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第1章 武器伺服系统的分类与设计输入 1

1.1武器伺服系统的分类 1

1.2武器伺服系统的技术指标 2

1.2.1位置跟踪伺服系统 2

1.2.2定位伺服系统 4

1.3被控对象特性 5

1.3.1负载特性 5

1.3.2传动特性 8

1.3.3火炮动力学与伺服系统 8

1.4数学模型 9

1.4.1伺服系统的构成 9

1.4.2执行电机—被控对象模型 10

1.4.3伺服系统模型 12

第2章 伺服系统的基础环节设计 16

2.1负载转速、转矩和惯量的计算 16

2.2工作循环与功率均方根值、最优速比 18

2.2.1典型运行工作循环 18

2.2.2等效正弦工作循环 19

2.2.3最优减速比 21

2.3电机的类型和特性 22

2.3.1伺服电机的主要类型 22

2.3.2伺服电机的主要参数 22

2.4电机的选取和校核 24

2.4.1位置跟踪伺服系统电机的选取 25

2.4.2定位伺服系统电机的选取 29

2.5动力传动箱的结构及参数 31

2.6输出角度的测量 32

2.6.1传感器精度 32

2.6.2测角精度 33

2.6.3两种双通道测角结构 34

第3章 伺服系统的工程实用设计 37

3.1对数频率特性 37

3.1.1希望开环对数幅频特性 38

3.1.2串联和并联校正 42

3.2线性区关键小时间常数TΩ及其确定方法 43

3.2.1关键小时间常数概念的引入 43

3.2.2TΩ的确定 45

3.3基于关键小时间常数TΩ的伺服系统设计 50

3.3.1一阶无差度伺服系统 50

3.3.2二阶无差度伺服系统 52

3.3.3伺服系统“开环基型” 53

3.3.4伺服系统设计的解析方法 56

3.4对扰动的响应 59

3.4.1对扰动的响应与对主令响应的关系 59

3.4.2扰动响应分析 60

3.5复合控制 62

3.5.1复合控制的设计 62

3.5.2一阶无差度系统的前馈补偿 63

3.5.3二阶无差度系统前馈补偿的设计 65

3.5.4复合控制的跟踪精度的估算 67

3.6大角度调转 70

3.6.1基本准则 71

3.6.2？e控制律 72

3.6.3“柔化”的Bang-Bang控制 74

3.7火炮伺服系统射击误差分析 75

3.7.1射击力矩描述 75

3.7.2线性区工作的射击误差分析（频率法） 76

3.7.3非线性区（饱和）的射击误差分析 79

3.7.4射击误差的补偿 82

第4章 三阶ITAE最优Ⅲ型伺服系统的设计及工程实践 84

4.1 ITAE最优调节律 84

4.1.1目标函数 84

4.1.2典型传递函数 85

4.2三阶ITAE最优Ⅲ型系统 86

4.2.1三阶ITAE最优Ⅲ型系统的标准形式 86

4.2.2三阶ITAE最优Ⅲ型系统分析 87

4.2.3 ITAE最优Ⅲ型系统的性能仿真 89

4.3三阶ITAE最优Ⅲ型系统的工程设计 90

4.3.1技术要求与方案分析 90

4.3.2典型伺服系统的基本固有结构 91

4.3.3 ITAE最优Ⅲ型系统的工程设计 93

4.4数字化ITAE最优Ⅲ型系统结构与控制律的实现 99

4.4.1系统实现 99

4.4.2台架实验结果 101

4.5三阶ITAE最优Ⅲ型数字伺服系统的工程实践 102

4.5.1结构谐振 102

4.5.2电机扩大机转速波动的影响 103

4.5.3跟踪平稳性 104

4.5.4静阻摩擦力 104

第5章 自整定、自适应控制与智能控制、分数阶控制 106

5.1伺服系统的控制参数自整定 106

5.1.1相关辨识法的基本原理 107

5.1.2相关辨识法的PMSM速度环自整定 113

5.1.3相关辨识法的位置环自整定 119

5.1.4继电特性自整定 123

5.2模型参考自适应控制 125

5.2.1最简结构 126

5.2.2自适应控制律的求取 126

5.2.3 MRAC伺服系统的实现 129

5.2.4实验结果 131

5.3智能PID控制 136

5.3.1常规PID的物理过程分析 136

5.3.2智能PID的分析 137

5.3.3误差线性区的智能积分 138

5.3.4智能PID的实际应用 141

5.4位置伺服系统的分数阶PIα控制 142

5.4.1分数阶微积分的基本概念 142

5.4.2位置伺服系统的分数阶PIα控制器设计 142

5.4.3分数阶PIα控制器设计的数字实现 147

5.4.4仿真研究 149

5.4.5试验研究 158

5.4.6结论 161

第6章 伺服系统共性技术问题 162

6.1数字伺服系统关注的几个问题 162

6.1.1采样与同步 162

6.1.2离散化方法与采样频率 165

6.1.3数值处理 167

6.1.4数据通信与可靠性 171

6.2传动间隙与多电机驱动消隙 173

6.2.1传动间隙对伺服系统性能的影响 174

6.2.2工程设计中对传动间隙的考虑 175

6.2.3多电机传动 176

6.2.4双电机消隙 177

6.3机械结构谐振及影响 181

6.3.1电机与负载惯量间的弹性耦合 182

6.3.2两种伺服系统传动结构 184

6.3.3结构谐振对速度环的影响 185

6.3.4结构谐振对系统性能的影响 188

6.3.5 ITAE-Ⅲ型伺服系统对结构谐振的适应能力分析 189

6.3.6陷波器 190

第7章 一体化永磁同步电机位置伺服驱动器 193

7.1永磁同步电机数学模型 193

7.1.1永磁同步电机及坐标系 193

7.1.2电压与电流的三相ABC系到两相dq系的变换 194

7.1.3电压与电流的dq系到ABC系的变换 196

7.1.4永磁同步电机在dq坐标系下的方程 197

7.2永磁同步电机矢量控制电流环的设计 198

7.2.1两种坐标系下的电流环 198

7.2.2基于dq坐标系下的永磁同步电机电流环的解耦设计 201

7.3永磁同步电机调速系统原理 206

7.3.1 PWM 206

7.3.2永磁同步电机矢量控制系统 214

7.4永磁同步电机调速系统最大转矩电流比控制 215

7.4.1最大转矩电流比控制原理 215

7.4.2最大转矩电流比工程近似算法 218

7.4.3仿真研究 220

7.4.4实验研究 221

7.5调速系统驱动器的实现 222

7.5.1全数字调速系统控制器 223

7.5.2主回路动力单元 225

7.6一体化、通用化与智能化位置伺服驱动器的研制 225

7.6.1 DSP伺服控制器 226

7.6.2智能位置传感器 227

7.6.3上位机人机界面与参数整定软件 228

7.6.4实验结果 231

第8章 一体化开关磁阻电机定位伺服系统 235

8.1开关磁阻电机驱动原理 235

8.1.1开关磁阻电机的基本结构 235

8.1.2开关磁阻电机的工作原理 236

8.1.3开关磁阻电机驱动 239

8.1.4开关磁阻电机运行状态分析 242

8.2开关磁阻电机定位伺服系统的实现 246

8.2.1系统的组成与结构 246

8.2.2控制器 247

8.2.3功率主回路及其驱动电路 248

8.2.4控制系统软件结构 249

8.3大惯性负载定位控制策略及运动特性分析 252

8.3.1五段定位控制方法 252

8.3.2制动段分段参数计算 255

8.4实验装置运行实例 256

8.4.1实验平台 256

8.4.2定位过程控制量—时间曲线 257

第9章 压制兵器自动操瞄 261

9.1将大地坐标系诸元转为火炮坐标系下诸元的自动调炮（二次调炮） 261

9.1.1定义 261

9.1.2误差分析与重要规律 262

9.1.3二次调炮方法 264

9.1.4调炮误差估算 266

9.2在大地坐标系下的直接调炮（一次调炮） 267

9.2.1在大地坐标系下的直接调炮的解耦 268

9.2.2按坐标转换进行的解耦调炮 270

9.2.3按四元数法解耦调炮 274

9.3压制兵器中的定位伺服系统 279

9.3.1伺服定位误差 279

9.3.2定位伺服系统控制无差度的选择 279

第10章 射击线稳定与多伺服环大系统的跟踪瞄准 282

10.1自行高炮行进间的射击线稳定 282

10.1.1车体运动扰动频谱及信号特征 282

10.1.2系统带宽与功率 283

10.1.3惯性器件与射击线稳定 285

10.1.4对基座运动的扰动分析 290

10.2多伺服环大系统的跟踪—瞄准 291

10.2.1一种成功应用的光电跟踪多伺服环自行高炮闭环结构 292

10.2.2一种光电跟踪多伺服环闭环的新结构 297

参考文献 304