運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用

第1章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念1
1.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其組成1
1.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類2
1.3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)2
1.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3
1.3.2直流電動(dòng)機(jī)3
1.3.3交流異步電動(dòng)機(jī)4
1.3.4交流同步電動(dòng)機(jī)5
1.3.5無刷直流電動(dòng)機(jī)6
1.4運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械特性7
1.4.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)7
1.4.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中影響性能指標(biāo)的因素10
1.4.3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性11
1.5運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的歷史和發(fā)展19
思考題與習(xí)題20

第2章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制策略21
2.1直流調(diào)速系統(tǒng)V-M控制21
2.1.1直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型21
2.1.2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)24
2.1.3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)30
2.2直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)37
2.2.1工程設(shè)計(jì)任務(wù)37
2.2.2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)37
2.2.3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)38
2.2.4調(diào)節(jié)器工程設(shè)計(jì)44
2.3交流調(diào)速系統(tǒng)變壓變頻控制57
2.3.1變頻調(diào)速的本質(zhì)和意義57
2.3.2交流調(diào)速系統(tǒng)基本控制方式59
2.3.3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理61
2.4交流調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制62
2.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型62
2.4.2三相-兩相靜止坐標(biāo)變換（3s/2s變換）63
2.4.3兩相靜止兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換（2s/2r變換）64
2.4.4三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制65
2.5交流調(diào)速系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制67
2.5.1磁鏈與轉(zhuǎn)矩估計(jì)模塊68
2.5.2基于開關(guān)表的直接轉(zhuǎn)矩控制策略68
2.6位置伺服與多軸控制71
2.6.1單軸位置伺服系統(tǒng)71
2.6.2多軸運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)簡(jiǎn)介75
2.6.3多軸運(yùn)動(dòng)控制中的插補(bǔ)原理80
思考題與習(xí)題89

第3章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制91
3.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)傳感器概述91
3.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)及濾波技術(shù)92
3.2.1旋轉(zhuǎn)變壓器92
3.2.2光電編碼器96
3.2.3直線光柵101
3.2.4運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中其他傳感器簡(jiǎn)介105
3.2.5運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的速度檢測(cè)與濾波110
3.3運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字化113
3.3.1量化與編碼114
3.3.2采樣頻率的選擇115
3.3.3數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入與輸出變量115
3.3.4數(shù)字PI調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)116
思考題與習(xí)題117

第4章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的脈寬調(diào)制118
4.1直流脈寬調(diào)制變換器119
4.1.1直流PWM變換器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理119
4.1.2直流PWM變換器的控制特性122
4.2可逆直流調(diào)速系統(tǒng)123
4.2.1直流調(diào)速系統(tǒng)的可逆運(yùn)行與可逆電路124
4.2.2可逆直流調(diào)速系統(tǒng)環(huán)流問題簡(jiǎn)介126
4.3交流PWM變頻器主回路128
4.4交流PWM控制技術(shù)129
4.4.1正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)129
4.4.2消除指定次數(shù)諧波的PWM（SHEPWM）控制技術(shù)130
4.4.3電流跟蹤PWM（CFPWM）控制技術(shù)131
4.5電壓空間矢量PWM控制技術(shù)133
4.5.1空間矢量的定義133
4.5.2電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系135
4.5.3PWM逆變器輸出的基本電壓矢量135
4.5.4正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)136
4.5.5預(yù)期電壓空間矢量的合成138
4.5.6SVPWM的實(shí)現(xiàn)140
4.5.7SVPWM控制的定子磁鏈分析141
思考題與習(xí)題143

第5章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的智能控制144
5.1模糊控制原理概述144
5.1.1模糊控制系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)144
5.1.2模糊控制基本原理145
5.1.3模糊控制系統(tǒng)的分類146
5.2模糊控制器150
5.2.1模糊控制器的組成150
5.2.2模糊控制器的結(jié)構(gòu)151
5.3模糊控制過程153
5.3.1精確量的模糊化153
5.3.2模糊數(shù)據(jù)庫154
5.3.3模糊控制規(guī)則156
5.3.4模糊控制算法157
5.3.5解模糊判決159
5.4基于模糊控制的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例161
5.5人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述166
5.6基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)167
5.6.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)速估計(jì)基本原理167
5.6.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速估計(jì)中的應(yīng)用168
思考題與習(xí)題172

第6章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的通信技術(shù)173
6.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)總線通信173
6.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線概述173
6.1.2基于現(xiàn)場(chǎng)總線的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)178
6.2ABB AC500系列控制器通信系統(tǒng)概述183
6.2.1AC500中的I/O總線184
6.2.2AC500控制器CPU中的通信接口介紹184
6.2.3AC500系列控制器的通信接口連接186
思考題與習(xí)題188

第7章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)189
7.1驅(qū)動(dòng)器的總體性能要求和設(shè)計(jì)任務(wù)189
7.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)過程189
7.2.1運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器硬件設(shè)計(jì)189
7.2.2運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器軟件設(shè)計(jì)194
7.2.3設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證199
7.3ABB驅(qū)動(dòng)器——ACS880簡(jiǎn)介200
思考題與習(xí)題203

第8章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的集成與設(shè)計(jì)204
8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)205
8.1.1設(shè)計(jì)的基本原則205
8.1.2設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容205
8.1.3設(shè)計(jì)的一般步驟206
8.1.4PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)206
8.1.5提高控制系統(tǒng)可靠性的措施213
8.2ABBAC500系列PLC運(yùn)動(dòng)控制器214
8.3項(xiàng)目案例216
8.3.1基于AC500的液壓送料機(jī)216
8.3.2基于AC500的自動(dòng)停車場(chǎng)220
思考題與習(xí)題221

參考文獻(xiàn)222