运动控制系统/工程应用型自动化专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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薛安克，周亚军 编

图书标签:

• 运动控制
• 自动化
• 工程应用
• 控制系统
• 电机驱动
• 机器人
• 工业自动化
• 传感器
• 单片机
• 嵌入式系统

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040351422

版次：1

商品编码：11332169

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-12-01

用纸：胶版纸

页数：204

正文语种：中文

内容简介

　　《运动控制系统/工程应用型自动化专业系列教材》结合工程实例，介绍运动控制系统的基本控制原理、分析和设计方法。全书共7章，第1章为绪论，介绍运动控制系统的基本概念，构成和技术背景；第2、3、4、5、6章针对相关知识点，首先引出一个典型工程应用案例，提出设计任务，通过对任务的功能技术需求分析，明确要解决的问题，进而以应用例子为解决目标，较深入地介绍了交直流调速系统、交流伺服系统、多轴运动控制系统等运动控制系统的基础理论知识、控制原理、静动态特性分析、Matlab仿真设计、常用的工程设计和实现方法；第7章介绍了数控系统、机器人等代表性运动控制系统的构成和设计思想，以加深读者对运动系统的应用认识。
　　《运动控制系统/工程应用型自动化专业系列教材》理论深度适中，将物理描述应用于复杂公式推导过程，增加了仿真设计和工程设计方法。
　　《运动控制系统/工程应用型自动化专业系列教材》可作为高等院校自动化、电气工程及自动化等专业的教材或教学参考书。也可作为工程技术人员参考用书。

目录

第1章 绪论
1.1 什么是运动控制系统
1.2 运动控制系统的组成
1.3 运动控制系统的运动方程

第2章 转速闭环直流调速系统
2.1 转速闭环直流调速案例——智能车调速控制
2.1.1 需求描述
2.1.2 性能要求
2.2 直流电动机调速方法及调速性能指标
2.2.1 直流电动机调速方法
2.2.2 转速控制的要求和调速性能指标
2.3 直流电动机开环调速及特性
2.3.1 晶闸管整流器一电动机系统特性
2.3.2 直流脉宽（PwM）电源供电下的调速特性
2.3.3 开环调速系统及其存在的问题
2.4 转速闭环有静差直流调速系统
2.4.1 转速闭环直流调速系统组成
2.4.2 比例控制的转速闭环直流调速系统数学模型
2.4.3 比例控制的直流调速系统特性分析
2.5 比例积分控制的无静差直流调速系统
2.5.1 积分调节器和积分控制规律
2.5.2 比例积分控制规律及单闭环无静差调速系统
2.6 转速闭环直流调速系统的限流保护
2.7 单闭环直流调速系统仿真与设计
2.7.1 转速闭环调速系统框图及参数
2.7.2 数字测速
2.7.3 直流调速系统Matlab／simulink仿真
2.7.4 智能车直流调速系统设计
思考题与习题

第3章 转速、电流双闭环直流调速系统
第4章 交流调速系统
第5章 交流伺候系统
第6章 多轴运动控制系统
第7章 典型应用系统分析
参考文献

《现代运动控制技术与实践》 本书全面深入地探讨了现代运动控制系统的设计、实现与工程应用。从基础理论到前沿技术，本书力求为读者构建一个清晰、系统的运动控制知识体系。 第一部分：运动控制基础理论 本部分将带领读者回顾和深入理解运动控制的核心概念。 绪论： 介绍运动控制在工业自动化、机器人、航空航天等领域的重要作用与发展趋势。阐述运动控制系统的基本构成，包括传感器、控制器、执行器和机械负载等。 运动学与动力学基础： 深入剖析机械系统的运动学特性，如位置、速度、加速度的描述，以及正逆运动学在机器人和多轴联动控制中的应用。详细讲解机械系统的动力学模型建立，包括惯性、阻尼、摩擦等因素对系统行为的影响，为后续控制器设计奠定理论基础。 电机及驱动技术： 详细介绍各类常用电机，包括直流电机、交流同步电机（永磁同步电机PMSM、同步磁阻电机SynRM）、交流异步电机（感应电机IM）、步进电机等。深入分析各种电机的结构、工作原理、性能特点及适用范围。重点讲解电机驱动技术，包括PWM（脉冲宽度调制）原理、功率器件（IGBT、MOSFET）的应用、逆变器设计，以及伺服驱动器的组成与功能。 传感器技术： 阐述运动控制系统中各类传感器的作用与原理，包括编码器（增量式、绝对式）、解析器、霍尔传感器、磁致伸缩传感器、激光测距传感器、视觉传感器等。讲解如何根据具体应用需求选择合适的传感器，以及传感器的信号处理与接口技术。 控制理论基础： 回顾经典控制理论，包括PID（比例-积分-微分）控制器设计原理、整定方法及其在运动控制中的应用。介绍状态空间方法、传递函数模型以及稳定性分析。 第二部分：先进运动控制策略 本部分聚焦于当前主流的先进运动控制算法与技术，旨在提升系统的精度、鲁棒性和动态性能。 PID控制器的高级应用： 深入探讨PID控制器的改进算法，如增量式PID、位置式PID、抗积分饱和、抗微分滤波等。讲解模糊PID、自适应PID等智能PID控制策略。 伺服控制算法： 详细介绍伺服系统的基本结构与控制原理。重点讲解电流环、速度环、位置环的级联控制方式。深入分析各种伺服控制算法，包括传统的PID控制、模型预测控制（MPC）、滑模控制（SMC）等。 先进电机控制技术： 矢量控制（FOC）： 深入解析永磁同步电机（PMSM）和感应电机（IM）的矢量控制原理，包括坐标变换（Clark、Park变换）、磁场定向、转矩控制等。讲解FOC在实现高性能电机控制中的关键作用。 直接转矩控制（DTC）： 介绍DTC的基本原理，分析其无需转子位置信息即可实现高性能转矩控制的优势。 无传感器控制： 探讨无需编码器等位置传感器即可实现电机控制的方法，如基于反电动势（Back-EMF）估计、基于模型估计等。 机器人与多轴联动控制： 深入探讨多自由度运动控制的挑战，包括运动规划、轨迹生成、关节空间的协调控制。讲解多轴联动系统中各轴之间的同步与插补技术。 鲁棒控制与自适应控制： 介绍如何设计能够在存在模型不确定性或外部干扰的情况下仍能保持良好性能的控制器。讲解自适应控制的基本思想与实现方法，以应对系统参数变化。 智能控制技术： 探讨模糊逻辑控制、神经网络控制在运动控制中的应用，以及如何利用机器学习方法优化控制参数或实现预测性维护。 第三部分：运动控制系统集成与工程应用 本部分将理论与实践相结合，重点介绍运动控制系统的实际工程应用场景与集成开发过程。 运动控制器硬件与软件： 介绍不同类型的运动控制器，包括PLC（可编程逻辑控制器）、专用运动控制器、嵌入式运动控制平台等。讲解控制器内部架构、编程语言（如IEC 61131-3标准）、实时操作系统（RTOS）的作用。 通信协议与总线技术： 详细介绍工业通信协议，如Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT、CANopen等在运动控制系统中的应用。分析不同总线技术的特点、优劣势及选择依据。 系统集成与调试： 阐述运动控制系统的整体集成流程，包括硬件连接、软件配置、参数设置、系统联调。讲解常见的系统集成问题及排查方法。 典型工程应用案例分析： 工业机器人应用： 针对不同类型的工业机器人（如SCARA、Delta、六轴机器人），分析其运动控制系统的设计要点与典型应用。 数控机床（CNC）控制： 讲解CNC系统中运动控制器的作用、插补算法、刀具补偿、回转轴控制等。 自动化生产线： 分析自动化生产线中传送带、装配、包装等环节的运动控制需求与解决方案。 智能仓储系统： 介绍AGV（自动导引车）、堆垛机等在智能仓储中的运动控制技术。 新能源与节能应用： 探讨运动控制在电动汽车驱动、风力发电、水力发电等领域的应用。 安全与可靠性： 讨论运动控制系统中的安全功能，如安全停止、限位保护、紧急制动等，并介绍相关安全标准。分析提高系统可靠性的措施。 面向未来的趋势： 展望运动控制技术的发展方向，如更高性能的伺服驱动、更智能的控制器、基于AI的优化控制、云平台集成与远程监控等。 本书内容丰富，理论翔实，案例生动，旨在帮助读者掌握运动控制系统的核心技术，解决实际工程问题，并为相关领域的研究与开发打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实令我印象深刻，它不仅仅是一本教材，更像是一本能够引领我深入探索运动控制技术奥秘的指南。从理论基础的构建来看，作者从最基本的动力学原理出发，深入剖析了电机驱动、负载特性等影响运动控制精度的关键因素。书中对运动学和动力学方程的推导过程清晰易懂，即使是复杂的非线性系统，作者也能通过引入近似模型或采用高级控制策略来处理，这一点对于工程师来说至关重要。我特别欣赏书中关于系统辨识的部分，它详细介绍了如何通过实验数据来获取被控对象的模型参数，这在实际工程应用中是必不可少的步骤，因为现实世界中的系统往往不是理想化的，其参数也会随时间和环境发生变化。作者通过多个实例，演示了如何运用最小二乘法、系统辨识工具箱等方法，来构建准确的系统模型，并在此基础上进行控制器设计。在控制器设计方面，书中不仅涵盖了传统的PID控制，还深入探讨了更高级的控制技术，例如状态空间控制、模糊控制、神经网络控制等。对于每一种控制方法，作者都详细阐述了其基本原理、数学模型、设计步骤以及在不同应用场景下的适用性。我尤其对书中关于模型预测控制（MPC）的介绍感到兴奋，这种能够考虑未来系统行为并进行优化控制的方法，在处理多变量、约束条件复杂的系统时具有巨大的优势，作者通过一个具体的机器人路径跟踪案例，生动地展示了MPC的强大之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我而言，是一次宝贵的学习经历，它以一种非常直观和实用的方式，展现了运动控制系统在现代工业自动化中的核心地位。作者在开篇就强调了运动控制系统在实现“工业4.0”和“中国制造2025”等国家战略中的关键作用，这让我对学习这门技术有了更强的使命感。书中对各种典型运动控制系统的应用案例进行了详尽的剖析，涵盖了机器人技术、数控机床、自动化生产线、印刷设备、包装机械等多个领域。我特别关注了书中关于机器人运动规划和轨迹生成的部分，作者详细介绍了直线插补、圆弧插补、样条插补等算法，以及如何在满足速度、加速度、平滑性等约束条件的前提下，生成最优的运动轨迹。书中还对机器人运动学（正运动学和逆运动学）进行了深入的讲解，这对于理解机器人如何精确地执行空间任务至关重要。我非常赞同作者在讲解过程中所强调的“软硬件协同”的设计理念，强调了良好的控制算法必须与可靠的硬件平台相互配合，才能发挥出最大的效能。此外，书中对实时操作系统（RTOS）在运动控制系统中的作用也进行了阐述，这对于实现高实时性、高精度的运动控制至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触运动控制领域的学生，我发现这本书的语言风格非常贴切，它既保留了学术的严谨性，又避免了过度抽象的理论描述，使得我能够循序渐进地掌握其中的知识。开篇对运动控制系统在现代工业中的地位进行了深刻的阐述，强调了其在提升自动化水平、实现智能化生产中的不可替代性。书中对各种执行器，如直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机等，进行了细致的分类和比较，包括了它们的工作原理、性能特点、适用范围以及选型依据。作者并没有止步于硬件的介绍，而是深入讲解了驱动电路的设计和电机控制算法，例如PWM（脉冲宽度调制）技术在电机速度和扭矩控制中的应用，以及力矩补偿、摩擦补偿等高级控制策略。我特别受益于书中关于传感器技术的部分，它详细介绍了各种类型的编码器（增量式、绝对式）、光电尺、力矩传感器等，并分析了它们在测量运动状态（位置、速度、加速度）时的精度、分辨率和抗干扰能力。此外，书中还对一些实际应用中的常见问题进行了深入的探讨，例如电磁干扰对传感器信号的影响、系统噪声的处理方法、以及如何通过合理的系统设计来提高系统的鲁棒性。作者在讲解过程中，始终紧密结合工程实际，通过大量的图表、曲线和伪代码，将抽象的理论概念可视化，让读者更容易理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我带来了全新的启发，它不仅讲解了运动控制系统的理论知识，更是将这些理论知识与实际的工程应用紧密结合，让我能够站在工程师的角度去思考问题。作者在介绍模糊控制时，并没有仅仅停留在模糊逻辑的理论层面，而是通过一个具体的交通信号灯控制案例，生动地展示了模糊控制在处理不确定性、非线性系统中的优势。书中对神经网络控制的讲解也十分精彩，作者介绍了如何利用神经网络来逼近复杂的非线性函数，从而实现对未知系统的自适应控制。我特别受益于书中对系统集成和调试的指导，作者详细阐述了如何将各个子系统（如传感器、执行器、控制器）有机地集成在一起，并进行系统的调试和优化，以确保整个运动控制系统能够达到预期的性能指标。此外，书中对运动控制系统的性能评估和测试也进行了详细的介绍，包括了如何设计测试方案，如何采集测试数据，以及如何对测试结果进行分析和评估。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常吸引人，它不像一般的技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了启发性和探索性。作者在介绍运动控制系统的发展趋势时，特别强调了智能化、网络化、柔性化等方向，这让我对未来的自动化技术发展充满了期待。书中对人工智能技术在运动控制中的应用进行了初步的探讨，例如如何利用机器学习算法来优化控制器的参数，或者如何利用深度学习来识别和预测系统中的异常情况。我尤其对书中关于数字孪生技术在运动控制系统中的应用感到兴奋，通过构建物理系统的数字孪生模型，可以在虚拟环境中进行仿真、优化和预测，从而大大缩短产品的开发周期，提高系统的可靠性。此外，书中对绿色制造和可持续发展在运动控制系统设计中的考量也进行了强调，例如如何通过优化控制策略来降低能耗，如何选择环保的材料等。这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一本能够激发读者对自动化技术未来进行思考和探索的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容给我带来了全新的视角，它不仅仅是对运动控制技术的基础知识进行讲解，更是对如何在实际工程项目中应用这些技术进行了深度挖掘。我非常欣赏作者在分析系统性能时所采用的系统化方法，从开环系统到闭环系统的演变，再到反馈控制的引入，作者一步步引导读者理解如何通过反馈来提高系统的精度和稳定性。书中对频率响应分析（如伯德图、奈奎斯特图）的讲解尤为精彩，它不仅清晰地展示了系统的动态特性，还为控制器参数的整定提供了理论依据。作者通过对一个典型的伺服系统进行频率响应分析，演示了如何通过调整补偿网络来改善系统的幅频和相频特性，从而实现高精度、高稳定性的运动控制。我尤其对书中关于系统鲁棒性的讨论感到欣慰，在复杂的工业环境中，系统往往会受到各种不确定因素的影响，例如负载变化、参数漂移、环境干扰等。作者详细介绍了如何通过设计具有良好鲁棒性的控制器来应对这些不确定性，例如使用H无穷控制、自适应控制等方法。书中还对故障诊断和容错控制进行了初步的介绍，这对于保障自动化系统的可靠性和安全性具有重要的意义。阅读过程中，我不仅学到了知识，更重要的是，我学会了如何以一种工程师的思维去分析和解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编写思路非常清晰，它循序渐进地带领读者深入了解运动控制系统的方方面面，从最基本的原理到复杂的应用。作者在对步进电机的讲解中，详细阐述了其微步进技术，以及如何通过细分步进角来提高步进电机的定位精度和运行平稳性。书中还对混合式步进电机和伺服步进电机进行了比较，分析了它们各自的优缺点以及适用场景。我特别欣赏书中对电机参数辨识和模型建立的详细介绍，作者不仅讲解了如何通过实验获取电机的各种参数，还介绍了如何利用这些参数来构建精确的电机模型，以便进行更优化的控制。书中对运动控制器（如PLC、专用运动控制器）的编程和应用也进行了深入的讲解，包括了G代码、M代码在数控机床中的应用，以及梯形图、结构化文本等在PLC编程中的运用。此外，书中对运动控制系统的故障排除和维护也提供了实用的指导，这对于确保自动化系统的长期稳定运行至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实践指导意义非凡，它不仅仅停留在理论层面，更是将运动控制系统的工程应用场景进行了深度聚焦。我非常欣赏作者在介绍各种控制策略时，都给出了相应的工程实现建议，比如如何选择合适的微控制器，如何进行硬件接口设计，以及如何进行软件编程。书中对DSP（数字信号处理器）在运动控制中的应用进行了详细的介绍，DSP强大的并行处理能力和丰富的指令集，使其成为实现复杂运动控制算法的理想平台。我尤其对书中关于伺服驱动器内部控制算法的讲解感到兴奋，作者深入剖析了电流环、速度环、位置环的级联控制结构，以及各种补偿措施（如前馈补偿、扰动观测器）的应用，这让我对伺服系统的内部工作原理有了更深入的理解。书中还对CAN总线、EtherCAT等工业现场总线在运动控制系统中的应用进行了介绍，这对于构建分布式、实时性强的自动化系统至关重要。此外，书中对安全控制和人机界面（HMI）的设计也进行了初步的探讨，这体现了作者对整个自动化系统工程的全面考量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，它不像传统的教材那样枯燥乏味，而是以一种引导读者思考的方式，逐步展开运动控制系统的奥秘。作者在介绍PID控制器时，并没有直接给出公式，而是先从一个简单的弹簧-阻尼系统出发，通过引入比例、积分、微分三个环节，逐步解释了它们各自的作用和局限性，让读者在理解基本概念的同时，也体会到了PID控制器的巧妙设计。书中对非线性控制技术的讲解也十分到位，例如对滑模控制的介绍，作者通过一个生动的例子，解释了如何通过构造一个滑模函数，使得系统轨迹能够快速收敛到预定的滑动模态，从而实现对外部干扰和系统不确定性的鲁棒性。我尤其喜欢书中对系统稳定性分析的部分，作者不仅介绍了李雅普诺夫稳定性理论，还通过图示和实例，生动地展示了如何判断一个系统的稳定性。此外，书中对模型辨识的讲解也让我受益匪浅，它详细介绍了如何通过实验数据来辨识系统的传递函数模型，并在此基础上进行控制器设计。这种理论与实践相结合的方式，让我能够更好地理解抽象的数学模型在实际工程中的应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容简直让我惊叹！作为一个对自动化领域充满热情，尤其是对运动控制系统这一细分领域有着浓厚兴趣的读者，我一直渴望找到一本能够系统性地、深入浅出地讲解其原理、技术以及实际应用的书籍。当我翻开《运动控制系统/工程应用型自动化专业系列教材》时，我立刻被其严谨的结构和详实的内容所吸引。书的开篇部分，作者以一种非常接地气的方式，从工业生产中各种运动控制场景的普及性出发，例如机器人手臂的精准定位、数控机床的刀具路径规划、自动化生产线的速度同步等，迅速拉近了理论与现实的距离。紧接着，书中对运动控制系统的基本概念进行了清晰的界定，包括了对伺服电机、步进电机、编码器、减速器等核心硬件的详细介绍，每一个部件的物理原理、工作方式以及在系统中的作用都解释得鞭辟入里。我尤其喜欢作者在讲解过程中穿插的那些实际案例分析，比如某个大型钢铁厂自动化行车调速系统的设计思路，以及汽车制造流水线上精密喷涂机器人的运动轨迹生成算法。这些案例不仅让我对理论知识有了更直观的理解，更让我体会到了运动控制技术在提升生产效率、降低劳动强度、保证产品质量方面所扮演的关键角色。书中对PID控制算法的阐述也达到了一个新的高度，不仅仅是公式的罗列，更是对不同参数整定方法的优劣势分析，以及在实际系统中可能遇到的问题和解决方法，例如抗积分饱和、超调等现象的出现及规避措施。整个阅读过程，我感觉自己就像是在一位经验丰富的工程师的指导下，一步步构建和理解一个复杂的运动控制系统。