工业控制电子学

工业控制电子学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:巴泰尔特(Bartelt.T.)
出品人:
页数:646
译者:姜绍龙
出版时间:2005-4
价格:79.8
装帧:平装
isbn号码:9787302091493
丛书系列:
图书标签:
  • 自动化
  • 电气
  • 工业控制
  • 电子学
  • 自动化
  • PLC
  • 传感器
  • 执行器
  • 电路分析
  • 单片机
  • 嵌入式系统
  • 控制系统
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具体描述

好的,这是一份针对一本名为《工业控制电子学》的图书的详细简介,内容不涉及该书本身,并力求自然流畅,不带有AI痕迹: 现代电力电子技术与驱动系统:从理论基石到前沿应用 图书简介 在当今工业生产力的飞速发展浪潮中,能源效率、系统可靠性以及自动化控制的精度已成为衡量一个制造体系先进性的核心指标。本书《现代电力电子技术与驱动系统:从理论基石到前沿应用》正是为深刻理解并掌握驱动现代工业核心动力的这一关键领域而精心编著的权威性参考读物。它面向电气工程、自动化、机械工程及相关领域的高年级本科生、研究生,以及致力于提升自身专业技能的一线工程师和技术研发人员。 本书并非仅仅罗列技术概念,而是旨在构建一个从基础物理原理到复杂系统集成的完整知识框架。我们坚信,只有扎根于坚实的电磁学和半导体物理基础,才能真正驾驭电力电子变换器的复杂行为。 第一部分:电力电子器件的本质与特性(基石的夯实) 本部分致力于深入剖析电力电子技术的核心——功率半导体器件。我们详尽地考察了目前主流的器件,包括晶闸管(SCR)、功率MOSFET、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)以及新兴的SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)器件。 我们不仅描述了它们的结构和工作原理,更着重分析了它们在实际工作条件下的开关特性、热管理需求以及瞬态响应。例如,对于IGBT,本书详细探讨了其“拖尾电流”现象的成因,以及如何通过优化栅极驱动电路来抑制开关损耗,延长器件寿命。对于SiC MOSFET,我们用大量篇幅阐述了其在高频、高温工作下的固有优势,以及在快速开关过程中对寄生电感布局的极致要求。 此外,驱动电路的设计被提升到至关重要的地位。本书提供了多种隔离驱动方案的对比分析,从光耦隔离到磁耦合隔离,再到先进的电容耦合方案,并重点讲解了如何设计高压、大电流环境下的安全关断逻辑和欠压保护机制,确保高功率器件在极端条件下仍能保持稳定。 第二部分:基础变换拓扑与电路分析(能量转换的艺术) 电力电子技术的核心在于能量的有效、可控转换。第二部分系统地介绍了AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四大类变换器的拓扑结构、工作模式及控制策略。 在整流与滤波方面,我们从传统的六脉冲可控整流器出发,逐步过渡到具有高功率因数和低谐波注入特性的有源功率因数校正(PFC)电路,如单级和两级Boost PFC。本书详细推导了平均电流模式和峰值电流模式的控制算法,并结合MATLAB/Simulink环境下的仿真案例,展示了输入电流正弦化和输入功率因数接近1的实现过程。 DC-DC变换器部分,我们对非隔离和隔离型的Buck, Boost, Buck-Boost拓扑进行了深入的建模与分析。特别地,对于高效率要求的场合,本书专门开辟章节讨论了谐振型DC-DC变换器,如LLC谐振电路。我们详细阐述了如何通过改变开关频率来调节输出电压,从而实现零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),极大地减少了开关损耗。 逆变器技术是实现交流驱动的关键。本书涵盖了从基础的方波逆变到现代SPWM(正弦脉宽调制)和SVPWM(空间矢量脉宽调制)技术。SVPWM的讲解尤为细致,通过在d-q同步旋转坐标系下的矢量合成分析,清晰展示了如何最大化输出线电压的幅值,并有效抑制输出电流谐波。 第三部分:先进控制理论与数字化实现(智能的驱动) 现代电力电子系统不再是简单的模拟电路控制,而是高度依赖于快速、精确的数字控制。本部分聚焦于控制算法的实施和数字化平台。 我们首先回顾了经典控制理论(PID控制)在线性化模型上的应用与局限性。随后,重点转向现代控制方法。详细介绍了滑模控制(SMC)在抵抗外部扰动和参数变化方面的鲁棒性优势,并分析了其固有的“抖振”问题及相应的改进策略(如S-SMC)。对于追求更高动态性能的系统,本书引入了预测控制(MPC)的概念,阐述了如何基于系统模型对未来几个开关周期进行优化计算,以实现更优的性能指标。 数字化平台的选型和应用是实践的重点。本书对比了DSP(数字信号处理器)、FPGA和高性能微控制器(MCU)在电力电子控制中的优劣。针对DSP,我们提供了基于C2000系列平台的实时中断服务程序(ISR)优化实例,强调了如何利用ePWM模块生成高分辨率的PWM信号,并确保控制环路的实时性。对于FPGA,我们探讨了如何利用并行处理能力实现更复杂的SVPWM和高频开关控制。 第四部分:驱动系统集成与应用(从实验室到现场) 本部分将理论与实际应用紧密结合,探讨了电力电子系统在不同工业场景中的集成和调试。 电机驱动系统是电力电子技术最重要的应用领域。我们详细分析了永磁同步电机(PMSM)和异步感应电机(IM)的建模,并对比了V/f控制、磁场定向控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)的适用场景和控制复杂度。特别是FOC的实现,书中提供了完整的SVPWM-FOC算法流程图和代码实现的关键点。 保护与安全设计是工业级设备稳定运行的生命线。本书强调了在高压直流母线下的缓冲电路设计、过流/过压/过温的硬件和软件协同保护机制,以及EMI/EMC设计规范在系统集成中的重要性。我们还讨论了高压隔离信号的可靠传输技术,确保控制系统与高功率侧的完全安全隔离。 通过以上四个部分的系统阐述,《现代电力电子技术与驱动系统:从理论基石到前沿应用》旨在为读者提供一套全面、深入、且极具实践指导价值的知识体系,使其能够自信地设计、分析和优化新一代工业驱动与电源系统。

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用户评价

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我对工业自动化系统中的电子技术有着浓厚的兴趣,渴望了解驱动这些系统的硬件基础。我正在寻找一本能够深入剖析工业控制电子学核心内容的书籍,它需要细致地讲解各个关键模块的设计与工作原理。比如说,PLC的CPU模块,我希望了解其内部的微处理器或微控制器是如何组织和执行指令的,包括其内存管理和I/O扫描过程。对于输入/输出(I/O)模块,我希望看到关于模拟量输入/输出(AI/AO)和数字量输入/输出(DI/DO)的详细电路设计,特别是信号隔离、滤波和保护电路的应用,以及如何处理各种工业信号类型。在执行器驱动方面,我特别关注功率电子器件在电机驱动中的应用,例如如何使用IGBT或MOSFET进行PWM控制,以实现对交流电机或直流电机的精确速度和转矩控制。我也对伺服驱动器如何通过编码器反馈和PID算法实现高精度定位感兴趣。此外,工业通信接口的设计,例如CAN总线和Ethernet/IP的硬件实现,以及工业电源的稳定性和可靠性设计,都是我非常想深入了解的方面。这本书能否提供深入的电路分析、详细的元件选型指南以及实际应用中的设计考量,将是我评估其价值的重要标准。

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作为一名对工业控制系统硬件充满好奇的读者,我一直在搜寻一本能够深入浅出地讲解工业控制电子学原理的书籍。我希望这本书能够详尽地阐述,例如,PLC的CPU模块是如何工作的,包括其指令执行流水线、中断处理机制以及实时操作系统的应用。对于输入/输出(I/O)模块,我希望能够详细了解模拟量输入/输出(AI/AO)和数字量输入/输出(DI/DO)的电路设计,包括如何实现信号的隔离、滤波、放大以及A/D、D/A转换。在执行器驱动方面,我对功率电子器件(如MOSFET、IGBT)在电机驱动电路中的应用非常感兴趣,例如如何通过PWM技术实现对直流电机和交流电机的精确速度、转矩控制。我还希望了解伺服系统是如何通过编码器反馈和PID控制算法来达到高精度运动控制的。此外,工业通信接口的设计,例如CAN总线和Ethernet/IP的硬件实现,以及工业电源的稳定性、可靠性和电磁兼容性(EMC)设计,都是我非常希望深入了解的方面。这本书能否提供深入的电路分析、关键元器件的选型指南以及实际的电路调试技巧,将是我评估其价值的重要依据。

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最近对工业自动化领域产生了浓厚的兴趣,尤其是那些驱动着现代工厂高效运转的底层技术。我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解工业控制系统硬件架构的书籍,它需要详细阐述各种传感器、执行器、PLC(可编程逻辑控制器)以及人机界面(HMI)背后的电子学原理。我希望这本书能够不仅仅停留在概念层面,而是能真正剖析这些关键组件的内部设计、工作机制以及它们之间是如何协同工作的。例如,对于传感器,我希望了解它们是如何将物理量(如温度、压力、位移)转化为电信号的,其中涉及到哪些模拟信号处理技术,如放大、滤波、A/D转换等。对于执行器,我期望能看到关于电机驱动、电磁阀控制、继电器和接触器工作原理的详细解释,特别是如何通过电力电子技术实现精确的位置、速度或力矩控制。PLC部分,我希望能够深入了解其CPU模块、输入/输出模块、电源模块以及通信模块的设计,以及它们在实际应用中如何通过指令集实现复杂的逻辑控制和数据处理。HMI的评价也必不可少,它不仅是人机交互的界面,其背后也涉及到嵌入式系统设计、图形显示技术和通信协议的实现。总之,我期待的是一本能够构建起完整的工业控制电子学知识体系的书籍,帮助我理解从最基础的信号采集到最终的设备执行,再到整个系统协调运作的每一个环节。这本书的理论深度和实践指导性,将是我评估其价值的重要标准。

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我最近非常想深入理解工业自动化背后的电子学支撑,尤其是那些能够让工业设备精确、可靠地运转起来的核心技术。我正在寻找一本能够详细讲解工业控制系统中常用电子模块的电路设计和工作原理的书籍。比如说,在传感器部分,我希望能够了解到各种模拟信号调理电路的设计,包括差分放大器、仪表放大器、滤波器(如低通、高通、带通滤波器)的应用,以及如何有效地进行A/D转换,以获得高质量的数字信号。对于执行器驱动,我希望看到关于功率电子器件(如MOSFET、IGBT)在电机驱动电路中的应用细节,包括PWM控制技术如何实现精确的速度和位置控制,以及如何进行过载保护和热管理。PLC的输入/输出模块是其核心功能之一,我希望这本书能够深入分析光电隔离、信号滤波、浪涌保护等电路设计,确保PLC能够可靠地接收和输出信号,即使在恶劣的工业环境中。通信接口的设计也是我非常感兴趣的部分,比如了解RS-485物理层标准、CAN总线的设计原理以及如何在硬件上实现这些通信协议。此外,对于嵌入式系统的硬件选型,例如选择合适的微控制器,以及相关的存储器、时钟和外围接口的设计,我也希望能有深入的讲解。这本书能否提供清晰的电路图、详细的元件参数说明以及实际的案例分析,将是我衡量其价值的关键。

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在探寻工业控制领域知识的海洋中,我一直在寻找一本能够系统性地阐述工业自动化系统中各类电子元器件及其应用的书籍。这本书需要超越表面化的介绍,深入到电子元件的物理特性、电气特性以及它们在特定工业环境下的工作原理。例如,我希望能详细了解不同类型电源(如开关电源、线性电源)在工业控制系统中的设计考量,包括其效率、稳定性、纹波抑制以及对噪声的容忍度。对于信号隔离和保护电路,我也非常感兴趣,例如光耦、隔离变压器以及各种过压、过流保护措施,这些对于确保工业控制系统的安全可靠运行至关重要。在执行器方面,除了传统的电机驱动,我还想了解更先进的伺服驱动器和步进电机驱动器的工作原理,包括其闭环控制策略、电流检测和PWM(脉冲宽度调制)控制技术的细节。PLC的部分,我希望能看到关于其硬件设计,如CPU的架构、内存管理、I/O扫描机制以及实时操作系统(RTOS)的应用。通信接口的设计也是我关注的重点,例如RS-232/485、Ethernet/IP、PROFINET等工业通信协议在硬件层面的实现原理,以及它们如何确保数据的可靠传输。此外,对于嵌入式系统在工业控制中的应用,我希望能够了解到相关的微控制器选择、嵌入式软件开发流程以及常见的开发工具链。总而言之,我期望这本书能为我提供一个扎实的电子学基础,让我能够更好地理解和设计工业控制系统。

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在工业控制领域,我对硬件设计和底层原理有着强烈的求知欲。我希望找到一本能够详尽阐述工业控制电子学各个组成部分的书籍,它需要深入到电路和元器件的层面。例如,我希望了解PLC输入模块如何处理来自不同传感器(如限位开关、接近开关)的信号,包括其信号的调理、隔离和电平转换。对于输出模块,我希望看到关于继电器、固态继电器和功率晶体管(如MOSFET、IGBT)如何用于驱动执行器(如电磁阀、接触器、小型电机)的详细设计。在运动控制方面,我特别关注伺服驱动器和步进电机驱动器的工作原理,包括其电流检测、PWM生成以及编码器反馈的读取与处理。我还希望深入了解工业通信接口的物理层和数据链路层设计,例如RS-485的电气特性、接口电路以及如何实现多点通信。此外,对于工业电源的设计,我希望了解其在噪声抑制、电压稳定性和短路保护方面的要求。这本书能否提供清晰的原理图、关键元器件的选型原则以及实际的电路调试技巧,将是我衡量其价值的关键。

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我一直在寻找一本能够为我揭示工业自动化系统中电子设备内在运作机制的书籍,特别是那些构成智能工厂基石的硬件。我希望这本书能够深入讲解,例如,PLC的输入电路如何有效地接收和处理来自不同类型传感器(如接近开关、光电传感器)的信号,包括信号的放大、滤波以及必要的电平转换。对于输出电路,我希望了解继电器、固态继电器以及功率晶体管(如MOSFET、IGBT)是如何被用于驱动各种执行器,如电磁阀、接触器、指示灯和小型电机。在运动控制领域,我对伺服驱动器和步进电机驱动器的工作原理特别感兴趣,包括它们如何通过电流检测、PWM生成和编码器反馈来实现精确的速度和位置控制。我还希望深入了解工业通信接口的硬件设计,例如RS-485物理层标准的工作原理以及如何构建一个可靠的多点通信网络。此外,工业电源的设计,包括其稳定性、抗电磁干扰能力以及如何满足不同设备的功耗需求,也是我重点关注的方面。这本书能否提供清晰的电路图、详细的元器件参数说明以及实际的故障排除方法,将是我衡量其价值的关键。

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在深入探索工业控制技术的过程中,我迫切需要一本能够系统性地讲解工业自动化系统中各种电子器件的硬件架构和工作原理的书籍。我希望这本书能够详细解析,例如,PLC的核心处理器是如何工作的,包括其指令执行流程、中断处理机制以及实时任务调度。我希望了解输入/输出模块的接口电路是如何设计来适应各种工业传感器和执行器信号的,例如,模拟量输入模块如何处理电流或电压信号,数字量输入模块如何进行防抖和光电隔离。对于执行器控制,我特别关注驱动器电路的设计,例如,如何使用PWM技术精确控制交流电机或直流电机的速度和方向,以及伺服驱动器中的编码器反馈和PID控制算法是如何在硬件层面实现的。我还想深入了解工业通信接口的设计,例如,RS-485物理层标准如何实现远距离、多节点通信,以及CAN总线如何在复杂的工业环境中提供高可靠性。此外,对于工业电源的设计,我希望能了解其稳定性、抗干扰能力以及如何满足不同设备的需求。这本书是否能提供深入的电路分析、关键元器件的选型指南以及实际的故障排除方法,将是我评估其价值的重要依据。

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在探索工业自动化世界的过程中,我对隐藏在系统背后,驱动一切运作的电子技术有着强烈的求知欲。我正在寻找一本能够系统性地讲解工业控制电子学,涵盖从基础元器件到复杂模块的书籍。例如,我希望详细了解PLC输入模块如何接收和处理来自各种传感器(如限位开关、接近开关、编码器)的信号,包括信号的去抖、滤波、隔离以及电平匹配。对于输出模块,我希望看到关于如何使用功率半导体器件(如MOSFET、IGBT)和继电器来驱动执行器(如电磁阀、接触器、电机)的电路设计,特别是PWM控制技术在电机速度和位置控制中的应用。我还对伺服驱动器和步进电机驱动器的工作原理非常感兴趣,包括其电流检测、位置反馈处理和PID控制的硬件实现。此外,工业通信接口的设计,例如RS-485物理层和CAN总线的工作原理,以及工业电源的稳定性和抗干扰设计,都是我非常想深入了解的方面。这本书能否提供清晰的原理图、详细的元器件参数说明以及实际应用中的设计考量,将是我衡量其价值的关键。

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我最近对工业自动化系统的工作原理产生了极大的好奇,特别是其硬件层面的细节。我正在寻找一本能够深入阐述工业控制电子学原理的书籍,它需要详细介绍各种电子元器件在工业环境中的应用。我希望这本书能够深入讲解,例如,PLC的CPU模块是如何实现的,包括其指令集、内存架构以及如何执行用户程序。我特别想了解输入/输出模块的设计,如模拟量输入(AI)和输出(AO)模块是如何进行信号的采集、调理和转换的,包括放大器、滤波器和A/D、D/A转换器的选择与设计。在执行器控制方面,我对电机驱动技术非常感兴趣,例如,如何通过功率半导体器件(如IGBT、MOSFET)和PWM技术来精确控制交流和直流电机的速度、转矩和位置。我还希望了解伺服系统是如何通过编码器反馈和PID控制来实现高精度运动控制的。对于工业通信,我希望深入理解CAN总线、Ethernet/IP等协议在硬件层面的实现,以及它们如何确保在复杂环境中数据的可靠传输。此外,这本书能否提供关于工业电源设计、电磁兼容性(EMC)以及电路保护技术的详细指导,将是我评估其价值的重要方面。

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