运动控制技术与应用PDF电子书下载

第1章 基本运动术语 1

1.1标量 1

1.2向量 1

1.3弧度 1

1.4运动 2

1.5惯量、动量、力和转矩 3

1.5.1惯量 3

1.5.2动量 7

1.5.3推力 7

1.5.4转矩 7

1.6静摩擦——静态阻力 8

1.6.1滑动摩擦 8

1.6.2粘滞摩擦力 8

1.7刚度和弹性模量 8

1.8机械共振 9

1.9功 10

1.10功率 10

第2章 运动机械 12

2.1离合器 12

2.1.1最简单的离合器 12

2.1.2轴向离合器 12

2.1.3离合器小结 13

2.2抱闸 13

2.3齿轮组和齿轮驱动 13

2.3.1齿轮类型 14

2.4齿隙 19

2.4.1谐波齿轮 19

2.5减速器 20

2.6链条 21

2.6.1链轮和链子 22

2.7传动带和带传动 23

2.7.1传动带 23

2.7.2带传动 24

2.8轴联接器 24

2.9凸轮 25

2.9.1凸轮跟随器 25

2.10滑轮组 26

2.10.1定滑轮 26

2.10.2复合滑轮 26

2.11曲柄 26

2.12直线执行器 27

2.12.1动力丝杠 27

2.12.2滚珠丝杠 27

2.12.3滚珠丝杠的螺距和导程 28

2.13轴承基础 29

2.14润滑剂 31

2.14.1油脂 31

2.14.2固态润滑剂 31

第3章 电磁 32

3.1电磁场和磁通量 32

3.2磁通密度 32

3.3磁场中导体的机械受力 33

3.4电机设计的目标 34

3.5磁路 34

3.6气隙 36

3.6.1饱和度 36

3.7转矩生成 36

3.8转矩大小 37

3.9输出功率 37

3.10能量转换 37

3.11等效电路 39

3.12机器零负载状态 40

3.13机器带载状态 41

3.14理想机器分析的结果 42

3.15 电机的转矩和反电动势 42

第4章 电机——动力装置 43

4.1简介 43

4.2电机分类 43

4.3直流电机 44

4.3.1直流电机的结构 44

4.3.2法拉第定律 46

4.3.3换向——带集电环的单绕组 46

4.3.4换向——带换向器的单绕组 47

4.3.5换向——带换向器的三绕组 49

4.3.6转矩和转矩常数 50

4.3.7一些方程式 51

4.3.8电机运行特性 52

4.3.9动态特性 54

4.4无刷直流电机（BLDC） 55

4.4.1无刷直流电机的结构 55

4.4.2工作原理 56

4.4.3换向顺序 57

4.5感应电机 58

4.5.1笼型感应电机结构 58

4.5.2旋转磁场 60

4.5.3定子的旋转磁场速度 61

4.5.4定子中旋转磁场的大小 61

4.5.5转差 61

4.5.6转矩的产生 62

4.5.7感应电机转矩——速度曲线 63

4.6步进电机 63

4.6.1磁阻转矩 63

4.6.2步进电机的基本类型 64

4.6.3步进方案 68

第5章 反馈装置 71

5.1反馈功能 71

5.1.1分辨率 71

5.1.2精确度 72

5.1.3可重复性 72

5.1.4分辨率、精度、可重复性小结 73

5.2同步机 73

5.3无刷旋转变压器 74

5.4有刷旋转变压器 76

5.5无刷旋转变压器模式形态 77

5.5.1接收模式旋转变压器——反馈相位角 77

5.5.2发送模式旋转变压器——反馈比率 79

5.5.3发送模式旋转变压器的优点 80

5.5.4发送和接收模式旋转变压器总结 80

5.5.5多速或多极旋转变压器 81

5.5.6旋转变压器的局限性 81

5.6光学编码器 81

5.6.1光学增量编码器 81

5.6.2绝对光学编码器（单圈） 83

5.6.3多圈绝对值编码器 84

5.6.4绝对编码器总结 85

5.7光学编码器的局限 85

5.8绝对编码器界面协议 85

5.8.1并行输出 85

5.8.2串行输出 86

5.9编码器分辨率和电机最大速度 89

第6章 伺服 90

6.1伺服的概念 90

6.2伺服系统 90

6.3负载 91

6.4稳定性 92

6.4.1带宽的概念 94

6.4.2带宽和相位移 95

6.4.3相位移和闭环控制 96

6.4.4相位移和多环调节 96

6.4.5带宽——实际的考虑 97

6.5功率装置 97

6.6反馈装置 97

6.7典型3环串级调节伺服系统 98

6.7.1全部控制环 98

6.7.2伺服环的补偿 101

6.8整定控制系统 104

6.8.1整定电流环 105

6.8.2整定速度环 105

6.8.3整定位置环 105

6.8.4整定PI补偿器 105

6.8.5积分增益的实际考虑 106

6.8.6速度前馈（VFF）和跟随误差 106

附录A 107

A.1闭环控制系统 107

A.2简单控制系统 108

A.2.1闭环增益GH的重要性 108

A.2.2最佳控制系统的总结 109

A.3补偿器——PID控制模拟 109

A.3.1伺服系统中的PID控制 110

A.4气隙 111

A.5感应电机等效电路 112

A.6发送模式旋转变压器电压输出波形 113

A.6.1多速或多极旋转变压器 114

A.7解析转换器（RDC）分辨率图表 114

A.7.1单速旋转变压器的最大速度 115

A.7.2多极旋转变压器的最大速度 115

A.8统计学中的精确度和可重复性 115

A.9大惯量负载振动的抑制 116

A.9.1问题的提出 116

A.9.2解决方案 116