第一章 绪论 1
第一节 运动控制技术的发展现状 1
一、运动控制系统概述 1
二、运动控制系统的优点 1
三、运动控制系统的组成和功能 2
四、运动控制系统的发展和种类 3
第二节 现场总线在运动控制系统中的应用现状 4
第三节 网络化远程控制系统研究现状 7
第四节 基于CAN总线的网络化多轴运动控制系统 8
第五节 多轴运动控制的模式和对通信网络的要求 11
一、多轴运动控制的模式 11
二、多轴运动控制对通信网络的要求 12
第二章 现场总线技术 14
第一节 现场总线技术概论 14
一、现场总线的产生 14
二、现场总线的概念与现状 15
三、现场总线的技术特点 16
四、现场总线的发展趋势 18
第二节 CAN总线 18
一、CAN总线性能特点 19
二、传输介质和拓扑结构 20
三、数据帧格式 22
四、数据传输机制 23
五、差错控制 25
六、CAN总线工作原理 26
七、CAN总线信息发送时序分析 28
八、CAN总线通信协议 29
九、CAN总线运动控制系统实时性分析 39
第三节PowerLink 43
一、PowerLink简介 43
二、PowerLink基本原理 47
三、SAFETY技术 50
四、PowerLink的特点 51
五、PowerLink的实现 57
第四节SERCOS总线 58
一、SERCOS接口的结构 59
二、SERCOS总线运动控制系统组成 61
三、SERCOS总线协议 62
四、协议初始化 64
五、固化协议SERCOS通信卡的软硬件结构与设计 65
第五节Profibus总线 67
一、Profibus总线伺服控制系统的构建 69
二、Profibus总线单机伺服控制系统设计 70
三、Profibus总线伺服控制系统网络化设计 72
第六节CC-Link总线 74
一、CC-Link的优点 75
二、CC-Link现场总线运动控制系统设计 76
第七节DeviceNet总线 78
一、DeviceNet现场总线的技术特点 79
二、DeviceNet现场总线的体系结构 79
三、DeviceNet总线的基本构成 81
四、DeviceNet总线节点设备 84
第八节 其他几种现场总线 86
一、Interbus-S总线 86
二、MACRO总线 86
三、FF（基金会现场总线） 87
四、LonWorks/Lon总线 89
五、HART 89
第三章 伺服运动控制算法 91
第一节 闭环伺服控制算法 91
一、伺服控制系统介绍 91
二、位置前馈控制原理 92
三、前向差分控制机理及控制模型 93
第二节 运动控制器提供的插补模式 96
一、Elmo插补模式 96
二、Hermite曲线插补原理 97
第三节 加减速处理 98
第四节 插补算法及加减速处理过程分析 100
第五节PVT插补为精插补的插补精度分析 104
第六节 西门子交流伺服系统应用案例分析 107
一、SINAMICS S120伺服系统在高速流延缠绕膜机组的应用 107
二、西门子伺服传动技术在凹印机领域的应用 116
三、西门子CUMC控制系统在烟草行业滤棒成型机组中的应用 122
四、 SIMOTION D在矫直机中的应用 127
五、西门子伺服控制在纸机中的应用 133
六、西门子SIMOTION在高速塑膜包装机上的应用 138
第四章 网络化多轴运动控制系统硬件设计与实现 156
第一节 控制系统的线路设计 156
一、驱动器电源连接 156
二、编码反馈接线 157
三、基于RS232的硬件连接设计 158
四、基于CAN总线的硬件连接设计 159
第二节 网络化多轴运动控制系统硬件设计与构成 160
一、控制系统总体设计 160
二、控制系统硬件结构 163
三、多轴运动控制器 164
四、控制器MSCAN模块 166
五、驱动元件的选择 170
六、伺服驱动器 171
七、工业触摸屏 172
八、X-Y实验平台 173
九、编码器选择 173
十、CAN总线电缆 174
第三节 系统PMSM控制数学模型 175
一、建模前的假设 175
二、模型建立 175
第四节 系统抗干扰措施 177
一、运动控制系统干扰现象 177
二、运动控制系统干扰源分析 177
三、信号传输通道的抗干扰设计 178
四、供电系统的抗干扰设计 180
第五节 路斯特（LUST）交流伺服系统应用案例分析 180
一、CDE电子凸轮在横切上的应用 181
二、一种简单可靠的机械手定位控制方法 184
三、内置PLC灵活实现平网印花机的多种功能 187
四、高速数控弯箍机控制系统 191
五、基于CANopen通信的数控钻床控制系统 194
第六节 众为兴机电一体化产品应用案例分析 199
一、基于ARM7与UC/OS_Ⅱ的焊接机设计 199
二、ADT-MC020在全闭环激光打标系统中的应用 205
三、MC4140在高精磨床系统中的实现 209
第五章 基于VC+的网络化多轴运动控制系统软件设计 212
第一节 软件编程基础 212
一、开发环境 212
二、多轴运动控制系统动态链接库 213
第二节 网络编程技术概述 216
一、Winsock API 216
二、MFC套接字编程 216
第三节 多轴运动控制系统软件具体设计 217
一、程序设计概述 217
二、驱动层程序设计 219
三、人机界面程序设计 220
四、基于以太网和CAN总线通信程序设计 224
五、控制程序设计 227
第四节 运动轨迹应用程序设计 231
一、运动轨迹的控制原理 231
二、运动轨迹程序编写 232
第五节Trio运动控制器的应用案例分析 234
一、Trio运动控制器在热转移贴标机中的应用 234
二、Trio运动控制器在塑料封切机中的应用 237
三、Trio运动控制器在点胶机行业的应用 241
第六章Elmo伺服控制系统软件的研究及其应用 248
第一节Elmo软件体系结构 248
第二节Elmo伺服软件及应用 249
一、电机监控软件及应用 250
二、增益调整及其软件调试 252
三、CAN总线监控软件 261
第三节 系统编程及应用 261
一、系统初始化参数设置 263
二、单轴运动控制方式 265
三、多轴运动控制方式 268
第四节Elmo伺服系统案例分析 272
一、Elmo伺服系统在鱼尾研磨机中的应用 272
二、Elmo伺服系统在IGRT呼吸仿真系统中的应用 288
第七章Elmo位置前馈控制建模与系统参数整定 295
第一节 永磁同步电机的数学模型及矢量控制 295
一、永磁同步电机的数学模型 295
二、系统PMSM矢量控制原理 298
第二节Elmo位置前馈控制建模与整定 302
一、Elmo位置前馈控制建模 302
二、Elmo位置前馈控制整定 303
第三节 交流伺服系统参数整定 306
一、交流伺服系统电流控制特性及整定 306
二、交流伺服系统速度控制特性及整定 307
三、交流伺服系统位置控制特性及整定 308
四、系统动态性能调整 309
第四节Elmo现场总线运动控制系统案例分析 310
一、Elmo运动控制系统在飞机数字化装配系统上的应用 310
二、现场总线在连铸机控制系统中的应用 316
第八章 多轴运动控制系统应用于太阳跟踪的案例分析 321
第一节 研究的意义 321
第二节 研究方案 322
第三节 系统电气及硬件部分 323
第四节 太阳能跟踪理论基础 328
一、太阳运行轨迹的计算 328
二、方位角公式应用研究 331
第五节 程序框图与程序实现 335
第九章PCIMC多轴运动控制板卡应用案例分析 344
第一节PCIMC-53B运动控制卡在激光雕刻机系统中的应用案例 344
一、激光雕刻机结构 344
二、激光雕刻机工作原理 345
三、控制系统结构和原理 347
四、指令与功能实现 348
第二节PCIMC-52运动控制卡在切割行业的应用案例 359
一、PCIMC-52B在玻璃切割机系统中的应用 359
二、PCIMC-52C在等离子切割机系统中的应用 362
三、PCIMC-52B在火焰切割机系统中的应用 367
第三节PCIMC-62A运动控制卡的应用案例 372
一、PCIMC-62A在高压水射流切割机系统中的应用 372
二、PCIMC-62A在点胶机系统中的应用 377
三、PCIMC-62A在雕铣机系统中的应用 381
第四节PCIMC-74A运动控制卡的应用案例 385
一、PCIMC-74A在四轴雕刻机系统中的应用 385
二、PCIMC-74A在五轴水切割机系统中的应用 387
三、PCIMC-74A在异型玻璃切割机系统中的应用 392
第十章 多轴运动控制系统在不同工业领域的应用案例分析 397
第一节 电液伺服控制技术在TRT自动控制系统中的应用 397
一、电液伺服控制技术概述 397
二、电液伺服控制系统的组成、作用及工作原理 397
三、电液伺服控制系统的功能应用 400
四、总结 401
第二节 伺服控制系统在多瓶型卸箱机中的应用 401
一、多瓶型卸箱机的系统结构 401
二、多瓶型卸箱机的系统软件 403
三、结论 405
第三节 大型光电望远镜的伺服系统试验研究 405
一、伺服控制系统 406
二、电机模型 407
三、仿真 408
四、试验及结论 408
第四节 全电动平板硫化机伺服控制系统解决方案 412
一、全电动平板硫化机伺服系统解决方案 412
二、总结 417
第五节 伺服控制在数控移动锯上的应用 417
一、传动控制系统介绍 418
二、气动系统（落锯、抱闸、测速辊的气动系统） 419
三、电子及电器控制系统介绍 420
第六节NUTJ QR-11型多关节机器人应用案例分析 421
一、机器人组成及其机械结构 422
二、机器人控制系统连接示意图 424
三、机器人控制系统软件编程 425
参考文献 431