.1  按直流双闭环系统动态结构图的仿真140

  5.3.2  使用SimPowerSystems模块的直流双闭环系统仿真142

  5.4  直流可逆调速系统建模和仿真144

  5.4.1  直流PWM斩波调压可逆调速系统原理144

  5.4.2  PWM控制模块设计146

  5.4.3  PWM斩波可逆系统模型和参数147

  5.4.4  双极式控制PWM可逆系统仿真149

  5.4.5  受限单极式可逆调速系统仿真151

  5.4.6  转速电流闭环控制直流PWM-M可逆系统仿真152

  本章小结156

  习题156

第6章  交流电动机调速系统仿真157

  6.1  SPWM变频器-异步电动机系统157

  6.1.1  SPWM变频器-异步电动机系统模型157

  6.1.2  SPWM变频器-异步电动机系统仿真158

  6.2  恒压频比控制的异步电动机调速系统162

  6.2.1  恒压频比变频调速系统的组成162

  6.2.2  恒压频比控制调速系统模型162

  6.2.3  恒压频比控制调速系统仿真164

  6.3  绕线式异步电动机调速系统166

  6.3.1  绕线式异步电动机串电阻调速系统仿真166

  6.3.2  绕线式异步电动机串级调速系统仿真167

  6.4  永磁同步电动机调速系统仿真172

  6.4.1  梯形波永磁同步电动机调速原理172

  6.4.2  梯形波永磁同步电动机调速系统建模173

  6.4.3  梯形波永磁同步电动机调速系统仿真175

  本章小结177

  习题177

第7章  交流电动机矢量控制系统仿真178

  7.1  三相坐标系/二相坐标系的变换178

  7.1.1  坐标系变换原理178

  7.1.2  坐标系变换模块和使用179

  7.2  异步电动机磁链观察182

  7.2.1  转子磁链的电流模型182

  7.2.2  转子磁链的电压模型184

  7.2.3  转子磁链模型仿真184

  7.3  转差频率控制异步电动机矢量控制系统建模和仿真187

  7.3.1  转差频率控制原理187

  7.3.2  转差频率控制系统模型188

  7.3.3  模型参数和仿真189

  7.4  带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真191

  7.4.1  带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统原理191

  7.4.2  电流滞环控制型逆变器192

  7.4.3  带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统建模和仿真195

  7.5  正弦波永磁同步电动机矢量控制系统仿真198

  7.5.1  正弦波永磁同步电动机矢量控制原理198

  7.5.2  正弦波永磁同步电动机矢量控制系统组成和仿真198

  本章小结201

  习题201

附录202

  附录A  Simulink模型库202

  附录B  电力系统模型库219

参考文献233