高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用研究

第l章 高級(jí)運(yùn)動(dòng)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(dòng)技術(shù)發(fā)展方向 1.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1.4 目前伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的主要應(yīng)用行業(yè)分析 習(xí)題 第2章 伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)及元件 2.1 檢測(cè)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(yīng) 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(cè)技術(shù) 2.3.1 軟測(cè)量技術(shù) 2.3.2 圖像檢測(cè)系統(tǒng) 2.3.3 智能檢測(cè) 2.3.4 虛擬儀器檢測(cè)技術(shù) 2.4 檢測(cè)元件 2.4.1 旋轉(zhuǎn)變壓器 2.4.2 感應(yīng)同步器 2.4.3 脈沖編碼器 2.4.4 光柵 2.4.5 磁尺 習(xí)題 第3章 交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)模型及仿真分析 3.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 3.1.1 永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3.1.2 永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 3.2 PMSM伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 3.2.1 PMSM的基本結(jié)構(gòu)及種類 3.2.2 PMSM的數(shù)學(xué)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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)電流環(huán)設(shè)計(jì) 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(jì) 3.4 PMSM伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)速度環(huán)設(shè)計(jì) 3.4.1 速度環(huán)PI綜合設(shè)計(jì) 3.4.2 滑模變結(jié)構(gòu)基本原理 3.4.3 PMSM伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)速度環(huán)的變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5 PMSM伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位置環(huán)設(shè)計(jì) 3.5.1 變結(jié)構(gòu)控制在伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用剖析 3.5.2 PMSM伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)位置環(huán)的變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.6 PMSM伺服運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)變結(jié)構(gòu)仿真 習(xí)題 第4章 基于DSP、FPGA和ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 4.1 嵌入式運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 4.1.3 嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 4.1.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 4.2 基于DSP的交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.2.1 DSP技術(shù)的簡(jiǎn)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(jì) 4.2.4 基于DSP控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.2.5 基于DSP控制系統(tǒng)的測(cè)試 4.3 基于FPGA的PMSM控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.3.1 FPGA技術(shù)的簡(jiǎn)介與發(fā)展概況 4.3.2 基于FPGA控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4.3.3 PMSM的智能PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn) 4.3.4 基于FPGA控制系統(tǒng)的測(cè)試 4.4 基于ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 4.4.1 ARM技術(shù)的簡(jiǎn)介與發(fā)展概況 4.4.2 基于ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4.4.3 基于ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.4.4 基于ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.4.5 基于ARM的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的性能測(cè)試與結(jié)果分析 習(xí)題 第5章 基于PC運(yùn)動(dòng)控制板卡的交流伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 5.1 預(yù)備知識(shí) 5.1.1 伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 5.1.2 操作系統(tǒng) 5.1.3 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(iRMX) 5.1.4 操作系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的影響 5.1.5 伺服運(yùn)動(dòng)控制對(duì)控制系統(tǒng)的要求 5.2 PC與伺服運(yùn)動(dòng)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(yīng)用舉例 5.2.4 基于PCISA的運(yùn)動(dòng)控制板卡 5.2.5 基于PCPCI的運(yùn)動(dòng)控制卡 5.3 伺服運(yùn)動(dòng)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(guò)程及采樣函數(shù)的數(shù)學(xué)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(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的影響 5.4 基于PC與基于PLC運(yùn)動(dòng)控制器的比較 5.5 基于‘PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 5.5.1 上位計(jì)算機(jī)的選擇 5.5.2 運(yùn)動(dòng)控制器板卡的設(shè)計(jì)分析 5.5.3 驅(qū)動(dòng)器、反饋元件的設(shè)計(jì)分析 5.5.4 伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)分析 5.6 基于PC的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)舉例 5.6.1 PAMC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制卡在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 5.6.2 TRIO運(yùn)動(dòng)控制卡 5.6.3 PCIMC一3A及PCIMC：一3B三軸雕刻機(jī)控制卡 習(xí)題 第6章 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 6.1 基于CANbus總線的交流伺服運(yùn)動(dòng)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(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6.1.4 基于CAN總線高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 6.1.5 基于POwERLINK總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用案例 6.2 基于POWERuNK總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn) 6.2.5 基于POWERLINK總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用案例 6.3 基于PROFIBUS總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)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(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6.3.4 基于PROFIBUS總線高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 6.3.5 基于PROFIB[JS總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用案例 6.4 基于MECHATROLINK總線的高級(jí)運(yùn)動(dòng)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(jí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用案例 6.5 基于C0DeSys編程開(kāi)發(fā)平臺(tái) 6.5.1 CoDeSys的分層架構(gòu) 6.5.2 CoDeSys自動(dòng)化開(kāi)發(fā)平臺(tái)中間件 6.5.3 CoDeSys的運(yùn)動(dòng)控制模塊 6.5.4 CoDeSys項(xiàng)目應(yīng)用案例 習(xí)題 第7章 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 7.1 工業(yè)機(jī)器人概述 7.1.1 工業(yè)機(jī)器人的定義與發(fā)展?fàn)顩r 7.1.2 工業(yè)機(jī)器人的基本組成 7.1.3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與技術(shù)要求 7.1.4 工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃及其研究現(xiàn)狀 7.2 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型 7.2.1 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 7.2.2 機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型 7.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃 7.3.1 機(jī)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(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的機(jī)器人軌跡規(guī)劃 7.3.3 基于勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人避障運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃研究 7.4 工業(yè)機(jī)器人的典型案例分析 7.4.1 KUKA機(jī)器人在汽車焊接中的應(yīng)用 7.4.2 ABB機(jī)器人激光切割系統(tǒng)應(yīng)用 7.4.3 FANUC焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)用分析 7.4.4 安川Motoman—HP20D機(jī)器人在施釉系統(tǒng)中的應(yīng)用 7.4.5 懸臂式磁瓦機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 習(xí)題 參考文獻(xiàn)