工业运动控制 电机选择、驱动器和控制器应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1运动控制系统的组成 3

1.1.1人机接口 3

1.1.2运动控制器 4

1.1.3驱动器 5

1.1.4执行器 5

1.1.5传动机构 6

1.1.6反馈 7

参考文献 7

第2章 运动曲线 9

2.1运动学基本概念 10

2.2常见运动曲线 12

2.2.1梯形速度曲线 12

2.2.2 S形速度曲线 16

2.3多轴运动 21

2.3.1摆转运动 21

2.3.2插补运动 22

习题 22

参考文献 25

第3章 传动链设计 27

3.1惯量和转矩折算 29

3.1.1齿轮箱比 29

3.1.2惯量折算 30

3.1.3转矩折算 31

3.1.4效率 31

3.1.5总惯量 32

3.2惯量比 33

3.3传动机构 34

3.3.1传动机构的转矩和惯量折算 34

3.3.2带轮 35

3.3.3丝杠 37

3.3.4齿轮齿条传动 40

3.3.5直线运动中的带传动 41

3.3.6传送带 42

3.4运动转矩的计算 44

3.4.1加速（最大）转矩 44

3.4.2运行转矩 45

3.4.3减速转矩 45

3.4.4连续（有效值）转矩 45

3.5电机的机械特性 48

3.5.1交流伺服电机的机械特性曲线 48

3.5.2交流感应电机的机械特性曲线 49

3.6电机选择 51

3.7直接驱动电机选择 52

3.8电机与传动机构选择 53

3.9齿轮箱 55

3.9.1行星伺服减速器 55

3.9.2蜗轮减速器 56

3.10伺服电机和齿轮减速器选择 58

3.11交流感应电机和齿轮箱选择 67

3.12电机、齿轮箱和传动机构选择 72

习题 75

参考文献 79

第4章 电机 81

4.1基本概念 82

4.1.1电气周期与机械周期 83

4.1.2三相绕组 84

4.2旋转磁场 84

4.2.1霍尔传感器 84

4.2.2六步换相法 85

4.3交流伺服电机 87

4.3.1转子 87

4.3.2定子 88

4.3.3正弦波换相 91

4.3.4正弦波换相的转矩计算 93

4.3.5交流伺服电机的六步换相法 95

4.3.6采用编码器和霍尔传感器的电机定相 95

4.4交流感应电机 96

4.4.1定子 96

4.4.2转子 97

4.4.3电机的运行 97

4.4.4直接电网恒速运行 98

4.4.5变频驱动器变速运行 99

4.5数学模型 100

4.5.1交流伺服电机模型 102

4.5.2交流感应电机模型 106

习题 110

参考文献 111

第5章 传感器和控制器件 113

5.1光电编码器 114

5.1.1增量式编码器 114

5.1.2正余弦编码器 116

5.1.3绝对式编码器 118

5.1.4编码器的串行通信 120

5.1.5速度估算 122

5.2检测传感器 124

5.2.1限位开关 124

5.2.2接近传感器 124

5.2.3光电传感器 125

5.2.4超声波传感器 126

5.2.5扇入和扇出的概念 126

5.2.6三线传感器 128

5.3主令控制器件 129

5.3.1按钮 129

5.3.2选择开关 130

5.3.3指示灯 130

5.4交流感应电机的控制器件 130

习题 132

参考文献 133

第6章 交流驱动器 135

6.1驱动器电路 136

6.1.1整流器和直流环节 137

6.1.2逆变器 138

6.2基本控制结构 143

6.2.1级联的速度环和位置环 143

6.2.2单环PID位置控制 147

6.2.3含有前馈控制的级联闭环 153

6.3内环 158

6.3.1交流感应电机的内环 160

6.3.2交流伺服电机的内环 161

6.4控制器的仿真模型 161

6.4.1交流感应电机矢量控制的仿真模型 161

6.4.2交流伺服电机矢量控制的仿真模型 165

6.5参数整定 166

6.5.1 PI控制器的参数整定 168

6.5.2 PID位置控制器的参数整定 171

6.5.3带前馈增益的级联速度/位置控制器的参数整定 177

习题 183

参考文献 186

第7章 运动控制器编程与应用 187

7.1运动模式 188

7.1.1直线运动 188

7.1.2圆弧运动 188

7.1.3轮廓运动 189

7.2编程 190

7.2.1运动程序 190

7.2.2 PLC功能 191

7.3单轴运动 193

7.3.1点动 194

7.3.2回零 194

7.4多轴运动 195

7.4.1多电机单轴驱动 196

7.4.2两轴或多轴联动 196

7.4.3主从同步随动 197

7.4.4张力控制 210

7.4.5运动学 214

习题 218

参考文献 221

附录 控制理论概述 223

单位换算表 231