高级运动控制系统及其应用研究

在机电一体化技术迅速发展的同时，高级伺服运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本书主要研究了全闭环交流伺服驱动技术（Full Closed AC Servo）、DSP交流伺服系统技术（DSP AC Servo System）、PLC交流伺服系统技术（PLC AC Servo System）、基于现场总线的运动控制技术（CANbusbased motion controller）、机器人技术和运动控制卡（Motion Controlling Board）等几项具有代表性的新技术，重点分析了现代交流伺服运动控制系统的检测技术及检测元件、系统数学模型分析及仿真、专用数控系统，同时给出了大量生产实践中交流伺服运动控制系统的应用实例。
本书涉及伺服系统、运动控制、机器人及现场总线等内容，是机械设计制造及自动化、电气自动化及自动化专业的专业基础课教材。本书编写过程中，注重精炼、概括原设置过窄的专业课，将原来数门课程的主要内容与基本概念、基本理论和基本方法重新组编，既对以往的教材有一定的继承，又体现先进制造技术及运动控制技术的发展和专业培养的要求。

                                 第1章高级运动控制系统概论
1.1引言
1.2全数字高精智能型伺服系统驱动技术发展方向
1.3运动控制系统的发展历程
1.4目前伺服运动控制产品的主要应用行业分析
习题
第2章伺服运动控制系统检测技术及元件
2.1检测系统
2.2传感器技术
2.2.1传感器分类
2.2.2基础效应
2.2.3新型敏感材料
2.2.4新加工工艺
2.2.5新型传感器件
2.3现代检测技术
2.3.1软测量技术
2.3.2图像检测系统
2.3.3智能检测
2.3.4虚拟仪器检测技术
2.4检测元件
2.4.1旋转变压器
2.4.2感应同步器
2.4.3脉冲编码器
2.4.4光栅
2.4.5磁尺
习题
第3章交流伺服运动控制系统模型及仿真分析
3.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统
3.1.1永磁同步电动机交流伺服运动控制系统简介
3.1.2永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的组成
3.2PMSM伺服系统的数学模型
3.2.1PMSM的基本结构及种类
3.2.2PMSM的数学模型
3.2.3PMSM等效电路
3.2.4PMSM的矢量控制原理
3.2.5PMSM的id=0矢量控制方式
3.2.6PMSM解耦状态方程
3.3PMSM伺服运动控制系统电流环设计
3.3.1影响电流环性能的主要因素分析
3.3.2电流环PI综合设计
3.4PMSM伺服运动控制系统速度环设计
3.4.1速度环PI综合设计
3.4.2滑模变结构基本原理
3.4.3PMSM伺服运动控制系统速度环的变结构设计
3.5PMSM伺服运动控制系统位置环设计
3.5.1变结构控制在伺服运动控制系统中的应用剖析
3.5.2PMSM伺服运动控制系统位置环的变结构设计
3.6PMSM伺服运动控制系统仿真分析
3.6.1基于矢量控制的电流滞环仿真分析
3.6.2伺服运动控制系统变结构仿真
习题
第4章基于DSP、FPGA和ARM的运动控制系统
4.1嵌入式运动控制系统的发展现状及发展方向
4.1.1何谓嵌入式系统
4.1.2嵌入式运动控制系统简介
4.1.3嵌入式系统的优势
4.1.4嵌入式系统的发展现状及趋势
4.2基于DSP的交流伺服系统的设计
4.2.1DSP技术的简介与发展概况
4.2.2基于DSP控制系统的总体结构
4.2.3基于DSP控制系统的硬件设计
4.2.4基于DSP控制系统的软件设计
4.2.5基于DSP控制系统的测试
4.3基于FPGA的PMSM控制系统设计
4.3.1FPGA技术的简介与发展概况
4.3.2基于FPGA控制系统的硬件设计
4.3.3PMSM的智能PID控制器的FPGA实现
4.3.4基于FPGA控制系统的测试
4.4基于ARM的运动控制系统设计与分析
4.4.1ARM技术的简介与发展概况
4.4.2基于ARM的运动控制系统总体设计
4.4.3基于ARM的运动控制系统硬件设计
4.4.4基于ARM的运动控制系统软件设计
4.4.5基于ARM的运动控制系统的性能测试与结果分析
习题
第5章基于PC运动控制板卡的交流伺服运动控制系统
5.1预备知识
5.1.1伺服运动控制系统的组成
5.1.2操作系统
5.1.3实时多任务操作系统（iRMX）
5.1.4操作系统对运动控制器的影响
5.1.5伺服运动控制对控制系统的要求
5.2PC与伺服运动控制器的信息交换
5.2.1ISA总线与PCI总线
5.2.2双口RAM
5.2.3IDT71321应用举例
5.2.4基于PC ISA的运动控制板卡
5.2.5基于PC PCI的运动控制卡
5.3伺服运动控制系统的采样周期
5.3.1信息变换原理
5.3.2采样过程及采样函数的数学表示
5.3.3采样函数的频谱分析及采样定理
5.3.4采样周期T对运动控制器的影响
5.4基于PC与基于PLC运动控制器的比较
5.5基于PC的伺服运动控制系统设计分析
5.5.1上位计算机的选择
5.5.2运动控制器板卡的设计分析
5.5.3驱动器、反馈元件的设计分析
5.5.4伺服电机的设计分析
5.6基于PC的伺服运动控制系统举例
5.6.1PAMC开放式运动控制卡在数控系统中的应用
5.6.2TRIO运动控制卡
5.6.3PCIMC—3A及PCIMC—3B三轴雕刻机控制卡
习题
第6章基于现场总线的高级运动控制系统
6.1基于CANbus总线的交流伺服运动控制系统
6.1.1CAN总线的概述
6.1.2CAN总线的分层结构
6.1.3基于CAN总线高级运动控制系统的硬件设计
6.1.4基于CAN总线高级运动控制系统的软件设计
6.1.5基于POWERLINK总线的高级运动控制系统应用案例
6.2基于POWERLINK总线的高级运动控制系统
6.2.1POWERLINK总线的概述
6.2.2POWERLINK总线的协议概述
6.2.3基于POWERLINK总线参考模型
6.2.4POWERLINK功能及技术实现
6.2.5基于POWERLINK总线的高级运动控制系统应用案例
6.3基于PROFIBUS总线的高级运动控制系统
6.3.1PROFIBUS总线的概述
6.3.2PROFIBUS总线通信协议
6.3.3基于PROFIBUS总线高级运动控制系统的硬件设计
6.3.4基于PROFIBUS总线高级运动控制系统的软件设计
6.3.5基于PROFIBUS总线的高级运动控制系统应用案例
6.4基于MECHATROLINK总线的高级运动控制系统
6.4.1MECHATROLINK—Ⅱ总线的概述
6.4.2MECHATROLINK总线的通信协议
6.4.3基于MECHATROLINK总线的高级运动控制系统应用案例
6.5基于CoDeSys编程开发平台
6.5.1CoDeSys的分层架构
6.5.2CoDeSys自动化开发平台中间件
6.5.3CoDeSys的运动控制模块
6.5.4CoDeSys项目应用案例
习题
……
第7章工业机器人运动控制系统
参考文献