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1、P1U1A Electrical Networks 第一部分第一单元课文A 电路 5. 参考译文 A 电路 电路或电网络由以某种方式连接的电阻器、电感器 和电容器等元件组成。如果网络不包含能源，如电池或发 电机，那么就被称作无源网络。换句话说，如果存在一 个或多个能源，那么组合的结果为有源网络。在研究电 网络的特性时，我们感兴趣的是确定电路中的电压和电 流。因为网络由无源电路元件组成，所以必须首先定义 这些元件的电特性。就电阻来说，电压-电流的关系由欧姆定律给出，欧 姆定律指出：电阻两端的电压等于电阻上流过的电流乘 以电阻值。在数学上表达为：u = iR (1-1A- 1)式中 u=电压，伏特
2、；i =电流，安培；R = 电阻，欧姆。纯电感电压由法拉第定律定义，法拉第定律指出： 电感两端的电压正比于流过电感的电流随时间的变化率 。因此可得到：P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件晶闸管图1-4A-2给出了晶闸管符号和它的伏安特性曲线。基 本 上，晶闸管是一个三结P-N-P-N 器件，器件内P-N-P 和N- P- N 两个三极管按正反馈方式连接。 晶闸管可阻断正向和反 向电压（对称阻断）。当阳极为 正时，晶闸管可由一个短暂的正门极电流脉冲触发导通； 但 晶闸管一旦导通，门极即失去控制晶闸管关断的能力。晶 闸 管也可由
3、阳极过电压、阳极电压的上升率（dv/dt）、结温 的 上升、PN结上的光照等产生误导通。P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件在门电流IG = 0时，如果将正向电压施加到晶闸管上， 由于中间结的阻断会产生漏电流；如果电压超过临界极限 （转折电压），晶闸管进入导通状态。随着门极控制电流 IG 的增加，正向转折电压随之减少，最后，当门极控制电流 IG= IG3时，整个正向阻断区消失，晶闸管的工作状态就和 二极管一样了。在晶闸管的门极出现一个最小电流，即阻 塞 电流，晶闸管将成功导通。 在导通期间，如果门极电流是零并且阳极电流降到临
4、界 极限值以下，称作维持电流，晶闸管转换到正向阻断状态 。 相对反向电压而言，晶闸管末端的P-N 结处于反向偏置状 态。现在的晶闸管具有大电压（数千伏）、大电流（数千 安）额定值。P1U4B Power Electronic Converters 第一部分第四单元课文B 电力电子变换器整流器整流器可将交流转换成直流。整流器可由二极管、可 控 硅、GTO、 IGBT、IGCT等组成。二极管和相控整流器是 电 力电子设备中份额最大的部分，它们的主要任务是与电力 系 统连接。由于器件开通时损耗低，且其开关损耗几乎可忽 略不计，故 该类整流器的效率很高，典型值约为98。但是，它们的 缺 点是在电力系统
5、中产生谐波，对其他用户产生供电质量问 题。此外，晶闸管变换器给电力系统提供了一个滞后的低 功 率因数负载。P1U5A Types of DC Motors 第一部分第五单元课文A 直流电机的分类复励式直流电动机图1-5A-4所示的复励式直流电动机有两个激磁绕组， 一 个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。这种电机综合 了 串励式电机和并励式电机的预期特性。复励式电动机有两 种 连接方法：累加与差动。累加复励式直流电动机的串联和 并 联绕组的激磁方向一致。差动直流电动机的串联和并联绕 组 的激磁方向相反。串联绕组的连接方法有两种。一种方法 称 为短并联（见图1-5A-4），这种方法是将并联绕组跨
6、接在 电 枢绕组两端。长并联方法是将并联绕组跨接在电枢绕组和 串 联绕组的两端（见图1-5A-4）。复励式电机具有类似于串励式电机的高转矩，同时也 具 有类似于复励式电机的优良的速度调节。因此，当既需要 良 好的转矩特性又需要良好的速度调节时可采用复励式直流 电 动机。复励式直流电动机的一个主要缺点是价格贵。 P1U5B Closed-loop Control of DC Drivers 第一部分第五单元课文B 直流传动的闭环控制因为速度控制回路和电流控制回路串联，因此内环电 流 控制也被称为串联控制。整体也被称为电流操纵控制。由 于 具有如下优势，其应用比限流控制更为普遍：1. 对于任何电源
7、电压扰动，提供更快的响应。这可通 过 考虑两个传动装置对于电源电压降低的响应来解释。电源 电 压的降低将减少电机电流和转矩。在限流控制中，由于电 机 转矩小于未改变的负载转矩，速度下降，造成的速度误差 通 过设置较小的整流器触发角达到原值。在内环电流控制的 情 况下，由于电源电压的降低，电机电流的减少将产生电流 误 差，改变整流器的触发角，使电枢电流返回到原值。现在 ， 暂态响应由电机的电时间常数控制，因为与机械时间常数 相 比，传动装置的电时间常数要小的多，所以对于电源电压 扰 动，内环电流控制将提供较快的响应。 P1U6A AC Machines 第一部分第六单元课文A 交流机转矩产生的原
8、理有点类似于感应电机。如图所示的同 步 电机是凸极式同步机，因为转子周围的气隙是不均匀的， 不 均匀的气隙在d 轴和q 轴上造成了不对称的磁阻。与其(凸 极 式同步机)对应的另一种电机是有均匀气隙的圆柱体形转子 结 构的电机(与异步机相似)，定义为隐极式同步电机。例如 ， 水电站使用的低速发电机是凸极同步机，而火力发电厂使 用 的高速发电机是隐极式同步机。除激磁绕组之外，转子通 常 有一个阻尼器，或叫阻尼绕组，它就像感应电机中短路的 鼠 笼棒。同步机更昂贵但效率也高一些。绕线式激磁绕组同 步 机通常用于大功率（数兆瓦）驱动。时变和时不变系统：一个时不变系统或静态系统， 其参数不随时间变化。当提
9、供一个输入时，时不变系统 的输出不依赖于时间。描述系统的微分方程的系数为常 数。如果有一个或多个参数随时间变化，则系统是时变 或非静态系统提供输入的时间必须已知，微分方程的系 数是随时间而变化的。P2U2A Stability and the Time Response 第二部分第二单元课文A 稳定性和时域响应5. 参考译文 A 稳定性和时域响应 简介连续系统或离散系统的稳定性是由其对输入或扰动的响 应决定的。直观地说，稳定系统是在没有外部激励时保持静 态或平衡的系统，如果去掉所有的激励，系统会返回到静止 状态。输出将经过一个过度过程，稳定在一个与输入一致或 由其决定的稳态。如果我们将同样的输
10、入加到一个不稳定系 统上，输出将不会稳定到稳态过程，它将无限制的增加，通 常为指数形式或增幅震荡。稳定性可以由连续系统的脉冲响应或离散系统的 Kronecker delta响应如下精确地定义：当时间趋近无穷时， 如果脉冲响应 B 稳态 稳态误差控制系统的设计目标是控制一个系统的动态性能，使之 响应于命令或扰动。设计者应充分了解稳态方程和误差在整 个过P2U2B Steady State 第二部分第二单元课文B 稳态程中的作用，同时也应知道它们在被控对象动态性能上的影 响。控制系统的精度是对系统跟随控制命令情况的衡量尺度 。它是一个重要的性能指标；一个导航系统，如果不能把航 天器置于合适的轨道上
11、，它的暂态响应再好也没用。精度通常是按可接受的对特定输入(Er)或扰动(Ed)的稳态 误差而定的。误差e(t)定义为期望输出值r(t)和实际输出值c(t) 的差。要注意，这里的误差并不一定是启动信号(t)，除非是 单位反馈系统。当系统的暂态结束后，误差e(t)成为稳态误 差ess。根据终值定理，时域中的稳态误差可写作下式：(2-2B-1)P2U3A The Root Locus 第二部分第三单元课文A 根轨迹5. 参考译文 A 根轨迹 简介控制系统三个基本的性能指标是稳定性、满意的稳态精 度和满意的暂态响应。如果已知系统的传递函数，劳斯-胡尔 维茨判据会告诉我们系统是否稳定。如果系统稳定，可以
12、确 定各种类型输入时系统的稳态精度。为了确定暂态响应的特 性，我们需要知道特征方程的根在s 平面上的位置。遗憾的 是，特征方程通常不能分解成因式并且是高阶的。根轨迹技术是一种当任意单一参数，如增益或时间常数 ，从零变到无穷时确定特征方程的根的位置的一种绘图方法 。因此，根轨迹不仅提供系统绝对稳定性而且提供稳定裕量 的信息，稳定裕量是描述暂态响应特性的另一种方法。如果 系统是不稳定的或暂态响应不令人满意，根轨迹给出可能改 进响应的方法并很方便地定性描述这些改进的效果。P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一单元课文A 计算机的结构与功能A 计算机的
13、结构与功能这一节介绍计算机的内部体系结构，描述了 指令如何存储和译码，并解释了指令执行周期怎样 分解成不同的部分。从最基本的水平来讲，计算机简单执行存储在 存储器中的二进制编码指令。这些指令按照二进制 编码数据来产生二进制编码结果。对于通用可编程 计算机，四个必要部件是存储器、中央处理单元（ CPU，或简称处理器），外部处理器总线，输入/输 出系统。 存储器储存指令和数据。CPU读取和解释指令，读每条指令所需的数据 ，执行指令所需的操作，将结果存回存储器。CPU 所需的操作之一是从外部设备读取或写入数据。这 利用输入/输出系统来实现。外部处理器总线是一套能在其他计算机部件之 间传送数据、地址和
14、控制信息的电导线。 图 3-1A-1 计算机的基本元件P3U1A Computer Structure and Function 第三部分第一单元课文A 计算机的结构与功能存储器中的指令存储器中的指令由CPU取来。除非发生程序转移，它们按在存储器中出现的顺序来执行。用二进制形 式所写的指令叫做机器语言指令。一种得到（指令）有效形式 的方法是将（这些）位分成段，如图3-4A-2所示。每一段都包含一个不同类型信息的代码。在简单的计算机中，每条指令可分为四段，每段有四位。每条指令包括操作代码（或操作码，每条指令有唯一的操作 码）、操作数地址、立即数、转换地址。P3U1A Computer Struc
15、ture and Function 第三部分第一单元课文A 计算机的结构与功能有一些处理器提供了可处理其他数据类型。例如单精度 浮点数据类（32位）和双精度浮点数据（64位）等的指令 。还有另一类的数据特征数据。通常也表示为8位。在 标准键盘上，每个计算机终端键和键的组合（例如shift和 control功能键）有定为美国信息交换标准码的7位码。存储器类型在数字控制系统的应用中，我们也关注不同 存储技术的特征。对主存储器来说，我们需用它临时存储信 息，并逐次地从不同单元写入或获得信息。这种类型的存储 器称作随机访问存储器（RAM）。在某些情况下，我们不 想让存储器中的信息丢失。因此我们愿使用特殊技术写入存 储器。如果写入只在物理改变连接时才能实现，那么这种存 储器称为只读存储器（ROM）。如果相互连接的模式可由 程序设定，那存储器叫做可编程只读存储器（PROM）。如 果需要实现改写的情况，我们有可擦的可编程只读存储器（ EPROM）。电可擦除的PROM缩写为EEPROM。P3U1B Fun
