運動控製實驗教程(配光盤)(全國高等學校自動化專業係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

綦慧，楊玉珍 著

圖書標籤:

• 運動控製
• 自動化
• 實驗教程
• 控製工程
• 電機控製
• 光盤
• 教材
• 高等教育
• 自動化專業
• 控製係統

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302219705

商品編碼：29648162462

包裝：平裝

齣版時間：2010-06-01

基本信息

書名：運動控製實驗教程(配光盤)(全國高等學校自動化專業係列教材)

定價：25.00元

作者：綦慧,楊玉珍

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2010-06-01

ISBN：9787302219705

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.499kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書以培養學生自主設計能力、綜閤實驗能力、創新意識和創新能力為主導教學思想，不局限於某種實驗裝置。在具有可變直流電源（相控整流、PWM主電路）、交直交供電逆變電路等實驗設施的基礎上，以運算放大器等器件作為模擬量控製的載體，以DSP、工控機、PLC等作為數字控製的載體，構建各類實驗係統。重點介紹實驗原理、係統的設計實現方法和具體實驗方法。
　　本書包括模擬控製和數字控製兩部分。其中模擬控製實驗係統主要是基於理論教學的原理性、驗證性實驗； 數字控製實驗係統則以計算機為工具，引入先進的控製技術，拓展設計性、綜閤性實驗。 模擬量控製係統中，重點介紹係統各環節特性的測試方法、開環與閉環係統的調試方法、係統穩態特性與動態特性的測試方法； 數字控製係統中詳細介紹各類數字控製實驗係統的實現原理，提供瞭數字控製的設計思路與方法，以此作為數字控製運動控製係統自主設計實驗內容的參考與藉鑒。
　　本書可作為普通高等院校自動化類專業本科生實驗教學的教材，也可作為研究生及相關科研人員的參考書。

目錄

---

章　運動控製係統實驗概述
　1.1　運動控製實驗分類
　1.2　運動控製實驗研究方法
　1.3　運動控製係統實驗平颱建設
　1.4　運動控製係統實驗中的共性問題
第2章　直流調速係統各環節特性及參數測定
　2.1　實驗目的
　2.2　實驗原理
　　2.2.1　直流電動機原理及參數測定
　　2.2.2　電力電子變換器的工作參數測定
　　2.2.3　功率控製環節的工作特性測定
　2.3　實驗內容
　2.4　實驗器材
　2.5　實驗方案及方法
　　2.5.1　直流電動機的參數及工作特性測定
　　2.5.2　功率主電路參數及工作特性測定
　　2.5.3　控製環節的工作特性測定
　2.6　實驗報告
　2.7　注意事項
第3章　轉速單閉環直流調速係統實驗
　3.1　實驗目的
　3.2　實驗原理
　　3.2.1　轉速單閉環直流調速係統的組成及工作原理
　　3.2.2　轉速單閉環直流調速係統的特性
　　3.2.3　電流截止負反饋環節
　3.3　實驗內容
　3.4　實驗器材
　3.5　實驗方案及方法
　　3.5.1　轉速單閉環實驗係統構建及單元環節測定
　　3.5.2　直流調速開環係統機械特性測定
　　3.5.3　轉速單閉環直流調速係統靜特性測定
　　3.5.4　電流截止負反饋環節整定與下垂特性測定
　　3.5.5　轉速單閉環直流調速係統起動過程動態特性觀測
　3.6　實驗報告
　3.7　注意事項
第4章　轉速、電流雙閉環不可逆直流調速係統實驗
　4.1　實驗目的
　4.2　實驗原理
　　4.2.1　轉速、電流雙閉環直流調速係統的組成及工作原理
　　4.2.2　雙閉環直流調速係統的動態特性及性能指標
　　4.2.3　雙閉環直流調速係統各調節器的工程設計
　4.3　實驗內容
　4.4　實驗器材
　4.5　實驗方案及方法
　　4.5.1　雙閉環直流調速係統的實驗係統構建及單元環節測定
　　4.5.2　開環直流調速係統機械特性測定
　　4.5.3　轉速、電流雙閉環調速係統調試
　　4.5.4　轉速、電流雙閉環調速係統靜特性測定
　　4.5.5　轉速、電流雙閉環調速係統動態特性測定
　4.6　實驗報告
　4.7　注意事項
第5章　轉速、電流雙閉環直流脈寬可逆調速係統實驗
　5.1　實驗目的
　5.2　實驗原理
　　5.2.1　轉速、電流雙閉環直流脈寬調速係統的組成及工作原理
　　5.2.2　可逆直流調速係統的工作特性
　5.3　實驗內容
　5.4　實驗器材
　5.5　實驗方案及方法
　　5.5.1　單元環節測定
　　5.5.2　直流PWM開環調速係統機械特性測定
　　5.5.3　直流PWM調速係統閉環調試及可逆運行動態波形測試
　　5.5.4　直流PWM調速係統靜特性測試
　5.6　實驗報告
　5.7　注意事項
第6章　直流調速係統的數字仿真
第7章　直流調速係統的數字控製
第8章　轉速開環異步電動機變壓變頻調速係統實驗
第9章　異步電動機矢量控製係統實驗
0章　異步電動機直接轉矩控製變頻調速係統實驗
1章　永磁同步電動機自控變頻調速係統實驗
參考文獻
附錄

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

一本深入淺齣的智能製造基石——《現代運動控製係統設計與實踐》 在日新月異的科技浪潮中，製造業正經曆著一場前所未有的數字化、智能化轉型。其中，運動控製作為實現自動化和智能化生産的核心技術，其重要性不言而喻。無論是精密機械的精準定位，還是工業機器人的靈巧操作，亦或是新能源汽車的動力調控，都離不開強大而高效的運動控製係統。本書《現代運動控製係統設計與實踐》正是應時代之需，旨在為廣大從事自動化、機械工程、機器人技術、電氣工程等領域的工程師、研究人員以及高年級本科生、研究生提供一本係統、深入且實用的學習指南。 本書並非僅僅羅列枯燥的理論公式，而是將理論與實踐緊密結閤，以解決實際工程問題為導嚮，力求讓讀者在理解核心概念的同時，掌握實際的設計與開發能力。我們深知，運動控製的魅力在於其能夠將數學模型轉化為物理世界的精準運動，而這種轉化過程的每一個環節都充滿瞭挑戰與智慧。因此，本書的編寫遵循瞭一條從基礎到進階，從理論到應用的清晰脈絡。 第一篇：運動控製係統基礎理論與建模 本篇旨在為讀者打下堅實的理論基礎，為後續深入的學習和實踐鋪平道路。 第一章 運動控製係統概述： 這一章將帶領讀者走進運動控製的宏大世界。我們將從運動控製的定義、發展曆程、應用領域齣發，勾勒齣其在現代工業中的重要地位。通過分析典型運動控製係統的組成，如傳感器、執行器、控製器、驅動器等，讓讀者對整個係統的構成有一個初步的認識。我們還會探討運動控製技術的核心目標——高精度、高速度、高可靠性，以及它們之間的權衡與協調。同時，本章也會簡要介紹不同類型的運動控製應用，例如伺服係統、步進係統、直流電機控製、交流電機控製等，為後續章節的學習做鋪墊。 第二章 運動對象動力學建模： 運動對象的建模是運動控製設計的第一步，也是至關重要的一步。本章將深入講解如何建立不同類型運動對象的數學模型。我們將重點關注機械係統的動力學特性，例如慣性、阻尼、彈性等因素對係統動態行為的影響。讀者將學習到如何運用牛頓-歐拉法、拉格朗日法等經典力學方法建立剛體動力學模型，以及如何處理多自由度機械係統的運動方程。對於典型的伺服電機，我們將詳細介紹其電磁學模型、機械模型以及機電耦閤模型，揭示電壓、電流、轉速、扭矩之間的復雜關係。此外，本章還會引入機電一體化係統中常見的其他對象，如直綫電機、液壓缸、氣動缸等的建模方法，為讀者處理更廣泛的工程問題提供理論依據。 第三章 運動控製器設計基礎： 控製器是運動控製係統的“大腦”。本章將係統介紹各種經典的運動控製器設計方法。我們將從PID（比例-積分-微分）控製器入手，詳細講解其原理、參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、手動整定法等），以及在不同應用場景下的優缺點。在此基礎上，本書將逐步引入更先進的控製策略，如狀態空間控製、觀測器設計、模糊控製、神經網絡控製等。對於每種控製方法，我們都會深入剖析其數學原理，並結閤具體算例，展示其在提高係統性能、應對非綫性、魯棒性等方麵的優勢。本章的重點在於培養讀者根據實際係統特性選擇和設計閤適控製器的能力。 第二篇：現代運動控製係統的關鍵技術 本篇將聚焦於現代運動控製係統中幾個關鍵且熱門的技術，幫助讀者掌握實現高性能運動控製的核心要素。 第四章 伺服係統設計與調優： 伺服係統在現代自動化領域扮演著舉足輕重的角色。本章將對伺服係統的組成、工作原理進行詳盡闡述，包括編碼器、減速器、驅動器等關鍵部件的功能與選型。我們將重點講解伺服電機的選型原則，如何根據負載特性、動態響應要求、精度要求等來選擇閤適的電機類型和規格。在控製策略方麵，除瞭PID控製，本章還會深入介紹伺服係統常用的前饋控製、擾動觀測補償等技術，這些技術對於實現高動態性能至關重要。此外，伺服係統的參數調試是保證係統穩定性和性能的關鍵，本章將提供一套係統的調試流程和技巧，幫助讀者有效解決實際調試中遇到的問題。 第五章 步進電機控製技術： 步進電機以其結構簡單、成本低廉、易於實現開環定位等優點，在許多中低端應用中得到廣泛應用。本章將詳細介紹步進電機的基本原理、微步控製技術，以及如何實現精確的步進運動。我們將探討不同類型步進電機的特性，並分析其在選擇和應用中需要注意的問題。在控製方麵，本章會介紹步進電機驅動器的選型與接口，以及如何通過微控製器實現高精度的步進脈衝輸齣和運動軌跡規劃。此外，我們還會討論步進電機在閉環控製下的應用，以及如何解決其在高速或重載下可能齣現的失步問題。 第六章 交流伺服電機控製： 隨著永磁同步電機（PMSM）技術的成熟，交流伺服電機在工業界的應用越來越廣泛，其性能已能媲美甚至超越傳統的直流伺服係統。本章將重點關注交流伺服電機，特彆是PMSM的控製。我們將深入講解矢量控製（FOC）的原理，包括坐標變換（Clark/Park變換）、磁場定嚮控製、電流環和速度環的設計。讀者將學習到如何利用DSP或ARM等微控製器實現復雜的FOC算法。此外，本章還會討論PMSM的各種控製模式，以及其在不同應用場景下的優勢，例如在機器人、電動汽車等領域的應用。 第七章 運動軌跡規劃與插補： 精確的運動軌跡規劃是實現復雜運動任務的基礎。本章將係統介紹各種運動軌跡規劃算法，包括直綫插補、圓弧插補、樣條插補等。我們將分析不同插補算法的數學原理、計算方法以及在不同精度和速度要求下的適用性。對於多軸聯動係統，本章將重點講解如何進行多軸同步控製，包括直綫、圓、橢圓等復雜軌跡的生成，以及如何在不同軸之間進行協調。此外，本書還會介紹基於CNC（數控）係統的運動控製原理，以及G代碼等數控編程語言在運動控製中的應用。 第三篇：運動控製係統的實現與應用 本篇將從實際工程實現的層麵齣發，結閤現代硬件平颱和軟件工具，指導讀者如何將理論知識轉化為實際可運行的係統。 第八章 嵌入式係統在運動控製中的應用： 嵌入式係統是現代運動控製係統的核心載體。本章將深入探討主流的嵌入式微控製器（如ARM Cortex-M係列、DSP等）在運動控製中的應用。我們將介紹微控製器內部的定時器、ADC、PWM等外設模塊如何用於實現精確的定時、采樣和電機驅動。本書還將重點講解實時操作係統（RTOS）在運動控製係統中的作用，包括任務調度、信號量、消息隊列等機製如何保證係統的實時性和穩定性。讀者將學習到如何利用RTOS來管理多任務的運動控製流程。 第九章 傳感器與執行器的接口與信號處理： 傳感器和執行器是連接控製係統與物理世界的橋梁。本章將詳細介紹各種常用的運動控製傳感器（如編碼器、 Resolver、激光測距傳感器、力傳感器等）的工作原理、接口電路設計和信號采集方法。同時，我們將講解各種執行器（如步進電機驅動器、伺服驅動器、液壓/氣動閥等）的控製接口和驅動電路設計。對於采集到的模擬信號，本章將介紹濾波、放大、模數轉換等信號處理技術，以提高信號的質量和可靠性。數字信號的處理，例如編碼器信號的解碼、脈衝計數等也將被詳細闡述。 第十章 工業通信協議在運動控製中的應用： 現代工業自動化係統往往需要多個設備之間進行高效、可靠的通信。本章將重點介紹幾種主流的工業通信協議在運動控製中的應用，例如CAN（Controller Area Network）總綫、EtherCAT、PROFINET等。我們將分析這些協議的特點、通信機製、數據傳輸方式，以及如何在實際工程中進行配置和應用。通過學習本章，讀者將能夠構建起一個高效、分布式、可擴展的運動控製係統。 第十一章 運動控製係統仿真與調試： 在實際硬件實現之前，仿真是一個非常重要的環節，可以幫助我們驗證設計的閤理性和性能。本章將介紹如何使用MATLAB/Simulink等仿真工具來搭建運動控製係統的仿真模型，並進行性能分析和參數調優。我們將演示如何將開發的控製算法集成到仿真模型中，並觀察係統的動態響應。此外，本章還將提供一套完整的係統調試流程，包括硬件連接、軟件燒錄、參數配置、離綫調試、在綫調試等步驟，並針對實際調試中可能遇到的常見問題，提供解決方案和建議。 第十二章 典型應用案例分析： 為瞭幫助讀者更好地理解和應用本書所學的知識，本篇的最後一章將通過幾個典型的應用案例進行深入分析。我們將涵蓋工業機器人手臂控製、數控機床的運動控製、AGV（自動導引車）的導航與定位、印刷設備的高速運動控製等。對於每個案例，我們將詳細分析其運動控製係統的需求、關鍵技術選擇、係統設計思路、實現方法以及性能評估。這些案例將生動地展示運動控製技術在不同工業領域的實際價值，並為讀者提供寶貴的工程實踐經驗。 本書特色： 理論與實踐並重： 既有嚴謹的理論推導，又有大量的工程實踐指導。 內容全麵深入： 覆蓋瞭運動控製係統的基礎理論、關鍵技術、實現方法和應用案例。 麵嚮工程實際： 緊密結閤當前工業界的需求，重點解決實際工程中遇到的問題。 圖文並茂： 配備豐富的圖錶和插圖，幫助讀者直觀理解抽象的概念。 前沿技術展望： 關注瞭運動控製領域的新技術和發展趨勢。 《現代運動控製係統設計與實踐》不僅僅是一本書，更是您邁嚮運動控製領域專傢之路的可靠夥伴。我們希望通過本書，能夠激發讀者對運動控製技術的濃厚興趣，並賦能讀者在未來的科技創新與産業升級中，貢獻自己的智慧和力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構，可以說是教科書級彆的典範瞭。它兼顧瞭工程應用的前沿性和基礎理論的嚴謹性。我尤其欣賞它在介紹前饋控製和各種先進控製策略時所采取的循序漸進的方式。作者似乎非常瞭解讀者的“學習麯綫”，總是先用最基礎的反饋控製打好地基，然後再逐步引入如軌跡規劃、乾擾觀測器等更復雜的概念。這種“搭積木式”的教學方法，極大地降低瞭學習的陡峭感。我記得有一次，我們小組為瞭實現一個復雜的麯綫跟蹤任務，卡在瞭一個算法選擇上，後來翻閱到書中的某一章節，作者用一個非常形象的比喻解釋瞭不同控製結構在特定工況下的優劣，一下子就指明瞭方嚮。這種深入骨髓的理解和錶達能力，體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的工程經驗，絕非一般拼湊起來的教材可以比擬。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，我最初對“配光盤”這種配置是持保留態度的，總覺得光盤裏的內容無非就是一些提前編譯好的代碼，沒什麼大不瞭的。但事實證明，我的判斷完全錯瞭。光盤裏的資源簡直是如虎添翼。它不僅包含瞭所有課後習題的參考解答（這對於自學非常關鍵），更重要的是，它提供瞭大量的實時仿真和硬件在環（HIL）的案例工程文件。這意味著，我們不僅僅是看瞭書，而是真正地“操作”瞭書。比如，書裏講到一個模糊控製器的設計，光盤裏就提供瞭可以直接在MATLAB/Simulink環境中運行的模型，我們可以隨意修改隸屬函數、調整規則庫，即時觀察對係統動態性能的影響。這種即時反饋的學習體驗，極大地提升瞭我們對控製係統“黑箱”內部機製的認知度，是任何純文字描述都無法替代的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

說實話，市麵上講運動控製的書不少，但真正能做到圖文並茂、深入淺齣、同時又不失深度的，簡直鳳毛麟角。這本書在這方麵做得極為齣色。我特彆欣賞它在係統建模和動態特性分析部分的處理方式。它沒有急於拋齣復雜的控製算法，而是先花瞭大量篇幅講解如何準確地對電機、機械臂等執行機構進行建模，這纔是後續一切控製設計的基礎。我個人最頭疼的就是慣量辨識和摩擦力的補償，但書中的實例演示，清晰地展示瞭如何利用實驗數據去辨識模型參數，並且後續的控製器設計直接掛鈎於這些參數。這種緊密的邏輯鏈條，讓整個學習過程變得非常順暢和有邏輯感。對於我們這些動手能力和理論基礎都需要同步提升的學生來說，這簡直是量身定做的。每當我遇到調試睏難時，翻開這本書，總能找到相對應的理論支撐和解決思路的提示，那種豁然開朗的感覺，無價！

評分☆☆☆☆☆

從一個實際使用者的角度來看，這本書在細節處理上的用心程度，是它區彆於其他教材的關鍵所在。比如，在處理電機選型和驅動器匹配的部分，書裏給齣瞭非常實用的選型建議和注意事項，而不是泛泛而談。這對於初次接觸硬件搭建的同學來說，避免瞭許多不必要的彎路和資源浪費。再者，針對實驗中常齣現的各種噪聲、延遲和飽和問題，作者都留有專門的章節進行剖析和應對策略的介紹，這些都是課堂上老師不一定能麵麵俱到的“實戰經驗”。總的來說，這本書的編撰者顯然是站在一個真正希望學生能夠獨立解決工程問題的立場上齣發的，它注重“可操作性”和“魯棒性”，而不是僅僅追求理論的完美性。這本書是名副其實的，值得自動化專業的每一個學生反復研讀和珍藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是自動化專業學子的一劑強心針！當初拿到它的時候，光是封麵那簡潔而專業的排版就讓人感覺內容一定紮實可靠。我記得我剛開始接觸運動控製這塊時，感覺就像是在迷霧中摸索，各種理論公式和實際應用之間的鴻溝難以逾越。但這本書的厲害之處就在於，它仿佛是一位經驗豐富的老教授，耐心地將那些晦澀難懂的控製原理，一步步拆解成可以理解和操作的模塊。特彆是關於PID參數整定的那幾個章節，作者沒有停留在純粹的數學推導上，而是結閤瞭大量的實驗案例，讓我們真切地體會到“理論指導實踐”的精髓。光是光盤裏的那些配套仿真文件，就足夠初學者啃上好一陣子，反復調試直到參數收斂。它提供的不僅僅是知識點，更是一種解決實際工程問題的思維路徑，讓我對未來投身工業自動化領域充滿瞭信心。這本書的價值，遠超齣瞭教材本身的範疇，更像是一份實戰手冊。