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第1章 伺服系统概述 1

1.1伺服系统的基本概念 1

伺服系统的定义 1

伺服系统的组成 1

伺服系统性能的基本要求 1

伺服系统的种类 2

1.2伺服系统的发展过程 2

1.3交流伺服系统的构成 3

交流伺服电机 4

功率变换器 5

传感器 6

控制器 6

1.4交流伺服系统的分类 7

按伺服系统控制信号的处理方法分类 7

按伺服系统的控制方式分类 9

1.5交流伺服系统的常用性能指标 10

1.6伺服系统的发展趋势 12

第2章 感应电机伺服控制系统 15

2.1感应电机伺服控制系统的构成 15

2.2感应电机的数学模型与坐标变换 17

矢量控制的基本思路 17

在三相静止坐标系下感应电机的数学模型 18

坐标变换 22

2.3感应电机的矢量控制 27

转子磁场定向M-T坐标系中的基本方程 27

转差频率控制 30

解耦控制 32

磁通与电流控制 34

坐标变换的实现 34

弱磁控制 35

M-T坐标系下感应电机矢量控制伺服系统的构成 37

2.4伺服控制感应电机的等效直流电机常数 38

伺服控制感应电机的等效电路 38

伺服控制感应电机的等效直流电机常数 40

伺服控制感应电机的特性框图与时间常数 42

2.5关于感应电机的直接转矩控制 43

第3章 永磁同步电机伺服控制系统 45

3.1永磁同步电机伺服控制系统的构成 45

3.2永磁同步电机的结构与工作原理 45

3.3永磁同步电机的数学模型 50

永磁同步电机的基本方程 50

永磁同步电机的d、q轴数学模型 53

3.4正弦波永磁同步电机的矢量控制方法 55

id＝0控制 56

最大转矩控制 56

弱磁控制 57

cosφ＝1控制 58

最大效率控制 59

永磁同步电机的参数与输出范围 60

3.5交流伺服电机的矢量控制系统 62

状态方程与控制框图 62

解耦控制与坐标变换的实现 63

电流控制器的分析与设计 66

速度控制器的设计 70

位置控制器的设计 73

d-q坐标系下永磁同步伺服电机矢量控制系统的构成 76

3.6永磁同步伺服电机的设计要点 78

电机主要尺寸的确定 78

电动势的正弦化设计 79

定位转矩的抑制技术 80

第4章 交流伺服系统的功率变换电路 82

4.1交流伺服系统功率变换主电路的构成 82

4.2功率开关器件 84

功率晶体管（GTR） 84

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET） 89

绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 96

4.3功率变换主电路的设计 104

逆变电路的设计 104

缓冲电路的设计 106

整流电路的设计 109

滤波电路的设计 110

制动电路的设计 111

4.4 PWM控制技术 112

正弦波脉宽调制（SPWM）控制技术 113

电流跟踪型PWM控制技术 118

电压空间矢量PWM控制技术 121

第5章 交流伺服系统常用的传感器 130

5.1位置传感器 130

旋转变压器 130

感应同步器 134

旋转变压器-数字转换器 136

光电编码器 140

磁性编码器 146

几种传感器的对比 150

5.2速度传感器 151

测速发电机 151

数字转速传感器 155

5.3电流传感器 157

霍尔电流传感器 157

电流检测IC 160

电阻＋绝缘放大器 160

5.4电压传感器 161

5.5温度传感器 161

第6章 交流伺服系统常用的控制策略 164

6.1基于滞回单元的有限时间整定控制 164

基于滞回单元的有限时间整定控制的原理 164

滞回（HYS）单元 167

6.2非线性规范模型跟踪控制 169

非线性规范模型跟踪控制的原理 169

鲁棒补偿器的设计 170

6.3 2自由度控制 172

2自由度控制系统的定义 172

2自由度控制系统的结构形式 173

2自由度控制系统的设计 174

2自由度PID控制 177

6.4 H∞控制 181

交流伺服系统的灵敏度函数和补灵敏度函数 181

H∞混合灵敏度问题 182

加权函数的选择及H∞鲁棒控制器的设计 184

6.5自适应控制 184

自校正控制系统（STCS） 185

模型参考自适应控制系统（MRACS） 185

6.6滑模变结构控制 188

滑模变结构控制原理 188

滑模变结构控制的基本设计方法 192

6.7 智能控制 194

专家系统及专家控制 195

模糊控制 195

神经网络控制 196

学习控制 196

预测控制 196

6.8交流伺服电机的高性能控制——机械谐振系统的振动控制 197

控制对象及问题的提出 197

谐振的各种控制方法 198

第7章 直接驱动交流伺服系统 206

7.1概述 206

7.2直接驱动伺服系统 206

直接驱动伺服系统的特点 206

直接驱动伺服电机应具备的特性 207

直接驱动伺服电机的结构及安装形式 208

直接驱动伺服电机的分类 209

7.3直接驱动交流伺服电机的研究与发展 211

电磁型直接驱动交流伺服电机 211

动电型直接驱动交流伺服电机 218

7.4关于直接驱动伺服电动机的控制策略 218

7.5直接驱动伺服电机的发展方向分析 219

第8章 直线交流伺服系统 221

8.1概述 221

8.2直线电动机的工作原理 221

8.3直线电动机的分类 222

按结构型式分类 222

按功能用途分类 224

按工作原理分类 225

8.4直线感应电机技术 225

直线感应电动机的基本结构 225

直线感应电动机的基本工作原理 227

直线感应电机的基本特性 228

直线感应电机的矢量控制 230

8.5直线永磁同步电机 232

直线永磁同步电机的基本结构 232

直线永磁同步电机的基本工作原理 233

直线永磁同步电机的分类 234

直线永磁同步电机的d、q轴数学模型 242

8.6高频响、短行程直线伺服电机 244

直流型高频响、短行程直线伺服电机 244

磁阻型高频响、短行程直线伺服电机 246

8.7直线步进电动机 248

直线步进电动机的工作原理 249

直线步进电动机的结构分析 252

8.8关于直线交流伺服电机的控制策略 254

传统的控制策略 255

现代控制策略 255

智能控制策略 256

8.9高速机床直线电机进给伺服系统 256

直线电机直接驱动的优点 256

直线电机直接驱动存在的关键技术问题 258

直线交流伺服电机系统的主要指标及参数 259

直线电机伺服系统的发展趋势 259

附录 261

附录A 直流伺服电机的主要用语与定义 261

附录B 永磁同步伺服电机参数的等效直流电机换算 261

参考文献 264