高級運動控制系統(tǒng)及其應用研究

第l章 高級運動控制系統(tǒng)概論 1.1 引言 1.2 全數(shù)字高精智能型伺服系統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)發(fā)展方向 1.3 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1.4 目前伺服運動控制產(chǎn)品的主要應用行業(yè)分析 習題 第2章 伺服運動控制系統(tǒng)檢測技術(shù)及元件 2.1 檢測系統(tǒng) 2.2 傳感器技術(shù) 2.2.1 傳感器分類 2.2.2 基礎(chǔ)效應 2.2.3 新型敏感材料 2.2.4 新加工工藝 2.2.5 新型傳感器件 2.3 現(xiàn)代檢測技術(shù) 2.3.1 軟測量技術(shù) 2.3.2 圖像檢測系統(tǒng) 2.3.3 智能檢測 2.3.4 虛擬儀器檢測技術(shù) 2.4 檢測元件 2.4.1 旋轉(zhuǎn)變壓器 2.4.2 感應同步器 2.4.3 脈沖編碼器 2.4.4 光柵 2.4.5 磁尺 習題 第3章 交流伺服運動控制系統(tǒng)模型及仿真分析 3.1 永磁同步電動機交流伺服運動控制系統(tǒng) 3.1.1 永磁同步電動機交流伺服運動控制系統(tǒng)簡介 3.1.2 永磁同步電動機交流伺服運動控制系統(tǒng)的組成 3.2 PMSM伺服系統(tǒng)的數(shù)學模型 3.2.1 PMSM的基本結(jié)構(gòu)及種類 3.2.2 PMSM的數(shù)學模型 3.2.3 PMSM等效電路 3.2.4 PMSM的矢量控制原理 3.2.5 PMSM的幻一0矢量控制方式 3.2.6 PMSM解耦狀態(tài)方程 3.3 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)電流環(huán)設(shè)計 3.3.1 影響電流環(huán)性能的主要因素分析 3.3.2 電流環(huán)PI綜合設(shè)計 3.4 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計 3.4.1 速度環(huán)PI綜合設(shè)計 3.4.2 滑模變結(jié)構(gòu)基本原理 3.4.3 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)速度環(huán)的變結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.5 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)位置環(huán)設(shè)計 3.5.1 變結(jié)構(gòu)控制在伺服運動控制系統(tǒng)中的應用剖析 3.5.2 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)位置環(huán)的變結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.6 PMSM伺服運動控制系統(tǒng)仿真分析 3.6.1 基于矢量控制的電流滯環(huán)仿真分析 3.6.2 伺服運動控制系統(tǒng)變結(jié)構(gòu)仿真 習題 第4章 基于DSP、FPGA和ARM的運動控制系統(tǒng) 4.1 嵌入式運動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 4.1.1 何謂嵌入式系統(tǒng) 4.1.2 嵌入式運動控制系統(tǒng)簡介 4.1.3 嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢 4.1.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 4.2 基于DSP的交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計 4.2.1 DSP技術(shù)的簡介與發(fā)展概況 4.2.2 基于DSP控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 4.2.3 基于DSP控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4.2.4 基于DSP控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 4.2.5 基于DSP控制系統(tǒng)的測試 4.3 基于FPGA的PMSM控制系統(tǒng)設(shè)計 4.3.1 FPGA技術(shù)的簡介與發(fā)展概況 4.3.2 基于FPGA控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4.3.3 PMSM的智能PID控制器的FPGA實現(xiàn) 4.3.4 基于FPGA控制系統(tǒng)的測試 4.4 基于ARM的運動控制系統(tǒng)設(shè)計與分析 4.4.1 ARM技術(shù)的簡介與發(fā)展概況 4.4.2 基于ARM的運動控制系統(tǒng)總體設(shè)計 4.4.3 基于ARM的運動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 4.4.4 基于ARM的運動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.4.5 基于ARM的運動控制系統(tǒng)的性能測試與結(jié)果分析 習題 第5章 基于PC運動控制板卡的交流伺服運動控制系統(tǒng) 5.1 預備知識 5.1.1 伺服運動控制系統(tǒng)的組成 5.1.2 操作系統(tǒng) 5.1.3 實時多任務(wù)操作系統(tǒng)(iRMX) 5.1.4 操作系統(tǒng)對運動控制器的影響 5.1.5 伺服運動控制對控制系統(tǒng)的要求 5.2 PC與伺服運動控制器的信息交換 5.2.1 ISA總線與PCI總線 5.2.2 雙口RAM 5.2.3 IDT71321應用舉例 5.2.4 基于PCISA的運動控制板卡 5.2.5 基于PCPCI的運動控制卡 5.3 伺服運動控制系統(tǒng)的采樣周期 5.3.1 信息變換原理 5.3.2 采樣過程及采樣函數(shù)的數(shù)學表示 5.3.3 采樣函數(shù)的頻譜分析及采樣定理 5.3.4 采樣周期丁對運動控制器的影響 5.4 基于PC與基于PLC運動控制器的比較 5.5 基于‘PC的伺服運動控制系統(tǒng)設(shè)計分析 5.5.1 上位計算機的選擇 5.5.2 運動控制器板卡的設(shè)計分析 5.5.3 驅(qū)動器、反饋元件的設(shè)計分析 5.5.4 伺服電機的設(shè)計分析 5.6 基于PC的伺服運動控制系統(tǒng)舉例 5.6.1 PAMC開放式運動控制卡在數(shù)控系統(tǒng)中的應用 5.6.2 TRIO運動控制卡 5.6.3 PCIMC一3A及PCIMC：一3B三軸雕刻機控制卡 習題 第6章 基于現(xiàn)場總線的高級運動控制系統(tǒng) 6.1 基于CANbus總線的交流伺服運動控制系統(tǒng) 6.1.1 CAN總線的概述 6.1.2 CAN總線的分層結(jié)構(gòu) 6.1.3 基于CAN總線高級運動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 6.1.4 基于CAN總線高級運動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 6.1.5 基于POwERLINK總線的高級運動控制系統(tǒng)應用案例 6.2 基于POWERuNK總線的高級運動控制系統(tǒng) 6.2.1 POWERUNK總線的概述 6.2.2 PoWERLINK總線的協(xié)議概述 6.2.3 基于PoWERLINK總線參考模型 6.2.4 PoWERLINK功能及技術(shù)實現(xiàn) 6.2.5 基于POWERLINK總線的高級運動控制系統(tǒng)應用案例 6.3 基于PROFIBUS總線的高級運動控制系統(tǒng) 6.3.1 PROFIBUS總線的概述 6.3.2 PROFIBUS總線通信協(xié)議 6.3.3 基于PROFIB[JS總線高級運動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 6.3.4 基于PROFIBUS總線高級運動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 6.3.5 基于PROFIB[JS總線的高級運動控制系統(tǒng)應用案例 6.4 基于MECHATROLINK總線的高級運動控制系統(tǒng) 6.4.1 MECHATRoLINK一Ⅱ總線的概述 6.4.2 MECHATROLINK總線的通信協(xié)議 6.4.3 基于MECHATRoLINK總線的高級運動控制系統(tǒng)應用案例 6.5 基于C0DeSys編程開發(fā)平臺 6.5.1 CoDeSys的分層架構(gòu) 6.5.2 CoDeSys自動化開發(fā)平臺中間件 6.5.3 CoDeSys的運動控制模塊 6.5.4 CoDeSys項目應用案例 習題 第7章 工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng) 7.1 工業(yè)機器人概述 7.1.1 工業(yè)機器人的定義與發(fā)展狀況 7.1.2 工業(yè)機器人的基本組成 7.1.3 工業(yè)機器人的應用與技術(shù)要求 7.1.4 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃及其研究現(xiàn)狀 7.2 機器人的運動學和動力學模型 7.2.1 機器人的運動學模型 7.2.2 機器人的動力學模型 7.3 機器人運動軌跡規(guī)劃 7.3.1 機器人軌跡規(guī)劃的一般形式與常用方法 7.3.2 基于自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的機器人軌跡規(guī)劃 7.3.3 基于勢場法的機器人避障運動軌跡規(guī)劃研究 7.4 工業(yè)機器人的典型案例分析 7.4.1 KUKA機器人在汽車焊接中的應用 7.4.2 ABB機器人激光切割系統(tǒng)應用 7.4.3 FANUC焊接機器人控制系統(tǒng)應用分析 7.4.4 安川Motoman—HP20D機器人在施釉系統(tǒng)中的應用 7.4.5 懸臂式磁瓦機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 習題 參考文獻