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第1章緒論1 本章教學要求與目標1 1.1運動控制系統的組成和類型1 1.1.1液壓傳動系統1 1.1.2氣壓傳動系統3 1.1.3電氣傳動系統4 1.2運動控制系統的發展歷史5 1.3運動控制系統的轉矩控制規律7 本章小結8 思考題與習題8 第2章開環運動控制系統9 本章教學要求與目標9 2.1直流電動機拖動的運動控制系統的基本問題9 2.1.1直流調速的主要方法9 2.1.2轉速控制的要求和調速性能指標9 2.1.3直流調速系統使用的三種可控直流電源12 2.2開環控制的直流電動機調速系統13 2.2.1晶閘管整流器電動機系統13 2.2.2直流PWM變換器電動機系統19 2.2.3開環直流調速系統的穩態分析23 2.3步進電動機運動控制系統25 2.3.1步進電動機簡介25 2.3.2步進電動機的控制方式26 2.3.3步進電動機控制系統28 本章小結32 思考題與習題32 第3章閉環控制的直流電動機調速系統33 本章教學要求與目標33 3.1單閉環直流調速系統33 3.1.1單閉環直流調速系統的組成33 3.1.2單閉環直流調速系統的穩、動態性能分析34 3.1.3無靜差直流調速系統40 3.1.4其他形式的單閉環直流調速系統43 3.2轉速、電流雙閉環直流調速系統48 3.2.1單閉環直流調速系統存在的問題48 3.2.2轉速、電流雙閉環直流調速系統的組成48 3.2.3轉速、電流雙閉環直流調速系統的性能分析49 3.2.4轉速、電流雙閉環直流調速系統的工程設計方法53 3.2.5轉速、電流雙閉環直流調速系統調節器工程設計實例64 3.3可逆直流調速系統76 3.3.1PWM可逆直流調速系統77 3.3.2VM可逆直流調速系統78 3.4弱磁控制的直流調速系統80 3.4.1弱磁與變壓協調控制80 3.4.2弱磁與變壓協調控制的直流調速系統81 本章小結82 思考題與習題82 第4章交流非同步電動機調速系統85 本章教學要求與目標85 4.1非同步電動機的穩態數學模型和調速方法85 4.1.1非同步電動機的穩態數學模型85 4.1.2非同步電動機的調速方法87 4.2非同步電動機的變壓控制系統87 4.2.1非同步電動機的變壓調速87 4.2.2變壓調速時的機械特性87 4.2.3閉環控制的變壓調速系統88 4.2.4變壓控制在軟起動器中的應用89 4.2.5變壓控制在電動機節電器中的應用91 4.3非同步電動機的變壓變頻（VVVF）調速92 4.3.1變壓變頻調速的基本原理92 4.3.2變壓變頻調速時的機械特性94 4.4變壓變頻（VVVF）調速技術95 4.4.1交—直—交PWM變頻器主電路96 4.4.2正弦波脈寬調製（SPWM）技術96 4.5變壓變頻（VVVF）調速系統的結構 和工作原理1104.6高性能非同步電動機調速系統113 4.6.1向量控制的交流變頻調速系統113 4.6.2直接轉矩控制的交流變頻調速系統114 4.7繞線轉子非同步電動機調速系統115 4.7.1繞線轉子非同步電動機雙饋控制的基本原理116 4.7.2繞線轉子非同步電動機串級調速系統117 4.7.3繞線轉子非同步電動機雙饋調速系統118 4.8通用變頻器120 4.8.1通用變頻器簡介120 4.8.2變頻器的選型、安裝及維護121 本章小結132 思考題與習題132 第5章同步電動機調速系統134 本章教學要求與目標134 5.1同步電動機的穩態數學模型與調速方法134 5.1.1同步電動機的特點134 5.1.2同步電動機的分類134 5.1.3同步電動機的轉矩角特性和穩定運行135 5.1.4同步電動機的起動136 5.1.5同步電動機的調速137 5.2他控變頻同步電動機調速系統137 5.2.1轉速開環恒壓頻比控制的同步電動機群調速系統138 5.2.2大功率同步電動機調速系統138 5.3三相永磁無刷直流電動機控制系統139 5.3.1無刷直流電動機的組成和工作原理139 5.3.2無刷直流電動機轉矩的波動141 5.3.3無刷直流電動機控制系統142 5.4三相永磁同步伺服電動機控制系統143 5.4.1位置信號的檢測143 5.4.2電子齒輪的功能147 5.4.3交流伺服電動機驅動器實例147 本章小結150 思考題與習題151 第6章位置隨動系統152 本章教學要求與目標152 6.1位置隨動系統概述152 6.1.1位置隨動系統的組成152 6.1.2位置隨動系統的特點153 6.1.3位置隨動系統的基本性能指標154 6.2閉環位置隨動系統及其控制原理155 6.2.1閉環伺服系統的執行電動機155 6.2.2數位脈衝比較式伺服系統156 6.2.3數控加工過程157 6.2.4數控機床的軌跡控制原理及其實現158 6.3位置隨動系統的數學模型與校正設計163 6.3.1位置隨動系統的數學模型164 6.3.2位置調節器設計165 本章小結167 思考題與習題167 第7章數位式運動控制系統168 本章教學要求與目標168 7.1數位控制系統的主要特點168 7.2數位式運動控制系統的基本組成169 7.3數位控制的關鍵部件170 7.3.1數字測速指標170 7.3.2數字測速方法170 7.3.3數位濾波170 7.3.4數字PID調節器172 7.4基於DSP的運動控制器174 7.4.1DSP運動控制器的硬體構成174 7.4.2DSP運動控制器的軟體構成176 7.5現場匯流排及Profibus現場匯流排179 7.5.1現場匯流排的概念及特點179 7.5.2典型現場匯流排介紹180 7.5.3Profibus現場匯流排概述181 7.5.4ProfibusDP協議184 7.5.5ProfibusDP的資料通信186 7.5.6ProfibusDP的交叉通信方式187 7.5.7ProfibusDP的技術優勢187 7.6自抗擾控制技術在運動控制中的應用188 7.7數位式運動控制系統的設計內容和流程191 本章小結192 思考題與習題193 第8章運動控制系統應用實例194 本章教學要求與目標194 8.1步進電動機在勾心剛度測試儀中的應用194 8.2西門子6RA70型直流調速器在熱連軋機中的應用202 8.2.16RA70型直流調速器簡介202 8.2.26RA70型直流調速器在熱連軋機中的應用205 8.3變頻器在恒壓供水系統中的應用208 8.4機械手關節伺服控制系統213 8.5運動控制器在紙箱切割打樣機中的應用218 8.6電氣傳動技術在汽車上的應用230 8.6.1純電動汽車230 8.6.2混合動力汽車233 8.6.3燃料電池電動汽車238 參考文獻240
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