●目 錄第一篇 運動繫統與運動控制器第1章 緒論21.1 運動控制研究的問題31.1.1 第一類運動繫統問題31.1.2 第二類運動繫統問題81.2 運動控制繫統91.3 運動控制繫統術語101.4 運動控制繫統的發展歷程與未來發展趨勢111.5 本課程的主要內容和適用對像13第2章 經典運動控制器技術152.1 運動控制繫統簡介152.1.1 運動控制繫統的構成152.1.2 運動控制繫統的任務152.2 運動控制器的基本原理162.2.1 運動控制器的構成162.2.2 軌跡生成器162.2.3 插補器262.2.4 控制回路362.3 運動控制器的硬件372.3.1 按照運動控制器核心器件的組成分類372.3.2 按照數據的傳遞形式分類422.4 運動控制器的軟件442.4.1 運動控制器軟件體繫442.4.2 運動控制器的開發應用軟件簡介462.5 運動控制器設計要素49*2.6 運動控制器實例49習題與思考題51第3章 智能運動控制器設計523.1 模糊控制技術與模糊控制器523.1.1 模糊控制技術523.1.2 模糊PID控制器及其設計53*3.1.3 雙關節機械手593.2 自適應控制技術與自適應運動控制器633.2.1 自適應控制技術633.2.2 自適應運動控制器設計64*3.2.3 模糊自適應控制器68習題與思考題70第二篇 執行器設計與驅動控制技術第4章 執行器設計與執行器724.1 執行器設計基礎724.2 電動執行部件774.2.1 電動缸774.2.2 電動執行閥78*4.3 液壓執行部件804.3.1 液壓缸804.3.2 液壓馬達81*4.4 氣動執行部件824.4.1 氣缸824.4.2 氣動馬達834.4.3 控制回路84*4.5 新型執行器854.5.1 壓電執行器854.5.2 形狀記憶合金執行器874.5.3 電致聚合體執行器884.5.4 磁致伸縮執行器894.5.5 電、磁流變液體執行器90習題與思考題96第5章 直流電機控制技術975.1 直流電機調速概述975.1.1 直流電機調速的發展歷程975.1.2 直流電機的調速方法985.1.3 直流電機PWM基本電路1005.1.4 直流H型可逆PWM變換器-電機繫統的能量回饋1055.1.5 直流PWM調速繫統的數學模型及機械特性1055.1.6 調速繫統性能指標1065.1.7 開環調速繫統的機械特性及性能指標1075.2 閉環調速繫統與調速控制器1095.2.1 閉環調速繫統1095.2.2 控制器設計121*5.2.3 工程方法―典型繫統問題1295.2.4 直流電機調速繫統控制器的數字仿真136習題與思考題143第6章 交流電機控制技術1466.1 交流電機調速繫統基本理論1466.1.1 研究交流電機解耦問題的必要性1466.1.2 交流電機模型1466.1.3 交流電機解耦分析151*6.1.4 交流電機在兩相（?, ?）靜止坐標繫下的數學模型153*6.1.5 交流電機在兩相（d, q）旋轉坐標繫下的數學模型154*6.1.6 交流電機在兩相（M, T）旋轉坐標繫下的數學模型1546.2 標量控制1556.2.1 電壓頻率協調控制的變頻調速繫統156*6.2.2 可控轉差頻率控制的變頻調速繫統1586.3 矢量控制1596.3.1 矢量控制概述1596.3.2 磁通開環轉差型矢量控制繫統161*6.3.3 轉子磁通觀測模型162*6.3.4 速度、磁通閉環控制的矢量控制繫統1636.4 直接轉矩控制1636.5 變頻器167習題與思考題173第7章 伺服電機控制技術1757.1 伺服控制繫統概述175*7.2 伺服控制繫統的數學模型1767.2.1 直流伺服控制繫統的數學模型1767.2.2 交流伺服控制繫統的數學模型178*7.3 永磁同步電機交流伺服控制179*7.4 伺服控制繫統的設計1837.4.1 單環位置伺服控制繫統設計1837.4.2 雙環伺服控制繫統設計1867.4.3 三環伺服控制繫統設計1887.4.4 PMSM伺服控制繫統設計1897.5 標準商用伺服驅動器應用簡介192習題與思考題205第三篇 運動感知技術第8章 運動繫統檢測技術2088.1 距離檢測2088.1.1 激光雷達2088.1.2 毫米波雷達和超聲波雷達2098.1.3 攝像機（圖像傳感器）2108.2 直線位移檢測2108.2.1 光柵210*8.2.2 感應同步器2138.2.3 磁柵式傳感器2158.3 角位移檢測219*8.3.1 旋轉變壓器2198.3.2 光電編碼器2208.4 速度、加速度檢測222*8.4.1 直流測速發電機2228.4.2 光電式速度傳感器2238.4.3 加速度傳感器2248.5 力、力矩檢測2258.5.1 測力傳感器2258.5.2 壓力傳感器2268.5.3 力矩傳感器228*8.5.4 力與力矩復合傳感器228習題與思考題230第四篇 運動繫統應用實例第9章 運動控制繫統應用實例2339.1 無人駕駛汽車2339.2 高速電子鋸2369.3 胡蘿卜汁的灌裝239*9.4 點膠機244*9.5 包裝生產線248*9.6 纏繞生產線252*9.7 恆壓供水繫統254參考文獻259

本書以運動控制繫統的組成要素為主線，全面繫統地介紹了運動控制繫統的基本原理、組成和設計方法。其主要內容包括緒論、經典運動控制器技術、智能運動控制器設計、執行器設計與執行器、直流電機控制技術、交流電機控制技術、伺服電機控制技術、運動繫統檢測技術，以及運動控制繫統應用實例。同時，本書還配有電子課件和書中插圖，讀者可通過華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）免費注冊申請。

班華 著

"前 言運動控制繫統是自動化技術的一個分支，廣泛地應用於機械制造、冶金、交通運輸、石油石化、航空航天、國防科技、生物工程、日用化工、醫療衛生、人居生活等方方面面。隨著近期人工智能技術的快速發展，運動繫統的智能控制對提升整個國民經濟發展水平起著舉足輕重的作用，對加快社會進步和改善人類生活都十分必要。自20世紀40年代起，由於經典控制理論的提出，經典PID控制器在運動控制繫統得到廣泛應用，使得運動繫統的穩定性和可控性大幅度提升。20世紀80～90年代後，微電子技術、電力電子技術、智能控制技術迅猛發展，推進了運動控制繫統的控制器智能化。尤其是近三年，隨著智能裝備與智能制造、機器人等工業4.0計劃的制訂，運動控制繫統的智能化趨勢不可逆轉。 一個典型的運動控制繫統由運動感知、運動控制和驅動執行組成，本書就以這三個要素作為基本架構進行編寫。本書分四篇九章，第一篇是運動繫統與運動控制等