现代数控机床伺服及检测技术 第4版PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 伺服系统的组成 1

1.2 对伺服系统的基本要求 2

1.3 伺服系统的分类 4

1.3.1 按调节理论分类 4

1.3.2 按使用的驱动元件分类 5

1.3.3 按使用直流伺服电机和交流伺服电机分类 5

1.3.4 按进给驱动和主轴驱动分类 6

1.3.5 按反馈比较控制方式分类 6

1.4 伺服系统的发展历史与发展趋势 9

1.4.1 伺服系统的发展历史 9

1.4.2 数控伺服系统的发展趋势 11

第2章 伺服控制基础知识 13

2.1 运算放大器 13

2.1.1 反相比例放大器 13

2.1.2 反相比例加法运算放大器 15

2.1.3 同相比例放大器 15

2.1.4 积分运算放大器 16

2.1.5 比例积分运算放大器 17

2.1.6 运算放大器作为比较器使用 18

2.2 电力半导体器件 19

2.2.1 晶闸管（SCR） 19

2.2.2 全控型电力半导体器件 21

2.2.3 智能功率模块（IPM） 23

2.3 伺服系统的动态特性 24

2.3.1 伺服系统的数学模型 24

2.3.2 伺服系统的动态特性分析 26

第3章 伺服系统常用传感器及检测装置 28

3.1 概述 28

3.1.1 伺服系统检测装置的作用与要求 28

3.1.2 伺服系统检测装置的分类 29

3.2 旋转变压器 30

3.2.1 结构和工作原理 30

3.2.2 旋转变压器的应用 31

3.3 感应同步器 32

3.3.1 基本原理 33

3.3.2 结构 33

3.3.3 感应同步器的检测系统 34

3.3.4 感应同步器的特点 38

3.3.5 感应同步器安装使用的注意事项 39

3.4 脉冲编码器 39

3.4.1 概述 39

3.4.2 增量式光电脉冲编码器 40

3.4.3 绝对值式光电脉冲编码器 45

3.5 光栅 48

3.5.1 光栅的种类与精度 48

3.5.2 工作原理 50

3.5.3 光栅检测装置 52

3.6 磁栅 55

3.6.1 磁性标尺 55

3.6.2 磁头 56

3.6.3 检测电路 58

3.7 测速发电机 59

3.7.1 交流异步测速发电机 59

3.7.2 直流测速发电机 60

3.8 球栅尺 61

3.8.1 概述 61

3.8.2 球栅尺的结构和工作原理 61

3.8.3 球栅尺的安装及应用 62

第4章 步进伺服系统 63

4.1 步进伺服系统概述 63

4.2 步进电动机的原理、特性及选用 64

4.2.1 步进电动机工作原理及运行方式 64

4.2.2 步进电动机的运行特性 71

4.2.3 步进电动机的选用 76

4.3 步进电动机的控制与驱动 77

4.3.1 基本问题 78

4.3.2 开关元件与驱动拓扑 80

4.3.3 步进电动机的驱动控制 81

4.4 步进伺服系统的应用 86

4.4.1 步进电动机的控制系统 86

4.4.2 步进电动机与微机的接口 87

4.4.3 步进电动机控制信号的产生及标度变换 89

4.4.4 步进电动机的运行控制及程序设计 92

4.4.5 步进电动机的变速控制及程序设计 95

第5章 直流伺服电动机及其速度控制 108

5.1 直流（DC）伺服电动机概述 108

5.1.1 直流伺服电动机的基本工作原理 108

5.1.2 直流伺服电动机的基本结构 109

5.1.3 直流伺服电动机的分类 112

5.1.4 永磁直流伺服电动机 114

5.1.5 无刷进给直流伺服电动机 118

5.1.6 对直流伺服电动机的要求及选用 121

5.2 直流电力拖动控制系统的基本知识 126

5.2.1 电力拖动系统的组成 126

5.2.2 他励直流电动机的起动 126

5.2.3 他励直流电动机的机械特性 128

5.2.4 他励直流电动机的人为特性 129

5.2.5 直流电动机的调速方法 131

5.2.6 直流力矩伺服电动机的特性 132

5.2.7 电力拖动控制系统的主要技术指标 134

5.3 直流电动机晶闸管供电的速度控制系统 138

5.3.1 具有转速负反馈的单闭环晶闸管——电动机调速系统 138

5.3.2 PI调节器与无静差转速负反馈单闭环调速系统 141

5.3.3 晶闸管供电转速电流双闭环直流调速系统 143

5.4 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统 148

5.4.1 脉宽调制基本原理 148

5.4.2 直流脉宽调速系统的控制电路 159

5.4.3 H型倍频单极式开关放大器工作分析 167

5.5 脉宽调速系统实例 173

5.5.1 脉宽调制双环可逆调速系统 173

5.5.2 双机双轴两相推挽斩波调速系统 176

5.6 直流调速系统应用特点 179

第6章 交流伺服电动机及其速度控制 180

6.1 交流伺服电动机 180

6.1.1 交流伺服电动机的分类和特点 180

6.1.2 永磁同步交流进给伺服电动机 181

6.1.3 感应式异步交流主轴伺服电动机 183

6.1.4 交流伺服电动机的发展动向 185

6.2 交流电动机调速原理 187

6.2.1 交流调速的基本技术途径 187

6.2.2 异步电动机的等效电路及机械特性 188

6.2.3 交流变频调速系统基本分析 189

6.3 变频调速技术 191

6.3.1 变频器的分类与特点 191

6.3.2 晶闸管交-直-交变频器 195

6.3.3 脉宽调制型（PWM）变频器 204

6.3.4 正弦波脉宽调制（SPWM）变频器 205

6.4 交流电动机的矢量控制调速系统 208

6.4.1 概述 208

6.4.2 矢量变换的运算功能及原理电路 209

6.4.3 磁通的检测 213

6.5 矢量变换控制的SPWM调速系统 214

6.6 无整流子电动机调速系统 216

6.7 全数字式交流伺服系统 218

6.7.1 全数字伺服的特点 218

6.7.2 前馈控制简介 219

6.7.3 全数字伺服系统举例 220

6.8 交流伺服系统的发展动向 222

第7章 位置伺服系统 223

7.1 进给伺服系统的概述 223

7.1.1 伺服系统常用的控制方式 223

7.1.2 数控机床运动方式对伺服系统的要求 226

7.1.3 检测信号反馈比较方式 227

7.2 进给伺服系统分析 227

7.2.1 进给伺服系统的数学模型 227

7.2.2 进给伺服系统的动、静态性能分析 229

7.2.3 位置伺服控制技术 231

7.2.4 位置指令信号分析 237

7.2.5 指令值的修正 238

7.3 脉冲比较的进给伺服系统 239

7.3.1 脉冲比较式进给位置伺服系统 239

7.3.2 脉冲比较进给系统组成原理 241

7.3.3 脉冲比较电路 241

7.4 相位比较的进给伺服系统 244

7.4.1 相位伺服进给系统组成原理 244

7.4.2 脉冲调相器 245

7.4.3 鉴相器 247

7.5 幅值比较的进给伺服系统 249

7.5.1 幅值伺服系统组成原理 249

7.5.2 鉴幅器 251

7.5.3 电压-频率变换器 252

7.5.4 脉冲调宽式正余弦信号发生器 253

7.6 数据采样式进给伺服系统 255

7.6.1 数据采样式进给位置伺服系统 255

7.6.2 反馈补偿式步进电动机进给伺服系统 257

第8章 直线伺服系统及新型驱动技术 259

8.1 直线伺服系统概述 259

8.1.1 直线伺服电动机的结构和分类 260

8.1.2 直线伺服系统的特点 262

8.2 直线电动机的工作原理和控制方法 264

8.2.1 直线电动机的基本工作原理 264

8.2.2 直线电动机的控制方法 265

8.3 直线伺服系统的应用 268

8.3.1 直线伺服系统控制 268

8.3.2 直线电动机的冷却 271

8.3.3 直线电动机的选择 272

8.3.4 直线电动机在机床上的应用 272

8.4 新型驱动技术及元件 276

8.4.1 传统改进型电磁式驱动技术 276

8.4.2 新发展型电磁式驱动技术 277

8.4.3 非电磁驱动技术 277

8.4.4 新型驱动元件 279

第9章 电液伺服系统 282

9.1 电液伺服系统概述 282

9.1.1 电液伺服系统组成 282

9.1.2 电液伺服系统种类 282

9.1.3 电液伺服系统工作原理 284

9.1.4 电液伺服系统优缺点 284

9.1.5 电液伺服系统发展方向 285

9.2 电液伺服阀 285

9.2.1 电液伺服阀组成 286

9.2.2 电液伺服阀分类 286

9.2.3 电液伺服阀特性 288

9.2.4 电液伺服阀的选用 291

9.3 电液伺服马达 293

9.3.1 电液伺服马达组成及工作原理 293

9.3.2 电液伺服马达分类 293

9.3.3 电液伺服马达的应用 295

9.4 电液伺服油缸 295

9.4.1 电液伺服油缸组成及分类 295

9.4.2 电液伺服油缸原理 296

9.4.3 电液伺服缸与普通液压缸的比较 296

9.5 电液伺服系统模型及分析 297

9.5.1 电液伺服系统模型建立 298

9.5.2 电液伺服系统模型的动态分析 303

9.6 典型电液伺服系统应用 306

参考文献 309