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第1章 绪论1

1．1 什么是运动控制系统1

1．2 运动控制系统的基本结构2

1．3 运动控制系统的发展过程及应用3

1．4 运动控制系统的发展趋势4

第2章 直流调速系统5

2．1 直流电动机的调速性能和直流调速系统的主要方案5

2．1．1 直流电动机的调速性能和方法5

2．1．2 直流调速系统用的可控直流电源7

2．2 开环调速系统12

2．2．1 开环调速系统的机械特性12

2．2．2 转速控制的要求和调速指标18

2．2．3 开环调速系统的性能和存在的问题23

2．3 转速负反馈单闭环直流调速系统24

2．3．1 单闭环调速系统的组成及静特性24

2．3．2 单闭环调速系统的动态分析30

2．3．3 无静差调速系统和积分控制规律40

2．3．4 单闭环调速系统的限流保护——电流截止负反馈的应用47

2．4 其他反馈环节在自动调速系统中的应用51

2．4．1 电枢电压负反馈调速系统51

2．4．2 电动势负反馈调速系统52

2．4．3 电流正反馈和补偿控制作用53

2．5 有从属电流环的调速系统——转速、电流双闭环调速系统56

2．5．1 双闭环调速系统的组成及静特性56

2．5．2 限幅输出的PI调节器的动态响应60

2．5．3 双闭环调速系统的起动过程62

2．5．4 双闭环调速系统的动态抗扰性能65

2．6 调速系统动态参数工程设计方法66

2．6．1 基本思路66

2．6．2 典型系统及其参数与性能指标的关系68

2．6．3 非典型系统的典型化83

2．6．4 工程设计方法在双闭环调速系统调节器设计中的应用90

2．6．5 转速微分负反馈的应用104

2．7 多环调速系统110

2．7．1 带电流变化率内环的三环调速系统110

2．7．2 带电压内环的三环调速系统113

2．8 由晶闸管整流供电的可逆直流调速系统116

2．8．1 晶闸管-电动机系统的可逆线路116

2．8．2 两组晶闸管可逆线路中的环流及其处理原则119

2．8．3 有环流可逆调速系统128

2．8．4 无环流可逆调速系统139

2．9 直流脉宽调速系统150

2．9．1 脉宽调制变换器150

2．9．2 脉宽调速系统的控制电路159

2．9．3 脉宽调速系统的特殊问题165

2．10 直流电动机速度的双域调节系统171

2．10．1 独立控制励磁的调速系统172

2．10．2 非独立控制励磁的调速系统173

2．11 自动调速系统中的检测装置175

2．11．1 转速检测装置175

2．11．2 电流检测装置177

2．11．3 电压检测装置181

2．12 小结183

2．13 示例188

习题207

第3章 交流调速系统215

3．1 概述215

3．1．1 交流调速系统与直流调速系统的比较216

3．1．2 交流调速系统的难点和复杂性218

3．1．3 交流调速系统的技术突破219

3．1．4 交流调速系统的主要应用领域220

3．1．5 交流调速的基本方法221

3．2 交流电机的数学模型228

3．2．1 交流电机的基本方程(多变量数学模型)228

3．2．2 坐标变换233

3．2．3 交流电机在两相(α-β)静止坐标系上的数学模型237

3．2．4 交流电机在两相(d-q)旋转坐标系上的数学模型240

3．2．5 交流电机在两相(M-T)坐标系上的数学模型242

3．2．6 异步电机的几种稳态等效电路244

3．3 变频器247

3．3．1 变频器的基本构成248

3．3．2 变频器的分类251

3．3．3 逆变器的8种开关状态和电压空间矢量255

3．4 异步机的标量控制258

3．4．1 电压频率协调控制的变频调速系统259

3．4．2 转差频率控制的变频调速系统265

3．5 异步机的矢量控制271

3．5．1 矢量控制的基本思想271

3．5．2 矢量控制原理272

3．5．3 转差型矢量控制的变频调速系统273

3．5．4 转子磁链观测模型275

3．5．5 直接磁场定向的变频调速系统276

3．6 异步机的直接转矩控制279

3．6．1 直接转矩控制原理280

3．6．2 直接转矩控制的基本结构284

3．6．3 圆形磁链轨迹的控制286

3．6．4 定子磁链的观测模型290

3．6．5 小结294

3．7 同步机的变频调速294

3．7．1 他控变频同步电机调速系统和矢量控制295

3．7．2 自控变频同步电机调速系统300

3．8 小结300

习题302

第4章 位置随动系统304

4．1 位置随动系统概述304

4．1．1 位置随动系统的应用305

4．1．2 位置随动系统的主要组成部件及其工作原理305

4．1．3 位置随动系统与调速系统的比较307

4．1．4 位置随动系统的分类307

4．2 位置随动系统中的位置检测装置308

4．2．1 自整角机308

4．2．2 旋转变压器312

4．2．3 感应同步器315

4．2．4 其他位置检测装置317

4．3 采用自整角机的位置随动系统318

4．3．1 自整角机位置随动系统的组成319

4．3．2 位置随动系统的稳态分析324

4．3．3 位置随动系统的动态校正332

4．4 交流位置随动系统简介350

4．5 小结351

4．6 示例352

习题359

第5章 数字控制的传动系统362

5．1 概述362

5．1．1 连续控制与数字控制的特点362

5．1．2 典型的数字控制传动系统结构及设计方法363

5．1．3 数字PI调节器和数字滤波器364

5．2 数字控制系统中的位置传感器和速度传感器365

5．2．1 增量式光电码盘的转速检测原理366

5．2．2 绝对式光电码盘的位置检测原理368

5．2．3 旋转变压器的测角原理369

5．3 数字控制的双闭环可逆直流调速系统371

5．3．1 MCS-51系列单片机简介372

5．3．2 数字触发器原理374

5．3．3 反馈量转速的检测377

5．3．4 数字控制软件的设计377

5．4 采用196MC实现的异步机直接转矩控制系统380

5．4．1 196MC单片机简介380

5．4．2 三相PWM波形的形成原理382

5．4．3 采用196MC构成的自接转矩控制系统383

5．5 采用TMS320实现的异步机矢量控制系统384

5．5．1 TMS320简介384

5．5．2 用TMS320实现异步机矢量控制387

5．5．3 典型的变频矢量控制器产品剖析389

5．6 智能控制在运动控制中的应用395

5．6．1 模糊控制在运动控制中的应用396

5．6．2 神经网络控制在运动控制中的应用407

5．6．3 模糊神经网络在运动控制中的应用412

5．6．4 无速度传感器技术418

5．7 运动控制系统的网络控制422

5．7．1 工业控制系统的网络结构423

5．7．2 工业控制中的现场总线技术425

5．7．3 运动控制系统的远程监控和信息管理432

5．7．4 网络控制中的安全问题436

第6章 运动控制系统的计算机辅助设计441

6．1 运动控制系统计算机辅助设计的基本原理442

6．2 MATLAB/SIMULINK在运动控制系统CAD中的应用443

6．2．1 用SIMULINK创建模型444

6．2．2 采用模糊工具箱设计模糊控制器的方法448

6．2．3 采用神经网络工具箱设计神经网络控制器的方法450

6．2．4 系统仿真452

6．3 交直流传动系统CAD软件包452

6．3．1 交直流传动系统CAD软件包简介453

6．3．2 交直流传动系统CAD软件包的使用方法456

6．3．3 交直流传动系统CAD软件包的辨识功能457

6．3．4 总结462

参考文献463