第一篇 运动系统与运动控制器 2
第1章 绪论 2
1.1 运动控制研究的问题 3
1.1.1 第一类运动系统问题 3
1.1.2 第二类运动系统问题 8
1.2 运动控制系统 9
1.3 运动控制系统术语 10
1.4 运动控制系统的发展历程与未来发展趋势 11
1.5 本课程的主要内容和适用对象 13
第2章 经典运动控制器技术 15
2.1 运动控制系统简介 15
2.1.1 运动控制系统的构成 15
2.1.2 运动控制系统的任务 15
2.2 运动控制器的基本原理 16
2.2.1 运动控制器的构成 16
2.2.2 轨迹生成器 16
2.2.3 插补器 26
2.2.4 控制回路 36
2.3 运动控制器的硬件 37
2.3.1 按照运动控制器核心器件的组成分类 37
2.3.2 按照数据的传递形式分类 42
2.4 运动控制器的软件 44
2.4.1 运动控制器软件体系 44
2.4.2 运动控制器的开发应用软件简介 46
2.5 运动控制器设计要素 49
2.6 运动控制器实例 49
习题与思考题 51
第3章 智能运动控制器设计 52
3.1 模糊控制技术与模糊控制器 52
3.1.1 模糊控制技术 52
3.1.2 模糊PHD控制器及其设计 53
3.1.3 双关节机械手 59
3.2 自适应控制技术与自适应运动控制器 63
3.2.1 自适应控制技术 63
3.2.2 自适应运动控制器设计 64
3.2.3 模糊自适应控制器 68
习题与思考题 70
第二篇 执行器设计与驱动控制技术 72
第4章 执行器设计与执行器 72
4.1 执行器设计基础 72
4.2 电动执行部件 77
4.2.1 电动缸 77
4.2.2 电动执行阀 78
4.3 液压执行部件 80
4.3.1 液压缸 80
4.3.2 液压马达 81
4.4 气动执行部件 82
4.4.1 气缸 82
4.4.2 气动马达 83
4.4.3 控制回路 84
4.5 新型执行器 85
4.5.1 压电执行器 85
4.5.2 形状记忆合金执行器 87
4.5.3 电致聚合体执行器 88
4.5.4 磁致伸缩执行器 89
4.5.5 电、磁流变液体执行器 90
习题与思考题 96
第5章 直流电机控制技术 97
5.1 直流电机调速概述 97
5.1.1 直流电机调速的发展历程 97
5.1.2 直流电机的调速方法 98
5.1.3 直流电机PWM基本电路 100
5.1.4 直流H型可逆PWM变换器-电机系统的能量回馈 105
5.1.5 直流PWM调速系统的数学模型及机械特性 105
5.1.6 调速系统性能指标 106
5.1.7 开环调速系统的机械特性及性能指标 107
5.2 闭环调速系统与调速控制器 109
5.2.1 闭环调速系统 109
5.2.2 控制器设计 121
5.2.3 工程方法——典型系统问题 129
5.2.4 直流电机调速系统控制器的数字仿真 136
习题与思考题 143
第6章 交流电机控制技术 146
6.1 交流电机调速系统基本理论 146
6.1.1 研究交流电机解耦问题的必要性 146
6.1.2 交流电机模型 146
6.1.3 交流电机解耦分析 151
6.1.4 交流电机在两相（α,β）静止坐标系下的数学模型 153
6.1.5 交流电机在两相（d,q）旋转坐标系下的数学模型 154
6.1.6 交流电机在两相（M, T）旋转坐标系下的数学模型 154
6.2 标量控制 155
6.2.1 电压频率协调控制的变频调速系统 156
6.2.2 可控转差频率控制的变频调速系统 158
6.3 矢量控制 159
6.3.1 矢量控制概述 159
6.3.2 磁通开环转差型矢量控制系统 161
6.3.3 转子磁通观测模型 162
6.3.4 速度、磁通闭环控制的矢量控制系统 163
6.4 直接转矩控制 163
6.5 变频器 167
习题与思考题 173
第7章 伺服电机控制技术 175
7.1 伺服控制系统概述 175
7.2 伺服控制系统的数学模型 176
7.2.1 直流伺服控制系统的数学模型 176
7.2.2 交流伺服控制系统的数学模型 178
7.3 永磁同步电机交流伺服控制 179
7.4 伺服控制系统的设计 183
7.4.1 单环位置伺服控制系统设计 183
7.4.2 双环伺服控制系统设计 186
7.4.3 三环伺服控制系统设计 188
7.4.4 PMSM伺服控制系统设计 189
7.5 标准商用伺服驱动器应用简介 192
习题与思考题 205
第三篇 运动感知技术 208
第8章 运动系统检测技术 208
8.1 距离检测 208
8.1.1 激光雷达 208
8.1.2 毫米波雷达和超声波雷达 209
8.1.3 摄像机（图像传感器） 210
8.2 直线位移检测 210
8.2.1 光栅 210
8.2.2 感应同步器 213
8.2.3 磁栅式传感器 215
8.3 角位移检测 219
8.3.1 旋转变压器 219
8.3.2 光电编码器 220
8.4 速度、加速度检测 222
8.4.1 直流测速发电机 222
8.4.2 光电式速度传感器 223
8.4.3 加速度传感器 224
8.5 力、力矩检测 225
8.5.1 测力传感器 225
8.5.2 压力传感器 226
8.5.3 力矩传感器 228
8.5.4 力与力矩复合传感器 228
习题与思考题 230
第四篇 运动系统应用实例 233
第9章 运动控制系统应用实例 233
9.1 无人驾驶汽车 233
9.2 高速电子锯 236
9.3 胡萝卜汁的灌装 239
9.4 点胶机 244
9.5 包装生产线 248
9.6 缠绕生产线 252
9.7 恒压供水系统 254
参考文献 259