运动控制系统

第1章 绪论1
1.1 运动控制研究的问题1
1.1.1 第一类运动控制问题1
1.1.2 第二类运动控制问题7
1.2 运动控制系统8
1.3 运动控制系统术语9
1.4 运动控制系统的发展历程与未来发展趋势10
1.5 本课程的主要内容和适用对象11
第2章 运动控制器技术13
2.1 运动控制系统简介13
2.1.1 运动控制系统的构成13
2.1.2 运动控制系统的任务13
2.2 运动控制器的基本原理14
2.2.1 运动控制器的构成14
2.2.2 轨迹生成器14
2.1.5 插补器23
2.1.6 控制回路34
2.3 运动控制器的硬件40
2.3.1 按照运动控制器核心器件的组成分类40
2.3.2 按照数据的传递形式分类45
2.4 运动控制器的软件47
2.4.1 运动控制器软件体系47
2.4.2 运动控制器的开发应用软件简介49
2.5 运动控制器设计要素52
2.6 运动控制器实例52
习题与思考题54
第3章 执行器技术55
3.1 执行器技术基础55
3.2 电动执行部件60
3.2.1 电动缸60
3.2.2 电动执行阀61
3.3 液压执行部件62
3.3.1 液压缸62
3.3.2 液压马达64
3.4 气动执行部件65
3.4.1 气缸65
3.4.2 气动马达66
3.4.3 控制回路67
3.5 新型执行器68
3.5.1 压电执行器68
3.5.2 形状记忆合金执行器69
3.5.3 电致聚合体执行器70
3.5.4 磁致伸缩执行器71
3.5.5 电、磁流变液体执行器72
习题与思考题78
第4章 直流电机控制技术79
4.1 直流电机调速概述79
4.1.1 直流电机调速的发展历程79
4.1.2 直流电机的调速方法80
4.1.3 直流电机PWM基本电路82
4.1.4 直流H型可逆PWM变换器—电机系统的能量回馈87
4.1.5 直流PWM调速系统的数学模型及机械特性87
4.1.6 调速系统性能指标88
4.1.7 开环调速系统的机械特性及性能指标89
4.2 闭环调速系统与调速控制器91
4.2.1 闭环调速系统91
4.2.2 调节器设计103
4.2.3 工程方法——典型系统问题111
4.2.4 直流电机调速系统控制器的数字仿真118
习题与思考题126
第5章 交流电机控制技术128
5.1 交流电机调速系统基本理论128
5.1.1 研究交流电机的解耦问题的必要性128
5.1.2 交流电机模型128
5.1.3 交流电机解耦分析133
5.1.4 交流电机在两相（α，β）静止坐标系下的数学模型135
5.1.5 交流电机在两相（d，q）旋转坐标系下的数学模型136
5.1.6 交流电机在两相（M，T）旋转坐标系下的数学模型136
5.2 标量控制137
5.2.1 电压频率协调控制的变频调速系统138
5.2.2 可控转差频率控制的变频调速系统140
5.3 矢量控制141
5.3.1 矢量控制概述141
5.3.2 磁通开环转差型矢量控制系统143
5.3.3 转子磁通观测模型144
5.3.4 速度、磁通闭环控制的矢量控制系统145
5.4 直接转矩控制145
5.5 变频器149
习题与思考题155
第6章 伺服电机控制技术157
6.1 伺服控制系统概述157
6.2 伺服控制系统的数学模型158
6.2.1 直流伺服控制系统的数学模型158
6.2.2 交流伺服控制系统的数学模型160
6.3 永磁同步电机交流伺服控制161
6.4 伺服控制系统的设计165
6.4.1 单环位置伺服控制系统设计165
6.4.2 双环伺服控制系统设计168
6.4.3 三环伺服控制系统设计170
6.4.4 PMSM伺服控制系统设计172
6.5 标准商用伺服驱动器应用简介175
习题与思考题188
第7章 检测技术189
7.1 直线位移检测189
7.1.1 光栅189
7.1.2 感应同步器192
7.1.3 磁栅式传感器194
7.2 角位移检测197
7.2.1 旋转变压器197
7.2.2 光电编码器199
7.3 速度、加速度检测200
7.3.1 直流测速发电机200
7.3.2 光电式速度传感器201
7.3.3 加速度传感器202
7.4 力、力矩检测203
7.4.1 测力传感器203
7.4.2 压力传感器204
7.4.3 力矩传感器206
7.4.4 力与力矩复合传感器207
习题与思考题208
第8章 运动控制系统应用实例210
8.1 高速电子锯210
8.2 胡萝卜汁的灌装213
8.3 点胶机218
8.4 包装生产线221
8.5 缠绕生产线224
8.6 恒压供水系统227
参考文献231