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绪论 1

第1章 自动控制系统的构造方法 3

1.1物体运动控制系统的设计方法 4

1.1.1功能添加法 4

1.1.2步进逻辑公式法 7

1.1.3运动控制系统的基本辅助功能与构造规律 12

1.1.4步进逻辑公式法应用举例 20

1.1.5最少程序步判别定理及其应用举例 29

1.2恒值控制系统的形成方法 33

1.2.1系统的抑制能力 34

1.2.2抑制定理与反馈定理 37

1.2.3恒值控制系统设计方法应用举例 38

1.3机器人控制基础与运动轨迹规划简介 44

1.3.1机器人控制系统的结构和工作原理 44

1.3.2机器人控制系统的特点及其控制方式 47

1.3.3机器人的轨迹规划 49

1.3.4插补方式的分类与轨迹控制 52

1.3.5机器人轨迹插值计算 52

1.3.6机器人路径的实现方法 59

习题 59

第2章 单闭环调速控制系统的构成及计算机仿真 62

2.1开环调速控制系统的构造过程及其静特性 62

2.1.1开环调速控制系统的动、静态结构图 62

2.1.2晶闸管-电动机系统的特殊问题 66

2.2单闭环调速控制系统的动、静态分析与设计 68

2.2.1生产工艺要求与控制系统转速降之间的关系 69

2.2.2单闭环调速控制系统的抗干扰能力 70

2.2.3单闭环调速控制系统的限流保护方法 71

2.2.4控制系统的稳定条件及校正 72

2.2.5系统的静态参数计算 73

2.3电压负反馈电流补偿控制的调速系统 74

2.3.1电压负反馈调速控制系统 74

2.3.2电流正反馈和补偿控制规律 76

2.3.3电流补偿控制调速系统的数学模型和稳定条件 77

2.4 Simulink建模与仿真技术 78

2.4.1计算机仿真技术的基础知识及Simulink使用入门 79

2.4.2仿真参数设置及仿真速度的控制方法 91

2.4.3子系统的生成及其封装技术 96

2.4.4多组参数同时仿真技术 106

2.5 PID调节器控制规律分析 108

2.5.1比例调节器的时域表达式和控制规律 109

2.5.2积分调节器的时域表达式和控制规律 111

2.5.3比例积分调节器的时域表达式和控制规律 112

2.5.4微分调节器的时域表达式和控制规律 113

2.5.5比例微分调节器的时域表达式和控制规律 115

2.5.6 PID调节器的时域表达式和控制规律 116

2.6单闭环运动控制系统的应用实例分析 117

2.6.1单闭环直流调速控制系统应用实例 117

2.6.2单闭环交流异步电动机调速控制系统应用实例 119

习题 120

第3章 多闭环控制系统的构造及现场总线 123

3.1转速电流双闭环调速控制系统及其静态特性 123

3.1.1问题的提出及构造过程 123

3.1.2静态结构图及静态特性 127

3.2双闭环调速控制系统的动态性能及其仿真 129

3.2.1动态数学模型 129

3.2.2突加给定时的起动过程仿真分析 130

3.2.3动态性能和两个调节器的作用 132

3.2.4调节器的设计与存在的问题 133

3.3无转速超调的双闭环调速控制系统 135

3.3.1瞬间降低转速给定电压Un 135

3.3.2自动提高转速反馈电压Un 135

3.4多闭环调速控制系统的构造过程及性能分析 136

3.4.1带电流变化率内环的三环调速系统 137

3.4.2全状态反馈调速控制系统 138

3.4.3带能耗制动单元的全状态反馈调速控制系统 139

3.4.4闭环数目的限制与带预控制调节器的闭环系统 140

3.5弱磁控制的直流调速控制系统 141

3.5.1问题的提出及解决原则 141

3.5.2弱磁控制直流调速系统的构造过程 142

3.6 PROFIBUS通信和网络组态 145

3.6.1通信基础知识 146

3.6.2现场总线概述 147

3.6.3 ROFIBUS网络通信概述 151

3.6.4 PROFIBUS-DP的主要特点 156

3.6.5 PROFIBUS-DP网络组态过程及数据传输命令 159

3.6.6 PROFIBUS-DP网络常见通信故障的处理 165

3.7 PROFINET、 MODBUS和CAN现场总线应用简介 166

3.7.1 PROFINET现场总线 166

3.7.2 MODBUS现场总线 172

3.7.3基于 RS-232协议的CAN总线网络 175

习题 179

第4章 可逆调速控制系统及脉宽调制电路 183

4.1晶闸管-电动机系统的可逆电路及其回馈制动 183

4.1.1可逆运行理论分析 184

4.1.2晶闸管-电动机系统的四象限运行方法 185

4.1.3晶闸管-电动机系统的回馈制动条件 186

4.2可逆电路中的环流及其抑制措施 186

4.2.1环流及其种类 186

4.2.2典型配合控制的定义 188

4.2.3瞬时脉动环流及其抑制措施 188

4.3有环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 190

4.3.1典型配合控制系统的组成分析 190

4.3.2典型配合控制系统的制动过程分析 192

4.3.3典型配合控制系统的仿真波形及应用场合 194

4.3.4环流自控可逆调速控制系统 197

4.4无环流可逆调速控制系统及控制系统仿真 198

4.4.1问题的提出 198

4.4.2逻辑控制装置的设计过程 199

4.4.3逻辑控制无环流可逆调速控制系统的仿真波形 205

4.5直流脉宽调速控制系统及控制系统仿真 208

4.5.1脉宽调制主电路的形成过程 208

4.5.2脉宽调制变换器的工作原理及构造过程 210

4.5.3脉宽调制变换器的机械特性及数学模型 218

4.5.4脉宽调速系统的控制电路 219

4.5.5脉宽调速系统实例分析 226

习题 228

第5章 调速器的使用方法及常见故障维修 231

5.1直流调速器的结构与控制系统软件组态 231

5.1.1直流调速器性能概述 231

5.1.2通用直流调速器的外围接线与内部结构 233

5.1.3通用直流调速器控制系统组态方法 237

5.1.4通用直流调速器的参数设置过程及优化方法 239

5.1.5直流调速器常见故障的维修方法及实例 241

5.2通用变频器的工作原理及维修 244

5.2.1变频器的工作原理简介及分类 244

5.2.2变频器的选择方法 246

5.2.3变频器的故障诊断与维修 248

5.3伺服控制器的选择方法 253

5.3.1伺服电动机的选型 255

5.3.2伺服单元的选型 259

习题 260

第6章 系统的人机界面设计及触摸屏的使用方法 261

6.1人机界面研究的主要内容及常用认知心理学知识 262

6.1.1人机界面的定义及研究的主要内容 263

6.1.2研究人机界面所需要的基础知识 263

6.1.3常用认知心理学基础知识 264

6.2人机界面与控制系统外壳的色彩搭配 267

6.2.1色彩基础与人机界面设计色彩搭配 267

6.2.2控制系统中按钮和指示灯的颜色 268

6.2.3控制系统中常用导线的颜色 269

6.2.4控制系统外壳色彩搭配 269

6.3显示与控制界面的设计原则 270

6.3.1 显示界面的设计 270

6.3.2显示与控制界面的布局设计原则 272

6.3.3控制柜壳体内外部设计原则 274

6.4触摸屏工作原理及MT500使用入门 276

6.4.1触摸屏的基本工作原理及分类 276

6.4.2触摸屏画面总体设计步骤 278

6.4.3 EasyView500的安装及使用入门 279

6.4.4 EasyView500触摸屏画面组态软件简介 285

6.4.5 EB500触摸屏软件组态编辑操作举例 294

6.5 MT500与XP270触摸屏常见技术问题的解决方法 312

6.5.1 MT500触摸屏常见技术问题的解决方法 312

6.5.2 XP270触摸屏常见技术问题的解决方法 315

6.5.3触摸屏的常见故障及处理方法 316

6.6 WinCC flexible 2008使用入门 317

6.6.1 WinCC flexible 2008的特点与基础知识 317

6.6.2 WinCC flexible 2008的项目组态方法与技巧 320

6.6.3实例组态编辑程序分析 326

习题 340

第7章 运动控制系统工程实例 341

7.1运动控制系统的设计原则与现场调试方法 341

7.1.1运动控制系统设计的一般原则 341

7.1.2运动控制系统设计的基本任务与内容 342

7.1.3运动控制系统设计阶段的划分 343

7.1.4设计阶段的电气工程文件的组成 344

7.1.5运动控制系统的现场调试方法 344

7.2 T44—4.0～14.0 × 1650钢板横剪线控制系统简介 345

7.2.1矫平定尺送料装置的拖动系统要求及设计 345

7.2.2系统人机界面设计 348

7.2.3横剪线的关键控制技术及主控流程图 350

7.3 HJ300硅钢片横剪线实仿程序简介 351

7.3.1 HJ300线的控制系统PLC实仿程序编写 352

7.3.2 HJ300线的控制系统人机界面实仿程序编写 356

7.3.3 HJ300线的控制系统实仿程序调试 358

7.4基于现场总线的拉幅定型机控制系统简介 359

7.4.1拉幅定型机的作用和工艺流程 359

7.4.2拉幅定型机控制系统的硬件设计 359

7.4.3拉幅定型机控制系统的软件设计 362

7.4.4控制系统的现场调试 363

7.5螺旋焊管生产线钢板递送自动控制系统简介 364

7.5.1螺旋焊管生产线控制系统的技术要求 364

7.5.2螺旋焊管生产线钢板递送自动控制系统的硬件设计 365

7.5.3螺旋焊管生产线钢板递送自动控制系统的软件设计 368

7.5.4螺旋焊管生产线钢板递送自动控制系统的调试与运行 372

习题 372

附录 373

附录A SPWM逆变器控制系统工作原理仿真实验 373

附录B转速电流双闭环可逆调速控制系统仿真实验 378

附录C典型控制系统外壳设计图实例 381

附录D典型控制系统电气原理图 384

部分习题解答 394

参考文献 403