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目 录1

第一章概 论1

1.1电子机械及其发展1

1.2电子机械的运动控制2

1.3增量运动控制3

第二章机械参数及其对伺服系统的影响7

2.1摩擦7

2.1.1摩擦对系统误差的影响8

2.1.2摩擦引起低速爬行11

2.1.3摩擦引起系统的失动13

2.2间隙13

2.3刚度与扭转谐振16

2.3.1伺服系统中的扭转谐振17

2.3.2减少谐振效应的方法21

2.4质量与惯量23

2.5传动系统轴际参数的换算24

3.1.1基本结构和工作原理29

3.1旋转变压器29

第三章伺服系统的检测元件及其应用29

3.1.2旋转变压器的应用30

3.1.3磁阻式多极旋转变压器30

3.2感应同步器31

3.2.1结构和工作原理31

3.2.2感应同步器的应用33

3.3光栅及光敏元件35

3.3.1光栅的种类及工作原理35

3.3.2莫尔条纹式光栅36

3.3.3数字化原理及电路37

3.3.4透射直线式光栅39

3.3.5光敏元件40

3.4增量码盘和绝对值码盘42

3.4.1增量码盘42

3.4.2绝对值码盘44

3.5伺服盘位置传感器45

3.5.1伺服盘位置传感器基本原理46

3.5.2伺服信息和位置信号47

3.6磁尺50

3.7激光测量54

3.8速度检测元件56

3.8.1直流测速发电机57

3.8.2感应式速度传感器60

3.8.3电子测速器62

第四章伺服电动机及其驱动66

4.1直流伺服电动机66

4.1.1工作原理66

4.1.2电磁转矩和电枢反电势68

4.1.3传递函数、机械特性和传递特性69

4.1.4工作状态和功率损耗73

4.1.5直流电动机的热模型76

4.2直流伺服电机的线性直流放大器驱动79

4.2.1单向功率放大器79

4.2.2双向功率放大器81

4.2.3功率放大器的设计原则81

4.2.4线性双极放大器设计举例85

4.3.1运行方式91

4.3直流伺服电机的脉宽调制放大器驱动91

4.3.2双向式PWM放大器94

4.3.3单向式PWM放大器97

4.3.4有限单向式PWM放大器98

4.3.5 PWM放大器设计计算的有关问题102

4.4直流伺服电机的晶闸管驱动103

4.5交流伺服驱动107

4.5.1磁场矢量变换控制……………………（107 ）4.5.2同步型交流伺服电动机驱动系统111

4.6.1无刷直流电动机113

4.6其它型式的直流电动机113

4.6.2低惯量直流伺服电动机115

4.6.3直线电动机117

4.7直流电动机及传动部件的选择标准122

4.7.1对电动机主要性能的考虑122

4.7.2增量运动系统的最佳设计125

4.7.3按最小能量损耗选择部件132

第五章 电子机械的伺服系统140

5.1对电子机械伺服系统的要求140

5.1.1静态（稳态）参数140

5.1.2动态参数146

5.1.3控制系统设计考虑的问题147

5.1.4时间最佳控制的基本原理148

5.2速度控制系统152

5.2.1速度控制系统性能分析153

5.2.2速度控制系统举例157

5.3位置控制系统159

5.3.1使用速度反馈的位置控制系统159

5.3.2不用速度反馈的位置控制系统162

5.3.3双模式控制系统163

5.3.4初始条件不为零时的系统分析169

5.4锁相伺服系统170

5.4.1系统模型171

5.4.2系统稳定性分析177

5.4.3系统设计179

5.4.4锁相伺服系统举例183

6.1步进电动机的工作原理和结构187

6.1.1工作原理187

第六章步进电动机及其驱动187

6.1.2类型及结构190

6.2步进电动机的主要特性194

6.3步进电动机的选择202

6.3.1步距角202

6.3.2转矩203

6.3.3启动（牵八）惯频特性204

6.3.4步距误差205

6.4.1步进电动机的运行方式206

6.4步进电动机的驱动206

6.4.2环形分配器207

6.4.3功率放大器210

6.4.4对驱动电路的要求和分类210

6.4.5提高驱动电路性能的措施211

6.4.6功率放大器典型电路215

6.5进一步改善步进电动机控制性能的方法221

6.5.1自动升降速电路222

6.5.2步距角的微步与平滑控制224

6.6.1位移精度的分析230

6.6.2提高精度的方法230

6.6开环步进系统的精度230

6.7步进电动机的闭环控制232

6.7.1转换角和超前角234

6.7.2超前角及注入脉冲对闭环响235

应的影响235

6.7.3采用编码器反馈的闭环点－位控制器237

6.7.4可变延时闭环转速控制239

6.8.1系统数学模型的建立241

6.8步进电动机驱动系统的相平面分析法241

6.8.2相平面分析法249

6.8.3 步进电动机失步的相平面分析法253

第七章 电子机械的曲线运动控制259

7.1脉冲分配计算法和插补器259

7.1.1数字积分法259

7.1.2逐点比较法269

7.1.3比较积分法272

7.2曲线运动控制280

7.2.1数控伺服系统简介280

7.2.2相位伺服系统283

7.2.3幅值伺服系统293

第八章 电子机械的微处理机控制302

8.1微处理机控制的特点302

8.2直流电动机的微处理机间接控制系统303

8.3直流电动机的微处理机直接控制系统310

8.3.1系统的基本结构310

8.3.2位置给定与位置误差的计算314

8.4步进电动机的微处理机开环控制319

8.4.1步进电动机与微处理机的接口320

8.4.2步进电动机运行方式的控制321

8.4.3步进电动机速度的控制324

8.5步进电动机的微处理机闭环控制327

8.5.1位置编码器同微处理机的接口327

8.5.2核步法闭环控制329

8.5.3固定超前角选择法闭环控制333

8.5.4采用时间延迟法选择超前角337

8.5.5超前角计算法337

8.6微步法343

参考文献348