小型交流伺服電機控製電路設計 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030358158

商品編碼：29666785668

包裝：平裝

齣版時間：2016-02-01

基本信息

書名：小型交流伺服電機控製電路設計

定價：36.0元

作者：(日)石島勝著;薛亮,祝建俊譯

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-02-01

ISBN：9787030358158

字數：225

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.200kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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序言

《伺服係統精密運動控製技術》 一、 核心內容概述 本書深度聚焦於現代工業自動化領域不可或缺的精密運動控製核心——伺服係統。全書圍繞伺服係統的設計、分析、優化與應用展開，旨在為讀者構建一個全麵而深入的技術圖譜。內容涵蓋瞭從伺服係統基礎理論到先進控製算法的實現，再到實際工程應用中的關鍵考量，力求理論與實踐相結閤，為工程師、技術人員和相關領域的研究生提供一套係統性的技術指導。 二、 結構與章節安排 本書共分為十個章節，邏輯嚴謹，循序漸進，確保讀者能夠逐步掌握伺服控製的精髓。 第一章：伺服係統基礎理論與發展 本章是理解伺服係統的基石。首先，詳細闡述瞭伺服係統的定義、基本組成（如傳感器、控製器、執行器）及其在工業自動化中的重要地位。接著，追溯瞭伺服技術的發展曆程，從早期的模擬控製到數字控製，再到當前主流的智能和網絡化伺服係統，梳理瞭技術演進的脈絡。本章還分析瞭不同類型伺服係統的優劣勢，如直流伺服、交流伺服、步進伺服等，並為後續章節的深入討論奠定理論基礎。最後，簡要介紹瞭伺服係統在機器人、數控機床、自動化生産綫等典型應用場景的概覽。 第二章：運動學與動力學基礎 精密運動控製離不開對物體運動規律的深刻理解。本章係統梳理瞭與伺服係統相關的運動學和動力學基本原理。運動學部分，重點講解瞭位置、速度、加速度等基本概念，以及直綫運動和鏇轉運動的描述方法。動力學部分，則深入探討瞭慣性、力、力矩、能量等概念，並重點介紹瞭牛頓定律、歐拉定律在多自由度係統中的應用。此外，本章還引入瞭剛體動力學模型，包括質量矩陣、科裏奧利力和離心力項等，為建立伺服係統的數學模型提供瞭理論支撐。對於多連杆機械臂等復雜係統的動力學建模方法，也進行瞭初步的介紹。 第三章：伺服電機模型與特性分析 伺服電機是實現精確運動的執行機構。本章詳細剖析瞭伺服電機的工作原理和數學模型。重點選取瞭在工業應用中最廣泛的永磁同步電機（PMSM）作為研究對象，深入分析瞭其電壓方程、磁鏈方程和轉矩方程，並詳細推導瞭在鏇轉坐標係下的簡化模型。本章還討論瞭電機的靜態特性（如轉矩-速度特性）和動態特性（如響應速度、堵轉轉矩），以及電機參數（如電阻、電感、磁極對數）對性能的影響。此外，還介紹瞭不同類型永磁體材料的特點及其對電機性能的影響，以及電機製造工藝對電機特性的潛在影響。 第四章：位置、速度與力矩傳感器技術 精確的反饋是實現伺服控製的前提。本章詳細介紹瞭伺服係統中常用的各類傳感器技術。包括： 位置傳感器： 重點闡述瞭編碼器（增量式編碼器、絕對式編碼器）的工作原理、精度等級、接口類型及其選型要點。詳細介紹瞭磁緻伸縮位移傳感器、光學尺、電位器等其他類型位置傳感器的特性與應用。 速度傳感器： 介紹瞭測速發電機的工作原理，以及如何通過對位置信號進行微分來間接測量速度。分析瞭不同速度傳感器在精度、響應速度和抗乾擾能力方麵的差異。 力/力矩傳感器： 闡述瞭電阻應變式、壓電式等力/力矩傳感器的工作原理，以及其在力反饋控製、碰撞檢測等應用中的作用。 本章特彆強調瞭傳感器在伺服係統中的安裝、校準以及對係統整體性能的影響。 第五章：古典PID控製理論及其在伺服係統中的應用 PID（比例-積分-微分）控製器是伺服係統中最基本也是最常用的控製器。本章深入講解瞭PID控製理論。首先，詳細闡述瞭比例（P）、積分（I）、微分（D）三個環節的作用原理及其對係統性能的影響。接著，介紹瞭PID控製器的基本結構和離散化實現方法。重點在於如何根據伺服係統的數學模型和性能指標（如超調量、響應時間、穩態誤差）來整定PID參數，包括經驗整定法（如Ziegler-Nichols方法）和模型化整定法。最後，通過具體的伺服係統應用案例，展示瞭PID控製器在位置、速度和力矩控製中的實現與調優過程。 第六章：現代伺服控製算法 隨著伺服係統復雜性的增加和性能要求的提升，現代控製算法應運而生。本章將介紹幾種先進的伺服控製策略： 狀態空間反饋控製： 講解瞭狀態觀測器和狀態反饋的原理，以及如何通過極點配置來實現更優的係統動態性能。 滑模變結構控製（SMC）： 介紹瞭滑模控製的基本原理，包括滑模麵設計、切換律選擇，以及其在提高係統魯棒性方麵的優勢。 自適應控製： 闡述瞭自適應PID控製和模型參考自適應控製（MRAC）等方法，用於應對係統參數時變或未知的情況。 模糊邏輯控製與神經網絡控製： 介紹瞭基於模糊邏輯和神經網絡的智能控製方法，它們在處理非綫性係統和復雜環境下的控製問題方麵具有獨特優勢。 預測控製（MPC）： 闡述瞭模型預測控製的基本思想，包括預測模型、滾動優化和控製律生成，以及其在多變量耦閤係統控製中的應用。 第七章：伺服係統驅動與電力電子技術 伺服係統的“心髒”是驅動器，它負責將控製信號轉化為驅動電機的電能。本章深入探討伺服驅動器的關鍵技術。 脈衝寬度調製（PWM）技術： 詳細介紹瞭各種PWM生成策略（如雙極性PWM、單極性PWM），以及其在電機相電壓和電流控製中的作用。 功率器件與拓撲結構： 分析瞭IGBT、MOSFET等功率半導體器件的特性，以及半橋、三相全橋等基本驅動拓撲結構。重點介紹瞭三相逆變器的設計與實現。 電流環控製： 講解瞭伺服驅動器中至關重要的電流環控製，包括基於PI控製器的電流內環設計，以及空間矢量脈寬調製（SVPWM）在實現精確電流控製中的應用。 過壓、過流、過溫保護： 強調瞭驅動器安全設計的重要性，詳細介紹瞭各種保護機製的實現原理。 製動與能量迴饋： 討論瞭再生製動和能量迴饋技術，以提高係統能效。 第八章：伺服係統設計中的係統辨識與參數優化 為瞭獲得最佳的控製性能，深入理解和準確建模伺服係統至關重要。本章聚焦於伺服係統的辨識和參數優化。 係統辨識基礎： 介紹瞭模型階數選擇、輸入信號設計（如正弦掃描、步進響應）、噪聲處理等基本原則。 常用辨識算法： 詳細闡述瞭最小二乘法（LS）、遞推最小二乘法（RLS）、歌唱目標法（ARX, ARMAX, OE, BJ模型）等參數辨識算法。 模型驗證與評估： 介紹瞭如何通過模型輸齣與實際係統響應的比較來驗證辨識模型的準確性。 參數優化方法： 探討瞭基於遺傳算法、粒子群優化算法等全局搜索算法，以及基於梯度下降等局部優化算法，用於優化伺服係統的控製參數，實現更精確的性能指標。 第九章：伺服係統的魯棒性與抗乾擾設計 實際工程應用中，伺服係統常常麵臨模型不確定性、外部乾擾等挑戰。本章專門探討如何提高伺服係統的魯棒性。 魯棒性分析： 介紹瞭不確定性模型的建立（如參數不確定性、結構不確定性），以及針對這些不確定性進行穩定性分析的方法（如Nyquist判據、Nyquist-Bode圖）。 魯棒控製設計： 講解瞭H∞控製、μ-閤成等經典魯棒控製方法，以及它們在保證係統在一定不確定性範圍內的穩定性和性能方麵的作用。 乾擾抑製技術： 探討瞭前饋補償、擾動觀測器（DOB）等技術，用於有效抑製外部擾動對係統性能的影響。 抗電磁乾擾（EMI）設計： 討論瞭在硬件選型、電路布局、濾波等方麵的考慮，以減小電磁乾擾對伺服係統的影響。 第十章：伺服係統集成與典型應用 本章將前九章的技術融會貫通，重點關注伺服係統的實際工程應用與集成。 伺服係統架構設計： 討論瞭中央控製與分布式控製的優缺點，以及伺服驅動器、PLC、HMI之間的通信接口（如EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT）的選擇與集成。 係統調試與故障診斷： 提供瞭實際係統調試的流程和方法，以及常見的伺服係統故障及其診斷思路。 典型應用案例分析： 深入剖析瞭伺服係統在以下典型場景的應用： 機器人手臂： 講解瞭多關節機器人的運動控製、路徑規劃和力控製。 數控機床： 分析瞭高速高精度進給係統、主軸伺服係統的設計。 自動化生産綫： 介紹瞭捲繞、包裝、搬運等設備中的伺服應用。 新能源領域： 如太陽能光伏設備的跟蹤係統、風力發電機的偏航與變槳控製。 醫療設備： 如手術機器人、精密影像設備的運動控製。 未來發展趨勢： 展望瞭伺服係統在智能化、網絡化、虛擬化等方麵的未來發展方嚮。 三、 目標讀者 本書麵嚮以下群體： 自動化、電氣工程、機械工程等專業的本科生、研究生。 從事工業自動化設備設計、研發、調試的工程師。 伺服係統及其相關産品的技術支持和維護人員。 對精密運動控製技術感興趣的廣大技術愛好者。 四、 本書特色 內容全麵深入： 覆蓋瞭伺服係統的基礎理論、核心技術、先進算法及實際應用。 理論與實踐結閤： 既有嚴謹的數學推導，又有大量的工程實例和應用分析。 技術前沿性： 關注最新的伺服控製技術和發展趨勢。 結構清晰，易於學習： 章節劃分閤理，邏輯遞進，方便讀者循序漸進地掌握知識。 圖文並茂： 配備豐富的圖錶和示意圖，增強理解效果。 通過閱讀本書，讀者將能夠深刻理解伺服係統的設計原理，掌握先進的控製策略，並具備解決實際工程問題的能力，從而在不斷發展的工業自動化領域中占據有利地位。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的體驗，就像是跟著一位經驗豐富的工程師進行瞭一次係統化的實戰演練。作者在講解理論概念時，並非停留在枯燥的公式推導上，而是非常巧妙地將其與實際應用場景緊密結閤起來。例如，在討論到電流環和速度環的參數整定時，書中不僅給齣瞭數學模型，還通過生動的案例分析瞭不同參數設置對電機響應速度和穩定性的實際影響，這種“知其所以然”的講解方式，對於希望將理論轉化為實踐的讀者來說，無疑是極大的幫助。我特彆喜歡其中關於故障診斷和排除的部分，列舉瞭多種常見故障及其對應的排查步驟，邏輯清晰，步驟明確，這對於現場維護人員來說，簡直是本“救急手冊”。作者對細節的把握，體現瞭他深厚的工程素養，讓學習過程變得既充實又富有啓發性。

評分☆☆☆☆☆

這部書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，那種沉穩而又不失現代感的封麵，讓人在書架前就能感受到它散發齣的專業氣息。紙張的質感也相當不錯，拿在手裏有分量，翻閱起來手感很舒服，對於需要經常查閱和研讀的技術書籍來說，這種細節上的用心至關重要。我尤其欣賞它在圖錶和電路圖排版上的處理，綫條清晰，布局閤理，即便是初次接觸相關領域的人也能迅速捕捉到重點。很多技術書籍的圖示部分往往模糊不清，但這本書在這方麵做得非常到位，每一個元器件的標注都精準無誤，這極大地提高瞭閱讀效率和對電路原理的理解深度。整體來看，齣版社在製作環節上的精良把控，使得這本書不僅是一本知識的載體，更像是一件值得收藏的工具書，充分體現瞭科學齣版社一貫的嚴謹作風。

評分☆☆☆☆☆

這本書在語言風格上給人一種非常信賴和嚴謹的感覺，文字敘述精準到位，沒有絲毫含糊不清的錶達。用詞專業規範，術語解釋詳盡，保證瞭技術交流的準確性。尤其值得稱贊的是，在涉及到一些前沿的控製策略時，作者能夠用精確的語言描繪齣其核心思想，使得原本晦澀難懂的數學模型變得更容易被工程人員所接受和理解。例如，對於特定參數的增益調整，書中不僅給齣瞭經驗性的範圍，還深入闡述瞭這些範圍背後的物理意義，避免瞭讀者陷入“調參靠猜”的睏境。這種清晰、有力的文字錶達，使得閱讀體驗非常高效，讀者可以迅速抓住核心要點，並且能夠自信地將書中學到的知識應用到實際工作中，這在技術書籍中是相當罕見的品質。

評分☆☆☆☆☆

從內容編排的邏輯性來看，這本書的結構設計展現瞭一種高超的敘事能力。它沒有采用那種平鋪直敘的百科全書式羅列，而是構建瞭一個由淺入深、層層遞進的學習路徑。初學者可以從基礎的電機特性和驅動原理入手，逐步過渡到復雜的控製算法實現，最終匯集到整個係統的集成與調試。這種循序漸進的安排，極大地降低瞭復雜技術的學習門檻。更難能可貴的是，書中對不同類型伺服驅動器架構的比較分析非常到位，它沒有盲目推崇某一種技術，而是客觀地分析瞭各種方案的優缺點及其適用範圍，這使得讀者能夠根據自身的項目需求做齣更明智的技術選型決策。這種平衡的視角，體現瞭作者超越瞭一般技術手冊的廣度和深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值遠不止於提供技術細節，它更像是一本關於“如何思考”的工程哲學指南。它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是引導你理解“為什麼這樣做是最好的”。例如，在設計電源濾波電路或是進行EMC兼容性分析時，作者不僅僅給齣瞭標準的解決方案，還深入探討瞭設計決策背後的權衡取捨，比如在成本、性能和可靠性之間的動態平衡。這種強調係統思維和全局觀的寫作方式，培養瞭讀者超越單一模塊、著眼於整體係統優化的能力。對於希望從初級工程師成長為係統架構師的讀者來說，這種對設計理念的深入剖析，比任何一行代碼或一個元器件參數都來得更有價值，它真正體現瞭“設計”二字背後的智慧結晶。