目 錄 第一篇 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)控制器 第1章 緒論 2 1.1 運(yùn)動(dòng)控制研究的問題 3 1.1.1 第一類運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)問題 3 1.1.2 第二類運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)問題 8 1.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 9 1.3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)術(shù)語 10 1.4 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程與未來發(fā)展趨勢(shì) 11 1.5 本課程的主要內(nèi)容和適用對(duì)象 13 第2章 經(jīng)典運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù) 15 2.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 15 2.1.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成 15 2.1.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù) 15 2.2 運(yùn)動(dòng)控制器的基本原理 16 2.2.1 運(yùn)動(dòng)控制器的構(gòu)成 16 2.2.2 軌跡生成器 16 2.2.3 插補(bǔ)器 26 2.2.4 控制回路 36 2.3 運(yùn)動(dòng)控制器的硬件 37 2.3.1 按照運(yùn)動(dòng)控制器核心器件的組成分類 37 2.3.2 按照數(shù)據(jù)的傳遞形式分類 42 2.4 運(yùn)動(dòng)控制器的軟件 44 2.4.1 運(yùn)動(dòng)控制器軟件體系 44 2.4.2 運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介 46 2.5 運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)要素 49 *2.6 運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)例 49 習(xí)題與思考題 51 第3章 智能運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì) 52 3.1 模糊控制技術(shù)與模糊控制器 52 3.1.1 模糊控制技術(shù) 52 3.1.2 模糊PID控制器及其設(shè)計(jì) 53 *3.1.3 雙關(guān)節(jié)機(jī)械手 59 3.2 自適應(yīng)控制技術(shù)與自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制器 63 3.2.1 自適應(yīng)控制技術(shù) 63 3.2.2 自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì) 64 *3.2.3 模糊自適應(yīng)控制器 68 習(xí)題與思考題 70 第二篇 執(zhí)行器設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)控制技術(shù) 第4章 執(zhí)行器設(shè)計(jì)與執(zhí)行器 72 4.1 執(zhí)行器設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 72 4.2 電動(dòng)執(zhí)行部件 77 4.2.1 電動(dòng)缸 77 4.2.2 電動(dòng)執(zhí)行閥 78 *4.3 液壓執(zhí)行部件 80 4.3.1 液壓缸 80 4.3.2 液壓馬達(dá) 81 *4.4 氣動(dòng)執(zhí)行部件 82 4.4.1 氣缸 82 4.4.2 氣動(dòng)馬達(dá) 83 4.4.3 控制回路 84 *4.5 新型執(zhí)行器 85 4.5.1 壓電執(zhí)行器 85 4.5.2 形狀記憶合金執(zhí)行器 87 4.5.3 電致聚合體執(zhí)行器 88 4.5.4 磁致伸縮執(zhí)行器 89 4.5.5 電、磁流變液體執(zhí)行器 90 習(xí)題與思考題 96 第5章 直流電機(jī)控制技術(shù) 97 5.1 直流電機(jī)調(diào)速概述 97 5.1.1 直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展歷程 97 5.1.2 直流電機(jī)的調(diào)速方法 98 5.1.3 直流電機(jī)PWM基本電路 100 5.1.4 直流H型可逆PWM變換器-電機(jī)系統(tǒng)的能量回饋 105 5.1.5 直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及機(jī)械特性 105 5.1.6 調(diào)速系統(tǒng)性能指標(biāo) 106 5.1.7 開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性及性能指標(biāo) 107 5.2 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)與調(diào)速控制器 109 5.2.1 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 109 5.2.2 控制器設(shè)計(jì) 121 *5.2.3 工程方法—典型系統(tǒng)問題 129 5.2.4 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制器的數(shù)字仿真 136 習(xí)題與思考題 143 第6章 交流電機(jī)控制技術(shù) 146 6.1 交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)基本理論 146 6.1.1 研究交流電機(jī)解耦問題的必要性 146 6.1.2 交流電機(jī)模型 146 6.1.3 交流電機(jī)解耦分析 151 *6.1.4 交流電機(jī)在兩相（?, ?）靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 153 *6.1.5 交流電機(jī)在兩相（d, q）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 154 *6.1.6 交流電機(jī)在兩相（M, T）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 154 6.2 標(biāo)量控制 155 6.2.1 電壓頻率協(xié)調(diào)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 156 *6.2.2 可控轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng) 158 6.3 矢量控制 159 6.3.1 矢量控制概述 159 6.3.2 磁通開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng) 161 *6.3.3 轉(zhuǎn)子磁通觀測(cè)模型 162 *6.3.4 速度、磁通閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng) 163 6.4 直接轉(zhuǎn)矩控制 163 6.5 變頻器 167 習(xí)題與思考題 173 第7章 伺服電機(jī)控制技術(shù) 175 7.1 伺服控制系統(tǒng)概述 175 *7.2 伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 176 7.2.1 直流伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 176 7.2.2 交流伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 178 *7.3 永磁同步電機(jī)交流伺服控制 179 *7.4 伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 183 7.4.1 單環(huán)位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 183 7.4.2 雙環(huán)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 186 7.4.3 三環(huán)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 188 7.4.4 PMSM伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 189 7.5 標(biāo)準(zhǔn)商用伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用簡(jiǎn)介 192 習(xí)題與思考題 205 第三篇 運(yùn)動(dòng)感知技術(shù) 第8章 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù) 208 8.1 距離檢測(cè) 208 8.1.1 激光雷達(dá) 208 8.1.2 毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá) 209 8.1.3 攝像機(jī)（圖像傳感器） 210 8.2 直線位移檢測(cè) 210 8.2.1 光柵 210 *8.2.2 感應(yīng)同步器 213 8.2.3 磁柵式傳感器 215 8.3 角位移檢測(cè) 219 *8.3.1 旋轉(zhuǎn)變壓器 219 8.3.2 光電編碼器 220 8.4 速度、加速度檢測(cè) 222 *8.4.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 222 8.4.2 光電式速度傳感器 223 8.4.3 加速度傳感器 224 8.5 力、力矩檢測(cè) 225 8.5.1 測(cè)力傳感器 225 8.5.2 壓力傳感器 226 8.5.3 力矩傳感器 228 *8.5.4 力與力矩復(fù)合傳感器 228 習(xí)題與思考題 230 第四篇 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 第9章 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例 233 9.1 無人駕駛汽車 233 9.2 高速電子鋸 236 9.3 胡蘿卜汁的灌裝 239 *9.4 點(diǎn)膠機(jī) 244 *9.5 包裝生產(chǎn)線 248 *9.6 纏繞生產(chǎn)線 252 *9.7 恒壓供水系統(tǒng) 254 參考文獻(xiàn) 259