本书是根据1988年全国高等工业学校工业电气自动化专业教学指导委员会沈阳会议的决定编写的，也是1981年机械工业出版社出版的高等学校试用教材《自动控制系统》的修订书，内容包括直流和交流拖动控制系统。 本书继承了原《自动控制系统》教材的特点，遵循理论和实际相结合的原则，应用自动控制理论解决系统的分析和设计问题，以系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高地循序深入，主要讲述系统的静、动态性能和设计方法。

1981年机械工业出版社出版的高等学校试用教材《自动控制系统》已在国内使用了10年，得到了广大教师、同学和工程技术人员的充分肯定，也提出了不少宝贵的意见。与此同时，电力拖动控制技术发展迅速，可控关断的电力电子器件和由它实现的斩波与PWM技术正在中、小功率的直流拖动控制系统中逐步替代着晶闸管和相控整流的位置，各种交流电机调速系统和随动系统已经得到普遍应用而且还在日新月异地发展，微机数字控制系统已经日臻完善并开拓了变结构控制、自适应控制、自诊断技术等模拟系统难以达到的领域。因此，重新编写教材是十分必要的。鉴于“自动控制系统”范围很广，这门课程实际上只针对电力拖动的运动控制，所以本教材改用《电力拖动自动控制系统》这一名称。 1988年9月全国高等工业学校工业电气自动化专业教学指导委员会沈阳会议决定组织编写交直流拖动控制系统合在一起的新教材，并组成了以哈尔滨工业大学赵昌颖教授为首的评选组在全国范围内征稿。经投标和评选，1989年5月确定由我主编这本教材。经协商，决定请东南大学赵家璧教授主审。 电力拖动自动控制系统种类很多，如果面面俱到，势必形成繁琐的罗列，这是一般专业课程易犯的通病。本书继承了原《自动控制系统》教材的特点，遵循理论和实际相结合的原则，应用自动控制理论解决系统的分析和设计问题，以系统的控制规律为主线，由简人繁、由低及高地循序深入，主要讲授系统的静、动态性能和设计方法。关于具体的控制线路，限于课程学时和教材篇幅，只得割爱，而留给与本教材配合出版的《电力拖动自动控制系统习题例题集》中介绍。同时，正由于有这本辅助教材，本书中不再给出习题和思考题。 与原《自动控制系统》教材相比，本书主要改动和更新的内容如下： (1)仍以直流调速系统作为本书的基本内容，保留单闭环、多环、可逆系统的体系，加强对控制规律的提炼和阐述。取消原书第五章“电力拖动自动控制系统的工程设计方法”，将其动态设计内容分别纳入有关章节，对于调节器的工程设计方法则集中在第二章中介绍。 (2)增设采用电力晶体管(GTR)的直流脉宽调速系统一章。 (3)保留位置随动系统一章，改变其编写体系，着重介绍位置检测器、稳态误差分析和动态校正。 (4)第二篇专述交流调速系统，其体系和直流系统一样，以分析系统的工作原理、阐明控制规律、静动态分析和设计为主。异步电动机调速系统按照对转差功率的处理分成三种类型，分别以变压调速、变压变频调速和串级调速为代表，分三章叙述。另外单设一章介绍同步电动机的变频调速系统。 (5)异步电动机变压变频调速系统一章是交流调速的重点，着重于控制系统的分析和设计。对于变频器只作简要的概述，阐明其特点，仅对SPWM逆变器稍加详细分析，至于波形分析等细节以在“变流技术”课程中学习为宜。异步电机的非线性、多变量数学模型是很重要的内容，应该透彻地理解其性质，但由于问题比较复杂，考虑到学生的认识过程，不宜在该章一开始就介绍，因此放在“转差频率控制系统”后面推出，这时学生已经有更清楚地了解动态数学模型的要求，提出这个问题就比较适时。至于动态设计，仍以简化成近似的线性单变量结构图后采用工程设计方法进行设计为主，而把应用现代多变量系统理论的设计方法留给研究生课程。 (6)取消原书第六章“电力拖动自动控制系统中的一些非线性问题”。 (7>微机数字控制技术是近代自动控制系统的主要方向，本应进行认真的探讨。鉴于各校本专业大部分设有“计算机控制技术”课，着重讲授微机应用。为避免重复，本课不再涉及。 本书按讲课70学时编写，由陈伯时主编，其中第七章的§7—3和第八章由上海交通大学陈敏逊教授编写，第三章和第五章由上海工业大学倪国宗副教授编写，其余各章、节均由陈伯时编写，倪国宗负责全书插图的绘制。清华大学韩曾晋教授曾参加编写《自动控制系统》一书，对本书自然有其不可磨灭的贡献，沈锡臣同志为本书第五章提供了原始资料，在此谨致衷心的谢意。 由于本人水平有限，错误或不当之处在所难免，殷切期望读者批评指正。

第一篇 直流调速系统和随动系统
第一章 闭环控制的直流调速系统
§1-1 直流调速系统用的可控直流电源
一、放置变流机组
二、静止可控整流器
三、直流斩波器和脉宽调制变换器
§1-2 晶闸管-电动机系统的特殊问题
一、触发脉冲相位控制
二、电流脉动的影响及其抑制措施
三、电流波形的连续和断续
四、晶闸管-电动机系统的机械特性
§1-3 反馈控制闭环调速系统的稳态分析和设计
一、转速控制的要求和调速指标
二、开环调速系统的性能和存在的问题
三、闭环调速系统的组成及其静特性
四、开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较
五、反馈控制规律
六、反馈控制调速系统的主要部件和稳态参数计算
七、限流保护——电流截止负反馈
八、小结
§1-4 反馈控制闭环调速系统的动态分析和设计
一、反馈控制闭环调速系统的动态数学模型
二、稳定条件
三、动态校正——PI调节器设计
四、小结
§1-5 无静差调速系统和积分、比例积分控制规律
一、积分调节器和积分控制规律
二、比例积分控制规律
三、稳态抗扰误差分析
四、无静差调速系统举例及稳态参数计算
§1-6 电压反馈电流补偿控制的调速系统
一、电压负反馈调速系统
二、电流正反馈和补偿控制规律
三、电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定条件
第二章 多环控制的直流调速系统
§2-1 转速、电流双闭环调速系统及其静特性
一、问题的提出
二、转速、电流双闭环调速系统的组成
三、稳态结构图和静特性
四、各变量的稳态工作点和稳态参数计算
§2-2 双闭环调速系统的动态性能
一、动态数学模型
二、起动过程分析
三、动态性能和两个调节器的作用
四、调节器的设计问题
§2-3 调节器的工程设计方法
一、工程设计方法的基本思路
二、典型系统
三、控制系统的动态性能指标
四、典型Ⅰ型系统参数和性能指标的关系
五、典型Ⅱ型系统参数和性能指标的关系
六、调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化
七、调节器最佳整定设计法
§2-4 按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器
一、电流调节器的设计
二、转速调节器的设计
三、转速调节器退饱和时速超调量的计算
四、设计举例
§2-5 转速超调的抑制——转速微分负反馈
一、问题的提出
二、带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理
三、退饱和时间和退饱和转速
四、转速微分反馈参数的工程设计方法
五、带转速微分负反馈双闭环调速系统的抗扰性能
六、小结
§2-6 三环调速系统
一、带电流变化率内环的三环调速系统
二、带电压内环的三环调速系统
§2-7 弱磁控制的直流调速系统
一、电枢电压与励磁配合控制
二、非独立控制励磁的调速系统
第三章 可逆调速系统
§3-1 晶闸管——电动机系统的可逆线路
一、电枢反接可逆线路
二、励磁反接可逆线路
§3-2 晶闸管——电动机系统的回馈制动
一、晶闸管装置的整流和逆变状态
二、电动机的发电回馈制动
三、如何在V-M系统中实现发电回馈制动
§3-3 两组晶闸管可逆线路中的环流
一、环流及其种类
二、直流平均环流与配合控制
三、瞬时脉动环流及其抑制
§3-4 有环流可逆调速系统
一、α=β配合控制的有环流可逆调速系统
二、制动过程分析
三、可控环流的可逆调速系统
§3-5 无环流可逆调速系统
一、罗辑控制的无环流可逆调速系统
二、错位控制的无环流可逆调速系统
第四章 直流脉宽调速系统
§4-1 脉宽调制变换器
一、不可逆PWM变换器
二、可逆PWM变换器
§4-2 脉宽调速系统的开环机械特性
§4-3 脉宽调速系统的控制电路
一、脉宽调制器
二、逻辑延时环节
三、基极驱动器
§4-4 晶体管脉宽调速系统的特殊问题
一、电流脉动量和转速脉动量
二、脉宽调制器和PWM变换器的传递函数
三、电力晶体管的安全工作区和缓冲电路
四、电力晶体管的开关过程、开关损耗和最佳开关频率
五、泵升电压限制电路
第五章 位置随动系统
§5-1 位置随动系统概述
一、位置随动系统的应用
二、位置随动系统的主要组成部件及其工作原理
三、位置随动系统与调速系统的比较
四、位置随动系统的分类
§5-2 位置信号的检测
一、自整角机（BS）
二、放置变压器（BR）
三、感应同步器（BIS）
§5-3 自整角机位置随动系统及其设计
一、自整角机位置随动系统的组成和数学模型
二、位置随动系统的稳态误差分析及参数计算
三、位置随动系统的动态校正
四、小结
第二篇 交流调速系统
第六章 交流调速系统的基本类型和交流变压调速系统
§6-1 交流调速的基本类型
§6-2 闭环控制的交流变压调速系统——一种转差功率消耗型调速系统
一、异步电动机改变电压时的机械特性
二、闭环控制的变压调速系统及其静特性
三、近似的动态结构图
第七章 异步电动机变压变频调速系统（VVVF系统）——转差功率不变型的调速系统
§7-1 变频调速的基本控制方式
一、基频以下调速
二、基频以上调速
§7-2 静止式变频装置
一、间接变频装置（交-直-交变频装置）
二、直接变频装置（交-交变频装置）
三、电压源和电流源变频器
§7-3 正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器
一、SPWM逆变器的工作原理
二、SPWM逆变器的同步调制和异步调制
三、SPWM的控制模式及其实现
四、高开关频率的电流滞环控制SPWM逆变器
§7-4 异步电动机电压、频率协调控制的稳态机械特性
一、恒压恒频时异步电动机的机械特性
二、电压、频率协调控制下的机械特性
三、小结
§7-5 转速开环、恒压频比控制的变频调速系统
一、转速开环的交-直-交电压源变频调速系统
二、转速开环的交-直-交电流源变频调速系统
§7-6 转速闭环、转差频率控制的变频调速系统
一、转差频率控制的基本概念
二、转差频率控制规律
三、转差频率控制的变频调速系统
四、优点与不足
五、近似动态结构图
§7-7 异步电动机的多变量数学模型和坐标变换
一、异步电动机动态数学模型的性质
二、三相异步电动机的多变量数学模型
三、坐标变换和变换阵
四、异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型
五、异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型
六、异步电动机在二相同步旋转坐标系上的数学模型
七、异步电动机在二相同步旋转坐标系上按转子磁场定向的数学模型——M、T坐标系数学模型
八、小结
§7-8 矢量控制的变频调速系统
一、异步电机的坐标变换结构图和等效直流电机模型
二、矢量控制系统的构想
三、矢量控制基本方程式
四、磁链开环、转差型矢量控制的交-直-交电流源变频调速系统
五、转子磁链观测模型
六、转速、磁链闭环控制的电流滞环型PWM变频调速系统
七、矢量控制系统中调节器的设计问题
第八章 绕线转子异步电动机串级调速系统——转差功率回馈型的调速系统
§8-1 串级调速原理及其基本类型
一、异步电动机转子附加电动势时的工作
二、附加电动势的获得与电气串级调速系统
三、串级调速系统的其它类型
§8-2 串级调速系统性能的讨论
一、串级调速机械特性
二、逆变变压器
三、串级调速装置的容量
四、串级调速系统的效率
§8-3 异步电动机在串级调速工作时的机械特性
一、异步电动机转子整流电路的电压与电流
二、异步电动机在串级调速时的电磁转矩
三、异步电动机在串级调速工作时的机械特性方程式
§8-4 具有双闭环控制的串级调速系统
一、闭环控制系统的组成
二、串级调速系统的动态数学模型
三、调速系统调节器参数的确定
§8-5 超同步串级调速系统
一、超同步串级调速工作原理
二、超同步串级调速系统的再生制动工作
§8-6 串级调速系统的几个特殊问题
一、串级调速系统的功率因数及其改善途径
二、串级调速系统的控制方式
第九章 同步电动机的变频调速系统
§9-1 同步电动机的变频调速
§9-2 他控变频同步电动机调速系统和矢量控制
一、转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统
二、由交-交变频器供电的大型低速同步电动机调速系统
三、同步电动机的矢量控制系统
四、同步电动机的多变量数学模型
§9-3 自控变频同步电动机（无换向器电机）调速系统
一、工作原理
二、控制系统
附录
1 二阶系统的动态性能指标
2 典型Ⅱ型系统
参考文献