運動控制技術(shù)與應(yīng)用

第1章 緒論 1.1 運動控制的定義 1.2 運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.3 運動控制系統(tǒng)分類 1.4 運動控制器 1.5 運動控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 思考與習(xí)題第2章 運動控制系統(tǒng)中的傳感器與檢測技術(shù) 2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器 2.1.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理 2.1.2 旋轉(zhuǎn)變壓器的信號處理 2.1.3 旋轉(zhuǎn)變壓器的選用 2.2 光電編碼器 2.2.1 增量式光電編碼器 2.2.2 絕對式光電編碼器 2.2.3 光電編碼器的選用 2.3 直線光柵尺 2.3.1 光柵的概念、結(jié)構(gòu)與分類 2.3.2 直線光柵尺的測量原理 2.3.3 直線光柵尺的選用 2.4 其他運動控制系統(tǒng)中的傳感器 2.4.1 感應(yīng)同步器 2.4.2 磁柵尺 2.4.3 激光干涉儀 2.4.4 電容式傳感器 2.4.5 電感式傳感器 2.4.6 霍爾式傳感器 2.4.7 電荷耦合圖像傳感器 2.4.8 測速發(fā)電機(jī) 2.4.9 力／力矩傳感器 2.5 運動控制系統(tǒng)中的速度檢測與濾波 2.5.1 速度檢測方法 2.5.2 速度檢測測量噪聲 2.5.3 速度環(huán)節(jié)低通濾波器設(shè)計 思考與習(xí)題第3章 運動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器 3.1 步進(jìn)電機(jī) 3.1.1 步進(jìn)電機(jī)的分類、工作原理和特點 3.1.2 步進(jìn)電機(jī)的運行特性 3.1.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 3.1.4 步進(jìn)電機(jī)的控制 3.1.5 步進(jìn)電機(jī)的選用 3.2 直流伺服電機(jī) 3.2.1 直流伺服電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理 3.2.2 直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性 3.2.3 直流伺服電機(jī)的驅(qū)動技術(shù) 3.2.4 幾種直流伺服電機(jī)的特點與應(yīng)用 3.3 無刷直流電動機(jī) 3.4 交流伺服電機(jī)概述 3.5 兩相交流伺服電機(jī) 3.6 永磁同步電動機(jī) 3.6.1 永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理 3.6.2 永磁同步電動機(jī)的特點及應(yīng)用 3.7 其他特殊電機(jī) 3.8 液壓與氣動 思考與習(xí)題第4章 步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng) 4.1 開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)方案設(shè)計 4.1.1 環(huán)形分配器、驅(qū)動功率放大器 4.1.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的脈沖方向控制 4.1.3 速度規(guī)劃 4.2 開環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng)設(shè)計 4.2.1 運動控制系統(tǒng)中的常用機(jī)械結(jié)構(gòu) 4.2.2 運動控制系統(tǒng)中的機(jī)電匹配設(shè)計 4.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計簡介 思考與習(xí)題第5章 直流伺服系統(tǒng) 5.1 直流調(diào)速系統(tǒng)概述 5.1.1 直流調(diào)速方法 5.1.2 轉(zhuǎn)速控制的要求和調(diào)速指標(biāo) 5.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 5.3 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 5.3.1 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng) 5.3.2 電流截止負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng) 5.3.3 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無靜差調(diào)速系統(tǒng) 5.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 5.4.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基本構(gòu)成 5.4.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的性能分析 5.5 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制 5.5.1 數(shù)字量化 5.5.2 采樣頻率的選擇 5.5.3 計算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的輸入與輸出變量 5.5.4 數(shù)字PI調(diào)節(jié)器 5.5.5 模擬傳遞函數(shù)的數(shù)字化實現(xiàn) 5.5.6 計算機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件和軟件 思考與習(xí)題第6章 交流伺服系統(tǒng) 6.1 交流調(diào)速概述 6.2 異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理 6.3 矢量控制原理 6.3.1 三相異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型 6.3.2 三相一兩相靜止坐標(biāo)變換(3s／2s變換) 6.3.3 兩相靜止一兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換(2s／2r變換) 6.3.4 三相異步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制 思考與習(xí)題第7章 位置伺服系統(tǒng)與多軸運動協(xié)調(diào) 7.1 單軸位置伺服系統(tǒng) 7.1.1 位置伺服系統(tǒng)及其組成 7.1.2 位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 7.1.3 位置伺服系統(tǒng)的特性 7.1.4 位置伺服系統(tǒng)的模型辨識 7.1.5 位置伺服系統(tǒng)的性能改善 7.2 多軸運動協(xié)調(diào)控制技術(shù) 7.2.1 多軸運動控制器及其控制方案 7.2.2 多軸運動控制應(yīng)用領(lǐng)域 7.2.3 多軸運動協(xié)調(diào)控制模式 7.3 插補(bǔ)原理 7.3.1 插補(bǔ)概述 7.3.2 逐點比較法插補(bǔ)原理 7.4 數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ) 7.4.1 數(shù)控技術(shù)概述 7.4.2 數(shù)控編程介紹 7.4.3 數(shù)控銑床基本編程指令 7.4.4 零件數(shù)控加工編程實例 思考與習(xí)題第8章 基于現(xiàn)場總線的運動控制系統(tǒng) 8.1 現(xiàn)場總線概述 8.1.1 現(xiàn)場總線的產(chǎn)生 8.1.2 現(xiàn)場總線的發(fā)展 8.2 基于現(xiàn)場總線的運動控制系統(tǒng)架構(gòu) 8.2.1 通信網(wǎng)絡(luò)的選擇 8.2.2 基于現(xiàn)場總線的運動控制系統(tǒng)架構(gòu)舉例 8.3 運動控制系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù) 8.3.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展 8.3.2 主流的HMI／SCADA監(jiān)控軟件 8.3.3 監(jiān)控軟件與運動控制器的通信 8.4 基于現(xiàn)場總線的運動控制系統(tǒng)應(yīng)用 思考與習(xí)題第9章 運動控制系統(tǒng)設(shè)計 9.1 運動控制系統(tǒng)的總體性能要求和設(shè)計任務(wù) 9.2 運動控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 9.3 運動控制系統(tǒng)部件的選擇 9.3.1 執(zhí)行電機(jī) 9.3.2 電機(jī)驅(qū)動器 9.3.3 位置和速度傳感器的選擇 9.3.4 運動控制器的選擇原則 9.3.5 運動控制系統(tǒng)部件的選擇實例 9.4 調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法 9.4.1 工程設(shè)計方法的基本思路. 9.4.2 典型系統(tǒng) 9.4.3 PID控制器的參數(shù)整定 思考與習(xí)題第10章 運動控制系統(tǒng)應(yīng)用實例 10.1 基于DSP／ARM的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng) 10.1.1 基于ARM的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 10.1.2 數(shù)字控制無刷直流電動機(jī)驅(qū)動器硬件設(shè)計 10.2 基于S7-200 PLC的二維運動控制系統(tǒng)的示教與再現(xiàn) 10.2.1 概述 10.2.2 系統(tǒng)組成 10.2.3 控制軟件設(shè)計 10.2.4 實驗驗證 10.2.5 二維示教平臺具體實現(xiàn)擴(kuò)展 10.3 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)速度／位置控制系統(tǒng)設(shè)計 10.3.1 硬件設(shè)計 10.3.2 軟件設(shè)計 10.4 基于S7-200 PLC與變頻器的USS通信同步控制系統(tǒng) 10.4.1 USS協(xié)議概述 10.4.2 S7-200 PLC的通信接口 10.4.3 S7-200 PLC與MM420變頻器的通信連接 10.4.4 S7-200 PLC的USS編程 10.5 基于S7-300 PLC與變頻器的PROFIBUS通信水位控制系統(tǒng) 10.5.1 系統(tǒng)組成、功能要求及控制方案 10.5.2 編程實現(xiàn) 10.6 步進(jìn)電機(jī)控制的鏡片陣列日光聚焦系統(tǒng)設(shè)計 10.6.1 系統(tǒng)概述 10.6.2 方案設(shè)計 10.6.3 實施要點 10.7 基于運動控制板卡的雕刻機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 10.7.1 方案設(shè)計 10.7.2 硬件組成 10.7.3 軟件開發(fā)參考文獻(xiàn)