運動控制技術與應用

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 1.3 運動控制系統(tǒng)分類 1.4 運動控制器 1.5 運動控制技術的發(fā)展趨勢 思考與習題第2章 運動控制系統(tǒng)中的傳感器與檢測技術 2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器 2.1.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構與工作原理 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 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)低通濾波器設計 思考與習題第3章 運動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器 3.1 步進電機 3.1.1 步進電機的分類、工作原理和特點 3.1.2 步進電機的運行特性 3.1.3 步進電機驅(qū)動器 3.1.4 步進電機的控制 3.1.5 步進電機的選用 3.2 直流伺服電機 3.2.1 直流伺服電機的基本結(jié)構與原理 3.2.2 直流伺服電機的機械特性 3.2.3 直流伺服電機的驅(qū)動技術 3.2.4 幾種直流伺服電機的特點與應用 3.3 無刷直流電動機 3.4 交流伺服電機概述 3.5 兩相交流伺服電機 3.6 永磁同步電動機 3.6.1 永磁同步電動機的結(jié)構、原理 3.6.2 永磁同步電動機的特點及應用 3.7 其他特殊電機 3.8 液壓與氣動 思考與習題第4章 步進電機伺服系統(tǒng) 4.1 開環(huán)步進伺服系統(tǒng)方案設計 4.1.1 環(huán)形分配器、驅(qū)動功率放大器 4.1.2 步進電機驅(qū)動器的脈沖方向控制 4.1.3 速度規(guī)劃 4.2 開環(huán)步進伺服系統(tǒng)設計 4.2.1 運動控制系統(tǒng)中的常用機械結(jié)構 4.2.2 運動控制系統(tǒng)中的機電匹配設計 4.2.3 控制系統(tǒng)設計簡介 思考與習題第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 5.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型 5.3 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 5.3.1 轉(zhuǎn)速負反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng) 5.3.2 電流截止負反饋調(diào)速系統(tǒng) 5.3.3 轉(zhuǎn)速負反饋無靜差調(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 三相異步電動機的數(shù)學模型 6.3.2 三相一兩相靜止坐標變換(3s／2s變換) 6.3.3 兩相靜止一兩相旋轉(zhuǎn)坐標變換(2s／2r變換) 6.3.4 三相異步電動機按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制 思考與習題第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 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 7.2.1 多軸運動控制器及其控制方案 7.2.2 多軸運動控制應用領域 7.2.3 多軸運動協(xié)調(diào)控制模式 7.3 插補原理 7.3.1 插補概述 7.3.2 逐點比較法插補原理 7.4 數(shù)控技術基礎 7.4.1 數(shù)控技術概述 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 8.2.1 通信網(wǎng)絡的選擇 8.2.2 基于現(xiàn)場總線的運動控制系統(tǒng)架構舉例 8.3 運動控制系統(tǒng)監(jiān)控技術 8.3.1 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控技術的發(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)應用 思考與習題第9章 運動控制系統(tǒng)設計 9.1 運動控制系統(tǒng)的總體性能要求和設計任務 9.2 運動控制系統(tǒng)的方案設計 9.3 運動控制系統(tǒng)部件的選擇 9.3.1 執(zhí)行電機 9.3.2 電機驅(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)器的工程設計方法 9.4.1 工程設計方法的基本思路. 9.4.2 典型系統(tǒng) 9.4.3 PID控制器的參數(shù)整定 思考與習題第10章 運動控制系統(tǒng)應用實例 10.1 基于DSP／ARM的無刷直流電動機控制系統(tǒng) 10.1.1 基于ARM的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計 10.1.2 數(shù)字控制無刷直流電動機驅(qū)動器硬件設計 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 控制軟件設計 10.2.4 實驗驗證 10.2.5 二維示教平臺具體實現(xiàn)擴展 10.3 基于單片機的步進電機速度／位置控制系統(tǒng)設計 10.3.1 硬件設計 10.3.2 軟件設計 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 步進電機控制的鏡片陣列日光聚焦系統(tǒng)設計 10.6.1 系統(tǒng)概述 10.6.2 方案設計 10.6.3 實施要點 10.7 基于運動控制板卡的雕刻機控制系統(tǒng)設計 10.7.1 方案設計 10.7.2 硬件組成 10.7.3 軟件開發(fā)參考文獻