运动控制系统原理及应用(高等学校教材)

《运动控制系统原理及应用》适用于高等学校自动化、机电等专业学习执行机构、半导体器件、传感器原理、功率电路等先修课程之后的“运动控制系统”专业课程教学使用，也可供机器人、自动化等专业技术人员参考。

本书首先介绍了运动控制系统的基本概念，让读者对运动控制系统的基本组成和应用背景有较为基本的认识；进而结合相关产品及项目实例分别介绍几种常见的运动控制策略、数字化部件、脉宽调制技术、智能控制技术及人机通信技术等，让读者对运动控制系统各部分原理和组成进行更加系统性的学习；最后以生产实例引导读者进行系统设计、集成的思考。 本书适用于高等学校自动化、机电等专业学习执行机构、半导体器件、传感器原理、功率电路等先修课程之后的“运动控制系统”专业课程教学使用，也可供机器人、自动化等专业技术人员参考。

赵晶，主要从事控制理论与控制工程、智能电气、智能信息处理等相关课程的教学。获得省级科技进步奖（集体项目）、校级教学成果奖，以及多项省级教学质量工程项目、市厅级以上科研项目。

第1章 运动控制系统基本概念
1.1 运动控制系统及其组成
1.2 运动控制系统的分类
1.3 运动控制系统的执行机构
1.3.1 步进电动机
1.3.2 直流电动机
1.3.3 交流异步电动机
1.3.4 交流同步电动机
1.3.5 无刷直流电动机
1.4 运动控制系统的性能指标及其执行机构机械特性
1.4.1 运动控制系统的主要性能指标
1.4.2 运动控制系统中影响性能指标的因素
1.4.3 运动控制系统中执行机构的机械特性
1.5 运动控制系统的历史和发展
思考题与习题
第2章 运动控制系统的控制策略
2.1 直流调速系统V-M控制
2.1.1 直流调速系统数学模型
2.1.2 单闭环直流调速系统
2.1.3 双闭环直流调速系统
2.2 直流电动机调速系统的工程设计
2.2.1 工程设计任务
2.2.2 双闭环直流调速系统主电路结构
2.2.3 系统电路设计
2.2.4 调节器工程设计
2.3 交流调速系统变压变频控制
2.3.1 变频调速的本质和意义
2.3.2 交流调速系统基本控制方式
2.3.3 异步电动机变频调速原理
2.4 交流调速系统的矢量控制
2.4.1 三相异步电动机数学模型
2.4.2 三相-两相静止坐标变换（3s/2s变换）
2.4.3 两相静止两相旋转坐标变换（2s/2r变换）
2.4.4 三相异步电动机按转子磁场定向的矢量控制
2.5 交流调速系统直接转矩控制
2.5.1 磁链与转矩估计模块
2.5.2 基于开关表的直接转矩控制策略
2.6 位置伺服与多轴控制
2.6.1 单轴位置伺服系统
2.6.2 多轴运动协调控制技术简介
2.6.3 多轴运动控制中的插补原理
思考题与习题
第3章 运动控制系统的数字控制
3.1 运动控制系统传感器概述
3.2 运动控制系统中的检测及滤波技术
3.2.1 旋转变压器
3.2.2 光电编码器
3.2.3 直线光栅
3.2.4 运动控制系统中其他传感器简介
3.2.5 运动控制系统中的速度检测与滤波
3.3 运动控制系统的数字化
3.3.1 量化与编码
3.3.2 采样频率的选择
3.3.3 数字运动控制系统的输入与输出变量
3.3.4 数字PI调节器的实现
思考题与习题
第4章 运动控制系统中的脉宽调制
4.1 直流脉宽调制变换器
4.1.1 直流PWM变换器的电路结构与工作原理
4.1.2 直流PWM变换器的控制特性
4.2 可逆直流调速系统
4.2.1 直流调速系统的可逆运行与可逆电路
4.2.2 可逆直流调速系统环流问题简介
4.3 交流PWM变频器主回路
4.4 交流PWM控制技术
4.4.1 正弦波脉宽调制（SPWM）技术
4.4.2 消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM）控制技术
4.4.3 电流跟踪PWM（CFPWM）控制技术
4.5 电压空间矢量PWM控制技术
4.5.1 空间矢量的定义
4.5.2 电压与磁链空间矢量的关系
4.5.3 PWM逆变器输出的基本电压矢量
4.5.4 正六边形空间旋转磁场
4.5.5 预期电压空间矢量的合成
4.5.6 SVPWM的实现
4.5.7 SVPWM控制的定子磁链分析
思考题与习题
第5章 运动控制系统中的智能控制
5.1 模糊控制原理概述
5.1.1 模糊控制系统的组成与特点
5.1.2 模糊控制基本原理
5.1.3 模糊控制系统的分类
5.2 模糊控制器
5.2.1 模糊控制器的组成
5.2.2 模糊控制器的结构
5.3 模糊控制过程
5.3.1 准确量的模糊化
5.3.2 模糊数据库
5.3.3 模糊控制规则
5.3.4 模糊控制算法
5.3.5 解模糊判决
5.4 基于模糊控制的运动控制系统举例
5.5 人工神经网络概述
5.6 基于神经网络的运动控制系统设计
5.6.1 神经网络转速估计基本原理
5.6.2 神经网络在调速系统转速估计中的应用
思考题与习题
第6章 运动控制系统中的通信技术
6.1 运动控制系统中的现场总线通信
6.1.1 现场总线概述
6.1.2 基于现场总线的运动控制系统架构
6.2 ABB AC500系列控制器通信系统概述
6.2.1 AC500中的I/O总线
6.2.2 AC500控制器CPU中的通信接口介绍
6.2.3 AC500系列控制器的通信接口连接
思考题与习题
第7章 运动控制系统驱动器的设计
7.1 驱动器的总体性能要求和设计任务
7.2 运动控制系统驱动器设计过程
7.2.1 运动控制系统驱动器硬件设计
7.2.2 运动控制系统驱动器软件设计
7.2.3 设计结果验证
7.3 ABB驱动器——ACS880简介
思考题与习题
第8章 运动控制系统的集成与设计
8.1 PLC控制系统设计
8.1.1 设计的基本原则
8.1.2 设计的基本内容
8.1.3 设计的一般步骤
8.1.4 PLC硬件系统设计
8.1.5 提高控制系统可靠性的措施
8.2 ABBAC500系列PLC运动控制器
8.3 项目案例
8.3.1 基于AC500的液压送料机
8.3.2 基于AC500的自动停车场
思考题