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第1章 绪论 1

1.1 伺服系统及其发展 1

1.2 伺服系统基本性能要求 2

1.2.1 稳定性 2

1.2.2 精度 3

1.2.3 瞬态响应 3

1.2.4 灵敏度 3

1.2.5 抗干扰性 4

1.3 伺服控制典型应用实例 4

1.3.1 数控机床 4

1.3.2 工业机器人 5

1.3.3 光电经纬仪 6

1.4 本书主要内容 8

第2章 常用伺服控制方法 10

2.1 引言 10

2.2 被控对象数学模型 11

2.2.1 相关分析算法 11

2.2.2 信号频率的选择 12

2.2.3 由伯德图求最小相位系统 13

2.3 PID控制 15

2.3.1 模拟PID调节器 16

2.3.2 数字PID调节器 17

2.4 速度、位置双环控制 18

2.4.1 速度回路的作用 19

2.4.2 内环相对于外环的等效环节 19

2.4.3 对速度回路的要求 19

2.4.4 速度校正环节设计 20

2.4.5 位置回路设计 21

2.5 复合控制 23

2.6 等效复合控制 25

2.6.1 速度滞后补偿 25

2.6.2 加速度滞后补偿 25

2.6.3 共轴跟踪 27

2.6.4 动态高型 29

2.6.5 新型控制策略的应用 29

2.6.6 目标位置及运动信息预测研究概况 29

2.7 本章小结 31

第3章 伺服控制系统反馈信息源 32

3.1 引言 32

3.2 光电编码器 32

3.2.1 绝对式编码器 33

3.2.2 增量式编码器 35

3.3 旋转变压器 36

3.3.1 旋转变压器的结构 37

3.3.2 旋转变压器工作原理 39

3.3.3 旋转变压器主要指标 41

3.4 加速度传感器 42

3.4.1 压电式加速度传感器工作原理 42

3.4.2 压电式加速度计模型 43

3.5 加速度计传递函数测试与校正 45

3.5.1 测试原理 45

3.5.2 频率特性测试方法 45

3.5.3 传递函数的模型辨识 46

3.5.4 测试结果及加速度计校正 48

3.6 位置和加速度两种信息源的比较 54

3.6.1 速度信息的获取 54

3.6.2 伺服系统被控对象加速度信息的获取 57

3.7 本章小结 62

第4章 伺服控制器的发展及新技术 63

4.1 引言 63

4.2 基于微处理器的伺服控制器 63

4.2.1 AT89C51单片机 64

4.2.2 AVR ATmega16单片机 65

4.2.3 微处理器的伺服控制器特点 66

4.3 基于通用计算机的伺服控制器 67

4.4 基于PC/104的伺服控制器 68

4.5 基于DSP的伺服控制器 69

4.6 Compax3伺服控制器 70

4.6.1 基于Compax3的伺服系统组成 71

4.6.2 Compax3初始化 73

4.6.3 位置运动模块 74

4.7 Compax3试验平台主要参数性能测试 75

4.7.1 平台匀速运动数据 75

4.7.2 平台变速运动数据 76

4.7.3 数据的频谱分析 78

4.8 本章小结 81

第5章 伺服控制新技术 82

5.1 引言 82

5.2 基于ELM神经网络的共轴跟踪 82

5.2.1 ELM神经网络原理 83

5.2.2 基于ELM神经网络的目标合成与预测 85

5.3 ELM算法优化 87

5.3.1 学习训练过程输入矩阵的选择 87

5.3.2 学习训练过程输出矩阵的选择 88

5.3.3 数据融合过程输入矩阵选择 93

5.3.4 ELM学习样本的选取 93

5.3.5 求取隐含层输出矩阵的算法优化 93

5.3.6 H矩阵求逆的算法优化及神经元个数的选取 96

5.4 光电跟踪伺服控制系统 97

5.4.1 光电跟踪伺服控制系统的组成 97

5.4.2 光电跟踪系统跟踪方式 97

5.4.3 光电探测器时间常数测试 98

5.5 ELM系统仿真 99

5.6 共轴跟踪系统设计 104

5.6.1 数据融合系统设计 105

5.6.2 伺服系统设计 106

5.7 共轴跟踪实验与结果分析 107

5.8 本章小结 111

第6章 总结与展望 112

6.1 总结 112

6.2 展望 113

附录A 114

附录B 136

附录C 138

参考文献 140