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第1章 绪论1

本章教学要求与目标1

1.1 运动控制系统的组成和类型1

1.1.1 液压传动系统1

1.1.2 气压传动系统3

1.1.3 电气传动系统4

1.2 运动控制系统的发展历史5

1.3 运动控制系统的转矩控制规律7

本章小结8

思考题与习题8

第2章 开环运动控制系统9

本章教学要求与目标9

2.1 直流电动机拖动的运动控制系统的基本问题9

2.1.1 直流调速的主要方法9

2.1.2 转速控制的要求和调速性能指标9

2.1.3 直流调速系统使用的3种可控直流电源12

2.2 开环控制的直流电动机调速系统13

2.2.1 晶闸管整流器-电动机系统13

2.2.2 直流PWM变换器-电动机系统19

2.2.3 开环直流调速系统的稳态分析23

2.3 步进电动机运动控制系统25

2.3.1 步进电动机简介25

2.3.2 步进电动机的控制方式26

2.3.3 步进电动机控制系统28

本章小结32

思考题与习题32

第3章 闭环控制的直流电动机调速系统34

本章教学要求与目标34

3.1 单闭环直流调速系统34

3.1.1 单闭环直流调速系统的组成34

3.1.2 单闭环直流调速系统的稳、动态性能分析35

3.1.3 无静差直流调速系统41

3.1.4 其他形式的单闭环直流调速系统44

3.2 转速、电流双闭环直流调速系统49

3.2.1 单闭环直流调速系统存在的问题49

3.2.2 转速、电流双闭环直流调速系统的组成49

3.2.3 转速、电流双闭环直流调速系统的性能分析50

3.2.4 转速、电流双闭环直流调速系统的工程设计方法54

3.2.5 转速、电流双闭环直流调速系统调节器工程设计实例66

3.3 可逆直流调速系统77

3.3.1 PWM可逆直流调速系统78

3.3.2 V-M可逆直流调速系统79

3.4 弱磁控制的直流调速系统82

3.4.1 弱磁与变压协调控制82

3.4.2 弱磁与变压协调控制的直流调速系统82

本章小结83

思考题与习题83

第4章 交流异步电动机调速系统86

本章教学要求与目标86

4.1 异步电动机的稳态数学模型和调速方法86

4.1.1 异步电动机的稳态数学模型86

4.1.2 异步电动机的调速方法88

4.2 异步电动机的变压控制系统88

4.2.1 异步电动机的变压调速88

4.2.2 变压调速时的机械特性89

4.2.3 闭环控制的变压调速系统90

4.2.4 变压控制在软起动器中的应用90

4.2.5 变压控制在电动机节电器中的应用93

4.3 异步电动机的变压变频（VVVF）调速93

4.3.1 变压变频调速的基本原理93

4.3.2 变压变频调速时的机械特性95

4.4 变压变频（VVVF）调速技术97

4.4.1 交—直—交PWM变频器主电路97

4.4.2 正弦波脉宽调制（SPWM）技术98

4.5 变压变频（VVVF）调速系统的结构和工作原理111

4.6 高性能异步电动机调速系统114

4.6.1 矢量控制的交流变频调速系统115

4.6.2 直接转矩控制的交流变频调速系统116

4.7 绕线转子异步电动机调速系统117

4.7.1 绕线转子异步电动机双馈控制的基本原理117

4.7.2 绕线转子异步电动机串级调速系统119

4.7.3 绕线转子异步电动机双馈调速系统120

4.8 通用变频器122

4.8.1 通用变频器简介122

4.8.2 变频器的选型、安装及维护122

本章小结133

思考题与习题134

第5章 同步电动机调速系统135

本章教学要求与目标135

5.1 同步电动机的稳态数学模型与调速方法135

5.1.1 同步电动机的特点135

5.1.2 同步电动机的分类135

5.1.3 同步电动机的转矩角特性和稳定运行136

5.1.4 同步电动机的起动137

5.1.5 同步电动机的调速138

5.2 他控变频同步电动机调速系统139

5.2.1 转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统139

5.2.2 大功率同步电动机调速系统139

5.3 三相永磁无刷直流电动机控制系统140

5.3.1 无刷直流电动机的组成和工作原理140

5.3.2 无刷直流电动机转矩的波动143

5.3.3 无刷直流电动机控制系统143

5.4 三相永磁同步伺服电动机控制系统144

5.4.1 位置信号的检测144

5.4.2 电子齿轮的功能148

5.4.3 交流伺服电动机驱动器实例149

本章小结152

思考题与习题152

第6章 位置随动系统153

本章教学要求与目标153

6.1 位置随动系统概述153

6.1.1 位置随动系统的组成153

6.1.2 位置随动系统的特点154

6.1.3 位置随动系统的基本性能指标155

6.2 闭环位置随动系统及其控制原理156

6.2.1 闭环伺服系统的执行电动机157

6.2.2 数字脉冲比较式伺服系统158

6.2.3 数控加工过程158

6.2.4 数控机床的轨迹控制原理及其实现159

6.3 位置随动系统的数学模型与校正设计165

6.3.1 位置伺服系统的数学模型165

6.3.2 位置调节器设计166

本章小结168

思考题与习题168

第7章 数字式运动控制系统170

本章教学要求与目标170

7.1 数字控制系统的主要特点170

7.2 数字式运动控制系统的基本组成171

7.3 数字控制的关键部件172

7.3.1 数字测速指标172

7.3.2 数字测速方法172

7.3.3 数字滤波173

7.3.4 数字PID调节器174

7.4 基于DSP的运动控制器176

7.4.1 DSP运动控制器的硬件构成176

7.4.2 DSP运动控制器的软件构成178

7.5 现场总线及Profiibus现场总线181

7.5.1 现场总线的概念及特点181

7.5.2 典型现场总线介绍182

7.5.3 Profiibus现场总线概述183

7.5.4 Profiibus-DP协议186

7.5.5 Profiibus-DP的数据通信188

7.5.6 Profiibus-DP的交叉通信方式189

7.5.7 Probus-DP的技术优势190

7.6 数字式运动控制系统的设计190

内容和流程190

本章小结191

思考题与习题192

第8章 运动控制系统应用实例193

本章教学要求与目标193

8.1 步进电动机在勾心刚度测试仪中的应用193

8.2 西门子6RA70型直流调速器在热连轧机中的应用201

8.2.1 6RA70型直流调速器简介201

8.2.2 6RA70型直流调速器在热连轧机中的应用203

8.3 变频器在恒压供水系统中的应用206

8.4 机械手关节伺服控制系统211

8.5 运动控制器在纸箱切割打样机中的应用216

参考文献229