本書是根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》并參考普通高等學(xué)校本科工程教育認證標準，按照減少學(xué)時、強調(diào)基本方法、注重提高學(xué)生處理復(fù)雜工程問題能力的原則進行編寫。全書共分9章，內(nèi)容包括：緒論、機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)、直流電機的工作原理及特性、交流電動機的工作原理及特性、控制電動機、繼電接觸器控制、可編程控制器、電力電子器件、機電傳動的閉環(huán)控制系統(tǒng)。各章均有習(xí)題，書末附有部分習(xí)題的參考答案，便于讀者自學(xué)。本書有配套的電子教案，可登錄www.cipedu.com.cn注冊后免費下載。本書可作為高等院校機械設(shè)計制造及其自動化、電子信息工程、車輛工程專業(yè)及高職、電大、函大、網(wǎng)大機械類與相近專業(yè)學(xué)生教材，亦可供從事機電一體化工作的工程技術(shù)人員參考。
前言
隨著人工智能、機器人及高端裝備制造領(lǐng)域新技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電傳動控制正經(jīng)歷著前所未有的變革。為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展與教學(xué)改革的需求，編者根據(jù)使用教材的一線教師的意見和學(xué)生的使用情況，對本書進行了再版修訂。修訂內(nèi)容如下：
第2章機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)，強調(diào)了多軸傳動系統(tǒng)的基本分析方法與多軸傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程的推導(dǎo)，指出了多軸傳動系統(tǒng)的動力學(xué)分析的傳遞法與折算法的本質(zhì)區(qū)別。
第5章控制電動機，針對機器人、精密自動化設(shè)備中的高動態(tài)性能驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展情況，精簡了步進電動機和正弦波永磁同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩的內(nèi)容，補充了關(guān)節(jié)伺服電機、無框伺服電機的介紹，為學(xué)生參加相關(guān)機器人學(xué)科競賽、后續(xù)數(shù)控機床的電主軸等知識的學(xué)習(xí)提供引導(dǎo)。
第6章繼電接觸器控制，按照新的國家標準，刪減了部分舊的文字和圖形符號�？紤]到現(xiàn)有電氣圖紙?zhí)蕴瓡袦髸r間，在部分電路圖中保留了行業(yè)和企業(yè)慣用的熱繼電器的文字符號TH。
第7章可編程控制器，進一步優(yōu)化了PLC應(yīng)用舉例，提高了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及梯形圖表達的規(guī)范性，糾正了個別的遺漏失誤。
需要指出的是：習(xí)題參考答案并非唯一，特別是有的參考答案并不完整，而是給出了相關(guān)提示，希望能因勢利導(dǎo)，讓讀者經(jīng)過自己的思考找到正確解決方案，提高分析問題、解決問題的能力。
本書提供了PPT課件及基于傳遞法的多軸傳動系統(tǒng)的動力學(xué)分析與創(chuàng)新的授課視頻，供師生和讀者參考，如有需要，請發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取，或登錄www.cipedu.com.cn免費下載。
本書再版得益于很多高校教師及企業(yè)工程師們的寶貴建議，在此表示衷心感謝。
限于編者水平，書中疏漏之處敬請讀者提出寶貴意見，謝謝！
編者
2025年7月
第一版前言
生產(chǎn)機械的先進性和電氣自動化程度反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，現(xiàn)代化機械設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)是機電一體化的綜合系統(tǒng)，電氣傳動與控制已成為現(xiàn)代化機械的重要組成部分。機電傳動與控制課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、機械電子工程專業(yè)的核心課程，主要研究和解決與生產(chǎn)機械電氣傳動控制有關(guān)的問題。驅(qū)動電動機、電力拖動、繼電器接觸器控制、可編程序控制器、電力電子技術(shù)知識都集中在這一門課程中。機電傳動控制課程的任務(wù)是使學(xué)生了解機電傳動控制的一般知識，學(xué)會電機、電器、電子器件及可編程序控制器的工作原理及使用方法，掌握常用的開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、特點、性能及應(yīng)用場所，了解最新控制技術(shù)在機械設(shè)備中的應(yīng)用。
本書根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》并參考普通高等學(xué)校本科工程教育認證標準，按照減少學(xué)時、強調(diào)基本方法、注重提高學(xué)生處理復(fù)雜工程問題能力的原則進行編寫。
本書主要特點如下：
① 從最基本的物理學(xué)原理和力學(xué)分析方法出發(fā)，推導(dǎo)機電傳動系統(tǒng)動力學(xué)方程，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴密的邏輯思維習(xí)慣和敢于挑戰(zhàn)、勇于創(chuàng)新的思想理念，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。
② 充實機電傳動控制系統(tǒng)重要的先進技術(shù)和代表機電傳動控制的發(fā)展水平與發(fā)展方向的內(nèi)容，具體體現(xiàn)在增加機電傳動控制系統(tǒng)的雙閉環(huán)、三閉環(huán)控制知識，為后續(xù)機器人課程、數(shù)控技術(shù)課程，特別是其中的多坐標聯(lián)動軌跡控制打下基礎(chǔ)；順應(yīng)新工科教學(xué)改革的大方向和工程教育專業(yè)認證精簡理論學(xué)時的特殊要求，精簡步進電機及其控制系統(tǒng)的內(nèi)容，注重基本原理。
③ 優(yōu)化繼電器接觸器控制系統(tǒng)與可編程控制器的內(nèi)容，強調(diào)基本的設(shè)計方法，歸納總結(jié)這兩種系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別與設(shè)計過程遵循的共同規(guī)律。
④ 本書的內(nèi)容已制作成用于多媒體教學(xué)的PPT課件，如有需要，請發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取，或登錄www.cipedu.com.cn免費下載。
本書可作為高等院校機械設(shè)計制造及其自動化、機械電子工程、車輛工程專業(yè)及高職、電大、函大、網(wǎng)大學(xué)生和其他機械類與相近專業(yè)教材，亦可供從事機電一體化工作的工程技術(shù)人員參考。為方便學(xué)習(xí)，書末附有各章節(jié)部分習(xí)題的求解參考。
鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院李偉、李瑞芳和鄭州科技學(xué)院趙紀國是本書的主編，負責(zé)全書的統(tǒng)編和定稿。鄭州科技學(xué)院趙紀國負責(zé)第1章～第3章和附錄的編寫；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院王國虎主要負責(zé)第4章、第5章的編寫；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院田彥彥主要負責(zé)第6章、第7章的編寫；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院張翠杰主要負責(zé)第8章、第9章的編寫；鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院許洋洋、王婷對本書提出了許多寶貴意見，促進了本書的修改。
限于編者水平，書中難免有不足之處，懇請批評指正。
編者
2019年6月
第1章緒論001
1.1機電傳動控制系統(tǒng)的組成001
1.2機電傳動控制的發(fā)展概況002
1.3課程的性質(zhì)和任務(wù)003
習(xí)題003
第2章機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)004
2.1單軸機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程004
2.2多軸機電傳動系統(tǒng)的分析方法006
2.2.1研究對象的確定006
2.2.2受力分析007
2.2.3多軸機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程008
2.3機電傳動系統(tǒng)的負載特性010
2.4機電傳動控制系統(tǒng)的過渡過程011
2.5機電傳動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件014
習(xí)題015
第3章直流電機的工作原理及特性017
3.1直流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理017
3.1.1直流電機的基本工作原理017
3.1.2直流電機的基本結(jié)構(gòu)019
3.2直流電機的基本方程021
3.2.1直流電機的勵磁方式021
3.2.2直流發(fā)電機的基本方程022
3.2.3直流電動機的基本方程023
3.3直流電動機的機械特性024
3.3.1直流電動機的固有機械特性024
3.3.2直流電動機的人為機械特性025
3.4他勵直流電動機的啟動特性026
3.5他勵直流電動機的調(diào)速特性027
3.5.1改變電樞電路外串電阻028
3.5.2改變電動機供電電壓029
3.5.3改變電動機主磁通029
3.6他勵直流電動機的制動特性029
3.6.1回饋制動030
3.6.2反接制動031
3.6.3能耗制動032
習(xí)題034
第4章交流電動機的工作原理及特性035
4.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理035
4.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)035
4.1.2三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場036
4.1.3三相異步電動機的工作原理039
4.2三相異步電動機的額定參數(shù)040
4.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性042
4.3.1三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路042
4.3.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩045
4.3.3三相異步電動機的機械特性046
4.4三相異步電動機的啟動特性049
4.4.1鼠籠式異步電動機的啟動方法049
4.4.2線繞式異步電動機的啟動方法052
4.5三相異步電動機的調(diào)速方法與特性054
4.5.1調(diào)壓調(diào)速054
4.5.2轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速055
4.5.3改變極對數(shù)調(diào)速055
4.5.4變頻調(diào)速055
習(xí)題056
第5章控制電動機057
5.1步進電動機057
5.1.1步進電動機的分類與工作原理057
5.1.2步進電動機的特點061
5.2直流伺服電動機062
5.3交流伺服電動機062
5.3.1交流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)063
5.3.2無刷直流電動機063
5.3.3正弦波永磁同步電動機065
5.4直線電動機066
5.4.1直線異步電動機的結(jié)構(gòu)066
5.4.2直線異步電動機的工作原理067
5.4.3直線電動機的特點及應(yīng)用068
習(xí)題068
第6章繼電接觸器控制070
6.1常用低壓電器070
6.1.1接觸器072
6.1.2繼電器075
6.1.3保護電器079
6.1.4主令電器080
6.2電氣原理圖083
6.2.1電氣原理圖中的圖形符號和文字符號083
6.2.2電氣原理圖的繪制原則085
6.3基本控制線路086
6.3.1異步電動機的啟動控制電路086
6.3.2異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路089
6.3.3異步電動機的制動控制電路091
6.3.4其他控制電路093
6.4繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計094
6.4.1繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則094
6.4.2電氣控制線路設(shè)計方法舉例095
習(xí)題096
第7章可編程控制器098
7.1可編程控制器基礎(chǔ)098
7.1.1PLC的產(chǎn)生和發(fā)展098
7.1.2PLC的基本組成100
7.1.3PLC的分類101
7.1.4PLC的編程語言102
7.1.5PLC的工作過程103
7.2PLC的編程等效元件104
7.3基本指令107
7.4梯形圖設(shè)計113
7.4.1梯形圖程序設(shè)計規(guī)則與方法113
7.4.2繼電接觸器控制電路與梯形圖程序設(shè)計比較115
7.4.3PLC應(yīng)用舉例116
7.5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進指令121
7.6功能指令130
7.6.1功能指令的表達形式130
7.6.2數(shù)據(jù)長度130
7.6.3指令執(zhí)行方式131
7.6.4功能指令簡介131
習(xí)題137
第8章電力電子器件139
8.1電力半導(dǎo)體器件139
8.1.1晶閘管139
8.1.2晶體管146
8.1.3電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展現(xiàn)況146
8.2可控整流電路148
8.2.1單相半波可控整流電路148
8.2.2單相橋式可控整流電路150
8.2.3三相可控整流電路155
8.3斬波電路與PWM技術(shù) 160
8.3.1斬波電路的分類160
8.3.2PWM技術(shù)166
8.4電力半導(dǎo)體器件的驅(qū)動167
8.4.1晶閘管的觸發(fā)電路168
8.4.2典型全控型器件的驅(qū)動電路169
習(xí)題171
第9章機電傳動的閉環(huán)控制系統(tǒng)173
9.1機電傳動控制系統(tǒng)的分類173
9.2按靜態(tài)誤差分類的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)173
9.2.1有靜差調(diào)速系統(tǒng)174
9.2.2無靜差調(diào)速系統(tǒng)183
9.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)185
9.3.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成185
9.3.2轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)分析186
9.4直流脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)（PWM系統(tǒng)）188
9.4.1晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的基本工作原理188
9.4.2晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主要特點189
9.4.3晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的組成189
9.4.4晶體管脈寬調(diào)速系統(tǒng)的分析194
9.5計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)195
9.5.1用微機取代ASR、ACR兩個電子調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)196
9.5.2保留ASR、ACR兩個電子調(diào)節(jié)器的微機控制系統(tǒng)196
9.5.3微機控制的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)197
9.5.4微機控制的多閉環(huán)系統(tǒng)198
9.5.5數(shù)字伺服系統(tǒng)199
習(xí)題201
習(xí)題參考答案203
附錄1電氣圖用文字符號和圖形符號227
附錄2常用電器元件主要技術(shù)數(shù)據(jù)232
參考文獻235
書單推薦
