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序1

前言1

第一章 概述1

目录1

第一节 伺服系统的作用及组成2

第二节 伺服系统的基本要求和特点2

一、对伺服系统的基本要求2

二、伺服系统的主要特点3

第三节 伺服系统的分类4

一、按调节理论分类4

二、按使用的驱动元件分类5

三、按进给驱动和主轴驱动分类6

四、按反馈比较控制方式分类6

习题和思考题9

一、不可控器件10

二、半控型器件10

第一节 电力电子器件的应用10

第二章 伺服控制基础知识10

三、全控型器件13

第二节 检测元件33

一、速度检测33

二、角度（角位移）检测38

三、位置检测40

习题和思考题45

一、步进电动机的种类46

第一节 步进电动机的工作原理及驱动方法46

第三章 步进电动机的控制46

二、步进电动机的工作原理47

三、步进电动机的驱动方法54

四、步进电动机驱动电源设计54

五、步进电动机与微机的接口技术61

第二节 步进电动机的开、闭环控制62

一、步进电动机的开环控制62

二、步进电动机的闭环控制64

第三节 步进电动机的最佳点一位控制65

一、步进电动机控制信号的产生68

二、步进电动机的运行控制及程序设计68

第四节 步进电动机控制的程序设计68

习题和思考题74

第四章 直流电动机调速系统76

第一节 直流电动机概述76

一、直流电动机的基本结构76

二、永磁直流伺服电动机及工作原理76

第二节 直流电动机的单闭环调速系统78

三、调速指标79

二、直流电动机的调速方法79

一、调速的定义79

四、单闭环直流调速系统81

第三节 双闭环直流电动机调速系统89

一、转速、电流双闭环调速系统的组成89

二、转速、电流双闭环调速系统的工作原理89

第四节 直流脉宽调速控制系统94

一、概述94

二、PWM调速系统的控制电路102

一、工程设计方法的基本思路112

第五节 转速、电流双闭环调速系统的工程设计法112

二、典型系统及其参数与性能指标的关系113

三、电流调节器设计122

四、转速环设计126

五、转速调节器饱和限幅时的超调量和计算128

第六节 伺服控制系统的计算机辅助设计129

一、伺服控制系统计算机辅助设计的基本原理130

二、MATLAB/SIMULINK在伺服控制系统CAD中的应用131

三、MATLAB的一些工具箱函数简介132

四、运用MATLAB的SIMULINK仿真135

习题和思考题141

第五章 无刷直流电动机控制系统143

第一节 无刷直流电动机的组成结构和工作原理143

一、无刷直流电动机的结构特点143

二、无刷直流电动机的转子位置传感器144

三、无刷直流电动机的换向原理146

第二节 无刷直流电动机的基本公式和数学模型150

一、电枢绕组的反电动势150

二、电磁转矩151

第三节 无刷直流电动机的转矩波动152

第四节 无刷直流电动机的驱动控制153

一、开环型无刷直流电动机驱动器154

二、速度闭环的无刷直流电动机驱动器156

三、速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器158

第五节 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制161

一、无刷直流电动机转子位置估计方法161

二、无位置传感器无刷直流电动机控制系统的构成162

第六节 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片介绍163

习题和思考题164

一、变频调速基本原理165

第六章 异步电动机调速系统及主轴驱动165

第一节 异步电动机变频调速系统165

二、正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器167

三、U/F变频调速系统172

第二节 数控机床对主轴驱动和主轴电动机的要求178

一、数控机床对主轴驱动的要求178

二、数控机床对主轴电动机的要求179

第三节 直流主轴控制单元181

一、矢量控制变频调速系统182

第四节 交流主轴控制单元182

二、矢量变换控制系统原理及控制方案185

第五节 主轴定向控制187

一、主轴定向控制的意义187

二、主轴定向控制的实现188

习题和思考题189

第七章 三相永磁同步伺服电动机的控制190

第一节 三相永磁同步伺服电动机及其数学模型190

第二节 三相永磁同步伺服电动机的控制策略191

第三节 速度反馈信号的检测和处理196

第四节 伺服电动机转子初始位置的检测198

第五节 交流伺服系统的电子齿轮功能200

习题和思考题203

第八章 进给伺服系统204

第一节 进给伺服系统概述204

一、开环、闭环和半闭环204

二、点位和连续轨迹控制的伺服系统206

第二节 进给伺服系统分析206

一、进给伺服系统的数学模型207

二、进给伺服系统动、静态性能分析208

三、前馈控制211

四、位置指令信号分析212

五、指令值的修正212

第三节 脉冲比较的进给位置伺服系统213

一、脉冲比较式进给位置伺服系统213

二、脉冲比较进给系统组成原理215

三、脉冲比较电路216

一、相位伺服进给系统组成原理218

第四节 相位比较的进给伺服系统218

二、脉冲调相器219

三、鉴相器220

第五节 幅值比较的进给伺服系统220

一、幅值伺服系统组成原理221

二、鉴幅器222

三、电压-频率变换器223

四、脉冲调宽式正、余弦信号发生器224

第六节 数据采样式进给伺服系统227

一、数据采样式进给位置伺服系统227

二、反馈补偿式步进电动机进给伺服系统229

第七节 交、直流伺服电动机的微机位置闭环控制230

一、直流伺服电动机的微机位置闭环控制231

二、交流伺服电动机的微机位置闭环控制232

习题和思考题233

第九章 基于DSP芯片为核心构成的伺服系统234

第一节 控制系统硬件结构234

一、TMS320LF2407的结构与特点234

二、TMS320LF2407DSP CPU控制器的功能结构图235

一、程序编写237

第二节 伺服控制通用平台的软件编程及调试环境237

二、调试环境238

三、开发一个简单的应用程序239

第三节 TMS320LF2407-A应用实例240

一、基于TMS320X2407-A的全数字直流电动机伺服控制系统240

二、基于TMS320LF2407-A的全数字无刷直流电动机伺服控制系统243

三、基于TMS320LF2407-A的全数字交流电动机伺服控制系统246

四、基于DSP-LF2407A和CAN总线的分布式电动机控制系统258

习题和思考题262

参考文献263