光電工程中的穩(wěn)定與伺服控制

目錄
序
前言
本書(shū)符號(hào)約定
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 伺服控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 2
1.2.1 調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 2
1.2.2 隨動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 3
1.2.3 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 4
1.2.4 其他要求 8
1.3 控制理論與技術(shù)的發(fā)展與分類(lèi) 8
1.4 章節(jié)安排 11
1.5 小結(jié) 12
第2章 光電工程控制系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)知識(shí) 13
2.1 引言 13
2.2 控制系統(tǒng)常用物理量及其換算關(guān)系 13
2.3 貼片封裝 15
2.4 電阻 15
2.5 電容 16
2.6 信號(hào)頻率與帶寬 18
2.7 二極管 19
2.8 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 21
2.9 小結(jié) 26
第3章 光電工程控制系統(tǒng)執(zhí)行元件及其主要參數(shù)確定 27
3.1 引言 27
3.2 負(fù)載特性 27
3.2.1 負(fù)載固有特性 28
3.2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)特性 28
3.2.3 平動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)特性 29
3.3 直流電動(dòng)機(jī)的選擇 29
3.3.1 直流電機(jī)特征物理量 29
3.3.2 光電工程中常用直流電動(dòng)機(jī)種類(lèi) 32
3.3.3 直流伺服電動(dòng)機(jī)和直流力矩電動(dòng)機(jī)參數(shù)確定 36
3.3.4 固定轉(zhuǎn)速工作時(shí)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)確定 39
3.3.5 高加速度應(yīng)用時(shí)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)確定 40
3.3.6 多電機(jī)并聯(lián)應(yīng)用 41
3.4 音圈電機(jī)的選擇 41
3.4.1 音圈電機(jī)種類(lèi) 41
3.4.2 音圈電機(jī)的控制 42
3.4.3 直線式音圈電機(jī)參數(shù)的確定 43
3.4.4 旋轉(zhuǎn)式音圈電機(jī)參數(shù)的確定 45
3.5 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)的確定 48
3.5.1 步進(jìn)電機(jī)種類(lèi) 48
3.5.2 步進(jìn)電機(jī)參數(shù)確定 49
3.6 小結(jié) 50
第4章 光電工程中的常用測(cè)量元件 51
4.1 引言 51
4.2 測(cè)速發(fā)電機(jī) 51
4.3 編碼器 54
4.3.1 光電編碼器 54
4.3.2 磁電編碼器 59
4.4 電位計(jì) 59
4.5 旋轉(zhuǎn)變壓器 61
4.6 感應(yīng)同步器 63
4.7 微位移傳感器 64
4.7.1 光電式微位移傳感器 64
4.7.2 電容式微位移傳感器 66
4.7.3 線性可變差動(dòng)變壓器式微位移傳感器 67
4.7.4 應(yīng)變片式微位移傳感器 68
4.7.5 電渦流式微位移傳感器 70
4.8 電流傳感器 75
4.9 陀螺儀 76
4.9.1 液浮陀螺儀 77
4.9.2 激光陀螺儀 78
4.9.3 光纖陀螺儀 79
4.9.4 靜電陀螺儀 81
4.9.5 微機(jī)械陀螺儀 81
4.9.6 動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀 83
4.9.7 陀螺儀的選擇 84
4.10 小結(jié) 85
第5章 功率放大器 86
5.1 引言 86
5.2 線性功率放大器 87
5.2.1 線性功率放大器OPA548 87
5.2.2 線性功率放大器PA21(A)/PA25(A)/PA26 90
5.3 脈沖功率放大器 93
5.3.1 半橋脈沖功率放大器L293/L293D 93
5.3.2 全橋脈沖功率放大器LMD18245 95
5.3.3 全橋脈沖功率放大器SA03 99
5.3.4 分立元件構(gòu)建全橋脈沖功率放大器 100
5.3.5 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器THB6064H 101
5.3.6 分立元件構(gòu)建步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 103
5.4 中間驅(qū)動(dòng)級(jí) 103
5.4.1 光電耦合器 103
5.4.2 富士IGBT驅(qū)動(dòng)混合集成模塊EXB8×× 104
5.4.3 SKHI系列混合功率驅(qū)動(dòng)模塊 107
5.5 Maxon集成功率放大器 111
5.6 小結(jié) 115
第6章 伺服控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模及誤差分析 116
6.1 引言 116
6.2 伺服控制系統(tǒng)機(jī)理建模 117
6.2.1 帶載直流伺服電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型 117
6.2.2 帶載直流力矩電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型 119
6.2.3 速度獲取差分運(yùn)算數(shù)學(xué)模型 119
6.2.4 濾波器數(shù)學(xué)模型 120
6.2.5 PWM變換器數(shù)學(xué)模型 126
6.2.6 功率放大器數(shù)學(xué)模型 127
6.2.7 穩(wěn)速控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型示例 128
6.3 伺服控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)辨識(shí) 130
6.3.1 正弦掃頻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型辨識(shí) 130
6.3.2 基于偽隨機(jī)二進(jìn)制序列的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型辨識(shí) 132
6.4 誤差傳遞與計(jì)算 135
6.5 測(cè)量元件誤差 136
6.6 原理穩(wěn)態(tài)誤差 139
6.7 原理動(dòng)態(tài)誤差 140
6.8 伺服系統(tǒng)誤差分配 143
6.9 小結(jié) 143
第7章 光電工程控制系統(tǒng)常用控制算法及其實(shí)現(xiàn) 144
7.1 引言 144
7.2 常規(guī)PID控制 144
7.3 非線性PID控制 149
7.4 自抗擾控制 162
7.5 頻域校正 174
7.5.1 串聯(lián)頻域校正 174
7.5.2 復(fù)合校正 188
7.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 190
7.7 模糊控制 200
7.7.1 模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 200
7.7.2 模糊控制器 205
7.7.3 模糊控制器的設(shè)計(jì) 206
7.8 自適應(yīng)控制 209
7.9 復(fù)合軸控制 210
7.9.1 雙通道控制理論 211
7.9.2 雙探測(cè)器型復(fù)合軸控制系統(tǒng) 212
7.9.3 單探測(cè)器型復(fù)合軸控制系統(tǒng) 214
7.9.4 復(fù)合軸控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 215
7.9.5 復(fù)合軸控制系統(tǒng)響應(yīng)速度與跟蹤精度分析 216
7.10 步進(jìn)電機(jī)加速控制 216
7.11 控制算法的實(shí)現(xiàn) 218
7.11.1 模擬控制器 218
7.11.2 數(shù)字控制器 220
7.12 小結(jié) 223
第8章 光電工程伺服控制系統(tǒng)實(shí)例 224
8.1 引言 224
8.2 光電遙感設(shè)備通用穩(wěn)定與跟蹤控制系統(tǒng) 224
8.2.1 系統(tǒng)典型技術(shù)指標(biāo) 225
8.2.2 系統(tǒng)組成及工作方式 226
8.2.3 精跟蹤分系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 230
8.2.4 粗跟蹤分系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 238
8.2.5 關(guān)鍵技術(shù)及解決措施 241
8.3 精密光電測(cè)試設(shè)備跟蹤控制系統(tǒng) 243
8.3.1 速度環(huán)參數(shù)計(jì)算 244
8.3.2 位置環(huán)參數(shù)計(jì)算 245
8.4 光電攝像記錄系統(tǒng) 247
8.5 動(dòng)基座高精度天線伺服控制系統(tǒng) 256
8.6 激光通信中的復(fù)合軸跟蹤控制系統(tǒng) 258
8.7 飛行模擬器控制系統(tǒng) 260
8.7.1 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 260
8.7.2 系統(tǒng)組成 260
8.7.3 主系統(tǒng)控制算法 262
8.8 非平衡負(fù)載像面掃描控制系統(tǒng) 264
8.9 航空光電遙感器鏡筒的自抗擾控制 276
8.10 基于自適應(yīng)控制的航空遙感器前向像移補(bǔ)償系統(tǒng) 288
8.11 動(dòng)態(tài)掃描凝視成像控制系統(tǒng) 294
8.12 小結(jié) 301
第9章 伺服控制系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性及可靠性 303
9.1 引言 303
9.2 環(huán)境適應(yīng)性 303
9.3 電磁兼容性 304
9.4 可靠性 309
9.5 小結(jié) 312
參考文獻(xiàn) 313
附錄 318