運動控製係統/工程應用型自動化專業係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薛安剋，周亞軍 編

圖書標籤:

• 運動控製
• 自動化
• 工程應用
• 控製係統
• 電機驅動
• 機器人
• 工業自動化
• 傳感器
• 單片機
• 嵌入式係統

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040351422

版次：1

商品編碼：11332169

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-12-01

用紙：膠版紙

頁數：204

正文語種：中文

內容簡介

　　《運動控製係統/工程應用型自動化專業係列教材》結閤工程實例，介紹運動控製係統的基本控製原理、分析和設計方法。全書共7章，第1章為緒論，介紹運動控製係統的基本概念，構成和技術背景；第2、3、4、5、6章針對相關知識點，首先引齣一個典型工程應用案例，提齣設計任務，通過對任務的功能技術需求分析，明確要解決的問題，進而以應用例子為解決目標，較深入地介紹瞭交直流調速係統、交流伺服係統、多軸運動控製係統等運動控製係統的基礎理論知識、控製原理、靜動態特性分析、Matlab仿真設計、常用的工程設計和實現方法；第7章介紹瞭數控係統、機器人等代錶性運動控製係統的構成和設計思想，以加深讀者對運動係統的應用認識。
　　《運動控製係統/工程應用型自動化專業係列教材》理論深度適中，將物理描述應用於復雜公式推導過程，增加瞭仿真設計和工程設計方法。
　　《運動控製係統/工程應用型自動化專業係列教材》可作為高等院校自動化、電氣工程及自動化等專業的教材或教學參考書。也可作為工程技術人員參考用書。

目錄

第1章 緒論
1.1 什麼是運動控製係統
1.2 運動控製係統的組成
1.3 運動控製係統的運動方程

第2章 轉速閉環直流調速係統
2.1 轉速閉環直流調速案例——智能車調速控製
2.1.1 需求描述
2.1.2 性能要求
2.2 直流電動機調速方法及調速性能指標
2.2.1 直流電動機調速方法
2.2.2 轉速控製的要求和調速性能指標
2.3 直流電動機開環調速及特性
2.3.1 晶閘管整流器一電動機係統特性
2.3.2 直流脈寬（PwM）電源供電下的調速特性
2.3.3 開環調速係統及其存在的問題
2.4 轉速閉環有靜差直流調速係統
2.4.1 轉速閉環直流調速係統組成
2.4.2 比例控製的轉速閉環直流調速係統數學模型
2.4.3 比例控製的直流調速係統特性分析
2.5 比例積分控製的無靜差直流調速係統
2.5.1 積分調節器和積分控製規律
2.5.2 比例積分控製規律及單閉環無靜差調速係統
2.6 轉速閉環直流調速係統的限流保護
2.7 單閉環直流調速係統仿真與設計
2.7.1 轉速閉環調速係統框圖及參數
2.7.2 數字測速
2.7.3 直流調速係統Matlab／simulink仿真
2.7.4 智能車直流調速係統設計
思考題與習題

第3章 轉速、電流雙閉環直流調速係統
第4章 交流調速係統
第5章 交流伺候係統
第6章 多軸運動控製係統
第7章 典型應用係統分析
參考文獻

《現代運動控製技術與實踐》 本書全麵深入地探討瞭現代運動控製係統的設計、實現與工程應用。從基礎理論到前沿技術，本書力求為讀者構建一個清晰、係統的運動控製知識體係。 第一部分：運動控製基礎理論 本部分將帶領讀者迴顧和深入理解運動控製的核心概念。 緒論： 介紹運動控製在工業自動化、機器人、航空航天等領域的重要作用與發展趨勢。闡述運動控製係統的基本構成，包括傳感器、控製器、執行器和機械負載等。 運動學與動力學基礎： 深入剖析機械係統的運動學特性，如位置、速度、加速度的描述，以及正逆運動學在機器人和多軸聯動控製中的應用。詳細講解機械係統的動力學模型建立，包括慣性、阻尼、摩擦等因素對係統行為的影響，為後續控製器設計奠定理論基礎。 電機及驅動技術： 詳細介紹各類常用電機，包括直流電機、交流同步電機（永磁同步電機PMSM、同步磁阻電機SynRM）、交流異步電機（感應電機IM）、步進電機等。深入分析各種電機的結構、工作原理、性能特點及適用範圍。重點講解電機驅動技術，包括PWM（脈衝寬度調製）原理、功率器件（IGBT、MOSFET）的應用、逆變器設計，以及伺服驅動器的組成與功能。 傳感器技術： 闡述運動控製係統中各類傳感器的作用與原理，包括編碼器（增量式、絕對式）、解析器、霍爾傳感器、磁緻伸縮傳感器、激光測距傳感器、視覺傳感器等。講解如何根據具體應用需求選擇閤適的傳感器，以及傳感器的信號處理與接口技術。 控製理論基礎： 迴顧經典控製理論，包括PID（比例-積分-微分）控製器設計原理、整定方法及其在運動控製中的應用。介紹狀態空間方法、傳遞函數模型以及穩定性分析。 第二部分：先進運動控製策略 本部分聚焦於當前主流的先進運動控製算法與技術，旨在提升係統的精度、魯棒性和動態性能。 PID控製器的高級應用： 深入探討PID控製器的改進算法，如增量式PID、位置式PID、抗積分飽和、抗微分濾波等。講解模糊PID、自適應PID等智能PID控製策略。 伺服控製算法： 詳細介紹伺服係統的基本結構與控製原理。重點講解電流環、速度環、位置環的級聯控製方式。深入分析各種伺服控製算法，包括傳統的PID控製、模型預測控製（MPC）、滑模控製（SMC）等。 先進電機控製技術： 矢量控製（FOC）： 深入解析永磁同步電機（PMSM）和感應電機（IM）的矢量控製原理，包括坐標變換（Clark、Park變換）、磁場定嚮、轉矩控製等。講解FOC在實現高性能電機控製中的關鍵作用。 直接轉矩控製（DTC）： 介紹DTC的基本原理，分析其無需轉子位置信息即可實現高性能轉矩控製的優勢。 無傳感器控製： 探討無需編碼器等位置傳感器即可實現電機控製的方法，如基於反電動勢（Back-EMF）估計、基於模型估計等。 機器人與多軸聯動控製： 深入探討多自由度運動控製的挑戰，包括運動規劃、軌跡生成、關節空間的協調控製。講解多軸聯動係統中各軸之間的同步與插補技術。 魯棒控製與自適應控製： 介紹如何設計能夠在存在模型不確定性或外部乾擾的情況下仍能保持良好性能的控製器。講解自適應控製的基本思想與實現方法，以應對係統參數變化。 智能控製技術： 探討模糊邏輯控製、神經網絡控製在運動控製中的應用，以及如何利用機器學習方法優化控製參數或實現預測性維護。 第三部分：運動控製係統集成與工程應用 本部分將理論與實踐相結閤，重點介紹運動控製係統的實際工程應用場景與集成開發過程。 運動控製器硬件與軟件： 介紹不同類型的運動控製器，包括PLC（可編程邏輯控製器）、專用運動控製器、嵌入式運動控製平颱等。講解控製器內部架構、編程語言（如IEC 61131-3標準）、實時操作係統（RTOS）的作用。 通信協議與總綫技術： 詳細介紹工業通信協議，如Ethernet/IP、Profinet、EtherCAT、CANopen等在運動控製係統中的應用。分析不同總綫技術的特點、優劣勢及選擇依據。 係統集成與調試： 闡述運動控製係統的整體集成流程，包括硬件連接、軟件配置、參數設置、係統聯調。講解常見的係統集成問題及排查方法。 典型工程應用案例分析： 工業機器人應用： 針對不同類型的工業機器人（如SCARA、Delta、六軸機器人），分析其運動控製係統的設計要點與典型應用。 數控機床（CNC）控製： 講解CNC係統中運動控製器的作用、插補算法、刀具補償、迴轉軸控製等。 自動化生産綫： 分析自動化生産綫中傳送帶、裝配、包裝等環節的運動控製需求與解決方案。 智能倉儲係統： 介紹AGV（自動導引車）、堆垛機等在智能倉儲中的運動控製技術。 新能源與節能應用： 探討運動控製在電動汽車驅動、風力發電、水力發電等領域的應用。 安全與可靠性： 討論運動控製係統中的安全功能，如安全停止、限位保護、緊急製動等，並介紹相關安全標準。分析提高係統可靠性的措施。 麵嚮未來的趨勢： 展望運動控製技術的發展方嚮，如更高性能的伺服驅動、更智能的控製器、基於AI的優化控製、雲平颱集成與遠程監控等。 本書內容豐富，理論翔實，案例生動，旨在幫助讀者掌握運動控製係統的核心技術，解決實際工程問題，並為相關領域的研究與開發打下堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編寫思路非常清晰，它循序漸進地帶領讀者深入瞭解運動控製係統的方方麵麵，從最基本的原理到復雜的應用。作者在對步進電機的講解中，詳細闡述瞭其微步進技術，以及如何通過細分步進角來提高步進電機的定位精度和運行平穩性。書中還對混閤式步進電機和伺服步進電機進行瞭比較，分析瞭它們各自的優缺點以及適用場景。我特彆欣賞書中對電機參數辨識和模型建立的詳細介紹，作者不僅講解瞭如何通過實驗獲取電機的各種參數，還介紹瞭如何利用這些參數來構建精確的電機模型，以便進行更優化的控製。書中對運動控製器（如PLC、專用運動控製器）的編程和應用也進行瞭深入的講解，包括瞭G代碼、M代碼在數控機床中的應用，以及梯形圖、結構化文本等在PLC編程中的運用。此外，書中對運動控製係統的故障排除和維護也提供瞭實用的指導，這對於確保自動化係統的長期穩定運行至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容給我帶來瞭全新的視角，它不僅僅是對運動控製技術的基礎知識進行講解，更是對如何在實際工程項目中應用這些技術進行瞭深度挖掘。我非常欣賞作者在分析係統性能時所采用的係統化方法，從開環係統到閉環係統的演變，再到反饋控製的引入，作者一步步引導讀者理解如何通過反饋來提高係統的精度和穩定性。書中對頻率響應分析（如伯德圖、奈奎斯特圖）的講解尤為精彩，它不僅清晰地展示瞭係統的動態特性，還為控製器參數的整定提供瞭理論依據。作者通過對一個典型的伺服係統進行頻率響應分析，演示瞭如何通過調整補償網絡來改善係統的幅頻和相頻特性，從而實現高精度、高穩定性的運動控製。我尤其對書中關於係統魯棒性的討論感到欣慰，在復雜的工業環境中，係統往往會受到各種不確定因素的影響，例如負載變化、參數漂移、環境乾擾等。作者詳細介紹瞭如何通過設計具有良好魯棒性的控製器來應對這些不確定性，例如使用H無窮控製、自適應控製等方法。書中還對故障診斷和容錯控製進行瞭初步的介紹，這對於保障自動化係統的可靠性和安全性具有重要的意義。閱讀過程中，我不僅學到瞭知識，更重要的是，我學會瞭如何以一種工程師的思維去分析和解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我而言，是一次寶貴的學習經曆，它以一種非常直觀和實用的方式，展現瞭運動控製係統在現代工業自動化中的核心地位。作者在開篇就強調瞭運動控製係統在實現“工業4.0”和“中國製造2025”等國傢戰略中的關鍵作用，這讓我對學習這門技術有瞭更強的使命感。書中對各種典型運動控製係統的應用案例進行瞭詳盡的剖析，涵蓋瞭機器人技術、數控機床、自動化生産綫、印刷設備、包裝機械等多個領域。我特彆關注瞭書中關於機器人運動規劃和軌跡生成的部分，作者詳細介紹瞭直綫插補、圓弧插補、樣條插補等算法，以及如何在滿足速度、加速度、平滑性等約束條件的前提下，生成最優的運動軌跡。書中還對機器人運動學（正運動學和逆運動學）進行瞭深入的講解，這對於理解機器人如何精確地執行空間任務至關重要。我非常贊同作者在講解過程中所強調的“軟硬件協同”的設計理念，強調瞭良好的控製算法必須與可靠的硬件平颱相互配閤，纔能發揮齣最大的效能。此外，書中對實時操作係統（RTOS）在運動控製係統中的作用也進行瞭闡述，這對於實現高實時性、高精度的運動控製至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度著實令我印象深刻，它不僅僅是一本教材，更像是一本能夠引領我深入探索運動控製技術奧秘的指南。從理論基礎的構建來看，作者從最基本的動力學原理齣發，深入剖析瞭電機驅動、負載特性等影響運動控製精度的關鍵因素。書中對運動學和動力學方程的推導過程清晰易懂，即使是復雜的非綫性係統，作者也能通過引入近似模型或采用高級控製策略來處理，這一點對於工程師來說至關重要。我特彆欣賞書中關於係統辨識的部分，它詳細介紹瞭如何通過實驗數據來獲取被控對象的模型參數，這在實際工程應用中是必不可少的步驟，因為現實世界中的係統往往不是理想化的，其參數也會隨時間和環境發生變化。作者通過多個實例，演示瞭如何運用最小二乘法、係統辨識工具箱等方法，來構建準確的係統模型，並在此基礎上進行控製器設計。在控製器設計方麵，書中不僅涵蓋瞭傳統的PID控製，還深入探討瞭更高級的控製技術，例如狀態空間控製、模糊控製、神經網絡控製等。對於每一種控製方法，作者都詳細闡述瞭其基本原理、數學模型、設計步驟以及在不同應用場景下的適用性。我尤其對書中關於模型預測控製（MPC）的介紹感到興奮，這種能夠考慮未來係統行為並進行優化控製的方法，在處理多變量、約束條件復雜的係統時具有巨大的優勢，作者通過一個具體的機器人路徑跟蹤案例，生動地展示瞭MPC的強大之處。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛接觸運動控製領域的學生，我發現這本書的語言風格非常貼切，它既保留瞭學術的嚴謹性，又避免瞭過度抽象的理論描述，使得我能夠循序漸進地掌握其中的知識。開篇對運動控製係統在現代工業中的地位進行瞭深刻的闡述，強調瞭其在提升自動化水平、實現智能化生産中的不可替代性。書中對各種執行器，如直流伺服電機、交流伺服電機、步進電機等，進行瞭細緻的分類和比較，包括瞭它們的工作原理、性能特點、適用範圍以及選型依據。作者並沒有止步於硬件的介紹，而是深入講解瞭驅動電路的設計和電機控製算法，例如PWM（脈衝寬度調製）技術在電機速度和扭矩控製中的應用，以及力矩補償、摩擦補償等高級控製策略。我特彆受益於書中關於傳感器技術的部分，它詳細介紹瞭各種類型的編碼器（增量式、絕對式）、光電尺、力矩傳感器等，並分析瞭它們在測量運動狀態（位置、速度、加速度）時的精度、分辨率和抗乾擾能力。此外，書中還對一些實際應用中的常見問題進行瞭深入的探討，例如電磁乾擾對傳感器信號的影響、係統噪聲的處理方法、以及如何通過閤理的係統設計來提高係統的魯棒性。作者在講解過程中，始終緊密結閤工程實際，通過大量的圖錶、麯綫和僞代碼，將抽象的理論概念可視化，讓讀者更容易理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事風格非常獨特，它不像傳統的教材那樣枯燥乏味，而是以一種引導讀者思考的方式，逐步展開運動控製係統的奧秘。作者在介紹PID控製器時，並沒有直接給齣公式，而是先從一個簡單的彈簧-阻尼係統齣發，通過引入比例、積分、微分三個環節，逐步解釋瞭它們各自的作用和局限性，讓讀者在理解基本概念的同時，也體會到瞭PID控製器的巧妙設計。書中對非綫性控製技術的講解也十分到位，例如對滑模控製的介紹，作者通過一個生動的例子，解釋瞭如何通過構造一個滑模函數，使得係統軌跡能夠快速收斂到預定的滑動模態，從而實現對外部乾擾和係統不確定性的魯棒性。我尤其喜歡書中對係統穩定性分析的部分，作者不僅介紹瞭李雅普諾夫穩定性理論，還通過圖示和實例，生動地展示瞭如何判斷一個係統的穩定性。此外，書中對模型辨識的講解也讓我受益匪淺，它詳細介紹瞭如何通過實驗數據來辨識係統的傳遞函數模型，並在此基礎上進行控製器設計。這種理論與實踐相結閤的方式，讓我能夠更好地理解抽象的數學模型在實際工程中的應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實踐指導意義非凡，它不僅僅停留在理論層麵，更是將運動控製係統的工程應用場景進行瞭深度聚焦。我非常欣賞作者在介紹各種控製策略時，都給齣瞭相應的工程實現建議，比如如何選擇閤適的微控製器，如何進行硬件接口設計，以及如何進行軟件編程。書中對DSP（數字信號處理器）在運動控製中的應用進行瞭詳細的介紹，DSP強大的並行處理能力和豐富的指令集，使其成為實現復雜運動控製算法的理想平颱。我尤其對書中關於伺服驅動器內部控製算法的講解感到興奮，作者深入剖析瞭電流環、速度環、位置環的級聯控製結構，以及各種補償措施（如前饋補償、擾動觀測器）的應用，這讓我對伺服係統的內部工作原理有瞭更深入的理解。書中還對CAN總綫、EtherCAT等工業現場總綫在運動控製係統中的應用進行瞭介紹，這對於構建分布式、實時性強的自動化係統至關重要。此外，書中對安全控製和人機界麵（HMI）的設計也進行瞭初步的探討，這體現瞭作者對整個自動化係統工程的全麵考量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容給我帶來瞭全新的啓發，它不僅講解瞭運動控製係統的理論知識，更是將這些理論知識與實際的工程應用緊密結閤，讓我能夠站在工程師的角度去思考問題。作者在介紹模糊控製時，並沒有僅僅停留在模糊邏輯的理論層麵，而是通過一個具體的交通信號燈控製案例，生動地展示瞭模糊控製在處理不確定性、非綫性係統中的優勢。書中對神經網絡控製的講解也十分精彩，作者介紹瞭如何利用神經網絡來逼近復雜的非綫性函數，從而實現對未知係統的自適應控製。我特彆受益於書中對係統集成和調試的指導，作者詳細闡述瞭如何將各個子係統（如傳感器、執行器、控製器）有機地集成在一起，並進行係統的調試和優化，以確保整個運動控製係統能夠達到預期的性能指標。此外，書中對運動控製係統的性能評估和測試也進行瞭詳細的介紹，包括瞭如何設計測試方案，如何采集測試數據，以及如何對測試結果進行分析和評估。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常吸引人，它不像一般的技術書籍那樣枯燥乏味，而是充滿瞭啓發性和探索性。作者在介紹運動控製係統的發展趨勢時，特彆強調瞭智能化、網絡化、柔性化等方嚮，這讓我對未來的自動化技術發展充滿瞭期待。書中對人工智能技術在運動控製中的應用進行瞭初步的探討，例如如何利用機器學習算法來優化控製器的參數，或者如何利用深度學習來識彆和預測係統中的異常情況。我尤其對書中關於數字孿生技術在運動控製係統中的應用感到興奮，通過構建物理係統的數字孿生模型，可以在虛擬環境中進行仿真、優化和預測，從而大大縮短産品的開發周期，提高係統的可靠性。此外，書中對綠色製造和可持續發展在運動控製係統設計中的考量也進行瞭強調，例如如何通過優化控製策略來降低能耗，如何選擇環保的材料等。這本書不僅僅是一本技術書籍，更是一本能夠激發讀者對自動化技術未來進行思考和探索的指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容簡直讓我驚嘆！作為一個對自動化領域充滿熱情，尤其是對運動控製係統這一細分領域有著濃厚興趣的讀者，我一直渴望找到一本能夠係統性地、深入淺齣地講解其原理、技術以及實際應用的書籍。當我翻開《運動控製係統/工程應用型自動化專業係列教材》時，我立刻被其嚴謹的結構和詳實的內容所吸引。書的開篇部分，作者以一種非常接地氣的方式，從工業生産中各種運動控製場景的普及性齣發，例如機器人手臂的精準定位、數控機床的刀具路徑規劃、自動化生産綫的速度同步等，迅速拉近瞭理論與現實的距離。緊接著，書中對運動控製係統的基本概念進行瞭清晰的界定，包括瞭對伺服電機、步進電機、編碼器、減速器等核心硬件的詳細介紹，每一個部件的物理原理、工作方式以及在係統中的作用都解釋得鞭闢入裏。我尤其喜歡作者在講解過程中穿插的那些實際案例分析，比如某個大型鋼鐵廠自動化行車調速係統的設計思路，以及汽車製造流水綫上精密噴塗機器人的運動軌跡生成算法。這些案例不僅讓我對理論知識有瞭更直觀的理解，更讓我體會到瞭運動控製技術在提升生産效率、降低勞動強度、保證産品質量方麵所扮演的關鍵角色。書中對PID控製算法的闡述也達到瞭一個新的高度，不僅僅是公式的羅列，更是對不同參數整定方法的優劣勢分析，以及在實際係統中可能遇到的問題和解決方法，例如抗積分飽和、超調等現象的齣現及規避措施。整個閱讀過程，我感覺自己就像是在一位經驗豐富的工程師的指導下，一步步構建和理解一個復雜的運動控製係統。