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本書將理論、工業(yè)機械設計范例、工業(yè)運動控制產品和實用指南揉和在一起，旨在基于控制概念與原理，在理論與實際之間建立起橋梁，使得工程人員能夠進行完整的運動控制集成系統(tǒng)設計與應用。這本書的內容來源于作者的本科機電一體化課程和自動化課程的教學經驗，以及與工業(yè)運動控制行業(yè)工程師的交流討論。

作者簡介

哈肯·基洛卡（Hakan Gürocak）博士，美國華盛頓州立大學工程與計算機科學學院院長，是模糊邏輯、機器人精密裝配和虛擬現(xiàn)實觸覺接口領域的研究學者。他在美國國家科學基金會（NSF）和制造工程師協(xié)會的資助下，開發(fā)了專門的機電一體化硬件/軟件課程，并可實時地在互聯(lián)網上遠程講授。他曾獲得華盛頓州立大學教師研究卓越獎和美國工程教育協(xié)會（ASEE）會議的佳論文獎和機電一體化工程教育獎，還是美國工程技術評審委員會成員。

目錄

目錄
譯者序
前言
第1章緒論
1.1運動控制系統(tǒng)的組成
1.1.1人機接口
1.1.2運動控制器
1.1.3驅動器
1.1.4執(zhí)行器
1.1.5傳動機構
1.1.6反饋
參考文獻
第2章運動曲線
2.1運動學基本概念
2.2常見運動曲線
2.2.1梯形速度曲線
2.2.2S形速度曲線
2.3多軸運動
2.3.1擺轉運動
2.3.2插補運動
習題
參考文獻
第3章傳動鏈設計
3.1慣量和轉矩折算
3.1.1齒輪箱比
3.1.2慣量折算
3.1.3轉矩折算
3.1.4效率
3.1.5總慣量
3.2慣量比
3.3傳動機構
3.3.1傳動機構的轉矩和慣量折算
3.3.2帶輪
3.3.3絲杠
3.3.4齒輪齒條傳動
3.3.5直線運動中的帶傳動
3.3.6傳送帶
3.4運動轉矩的計算
3.4.1加速（最大）轉矩
3.4.2運行轉矩
3.4.3減速轉矩
3.4.4連續(xù)（有效值）轉矩
3.5電機的機械特性
3.5.1交流伺服電機的機械特性曲線
3.5.2交流感應電機的機械特性曲線
3.6電機選擇
3.7直接驅動電機選擇
3.8電機與傳動機構選擇
3.9齒輪箱
3.9.1行星伺服減速器
3.9.2蝸輪減速器
3.10伺服電機和齒輪減速器選擇
3.11交流感應電機和齒輪箱選擇
3.12電機、齒輪箱和傳動機構選擇
習題
參考文獻
第4章電機
4.1基本概念
4.1.1電氣周期與機械周期
4.1.2三相繞組
4.2旋轉磁場
4.2.1霍爾傳感器
4.2.2六步換相法
4.3交流伺服電機
4.3.1轉子
4.3.2定子
4.3.3正弦波換相
4.3.4正弦波換相的轉矩計算
4.3.5交流伺服電機的六步換相法
4.3.6采用編碼器和霍爾傳感器的電機定相
4.4交流感應電機
4.4.1定子
4.4.2轉子
4.4.3電機的運行
4.4.4直接電網恒速運行
4.4.5變頻驅動器變速運行
4.5數(shù)學模型
4.5.1交流伺服電機模型
4.5.2交流感應電機模型
習題
參考文獻
第5章傳感器和控制器件
5.1光電編碼器
5.1.1增量式編碼器
5.1.2正余弦編碼器
5.1.3絕對式編碼器
5.1.4編碼器的串行通信
5.1.5速度估算
5.2檢測傳感器
5.2.1限位開關
5.2.2接近傳感器
5.2.3光電傳感器
5.2.4超聲波傳感器
5.2.5扇入和扇出的概念
5.2.6三線傳感器
5.3主令控制器件
5.3.1按鈕
5.3.2選擇開關
5.3.3指示燈
5.4交流感應電機的控制器件
習題
參考文獻
第6章交流驅動器
6.1驅動器電路
6.1.1整流器和直流環(huán)節(jié)
6.1.2逆變器
6.2基本控制結構
6.2.1級聯(lián)的速度環(huán)和位置環(huán)
6.2.2單環(huán)PID位置控制
6.2.3含有前饋控制的級聯(lián)閉環(huán)
6.3內環(huán)
6.3.1交流感應電機的內環(huán)
6.3.2交流伺服電機的內環(huán)
6.4控制器的仿真模型
6.4.1交流感應電機矢量控制的仿真模型
6.4.2交流伺服電機矢量控制的仿真模型
6.5參數(shù)整定
6.5.1PI控制器的參數(shù)整定
6.5.2PID位置控制器的參數(shù)整定
6.5.3帶前饋增益的級聯(lián)速度/位置控制器的參數(shù)整定
習題
參考文獻
第7章運動控制器編程與應用
7.1運動模式
7.1.1直線運動
7.1.2圓弧運動
7.1.3輪廓運動
7.2編程
7.2.1運動程序
7.2.2PLC功能
7.3單軸運動
7.3.1點動
7.3.2回零
7.4多軸運動
7.4.1多電機單軸驅動
7.4.2兩軸或多軸聯(lián)動
7.4.3主從同步隨動
7.4.4張力控制
7.4.5運動學
習題
參考文獻
附錄控制理論概述
單位換算表

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前言/序言

前言在過去的幾十年里，學術界在機電一體化和控制的基礎教育資料以及實驗訓練方面已經取得了顯著的進步。學生可以學習了解數(shù)學控制理論、板級電子器件、接口和微處理器，并輔以教學實驗設備。當新的機械工程和電氣工程的畢業(yè)生成為工程師時，他們所從事的工程項目要求他們必須掌握工業(yè)運動控制技術，因為工業(yè)自動化的設計主要就是設計專門的運動控制硬件和軟件。
本書介紹的是工業(yè)運動控制，它是在工業(yè)領域廣泛應用的技術，也幾乎是所有自動化機械和過程的核心。工業(yè)運動控制應用采用專門的裝備，并且要求設計和集成系統(tǒng)，而控制只是系統(tǒng)的一部分。為了設計這樣的系統(tǒng)，工程師需要熟知工業(yè)運動控制產品；能夠將控制理論、運動學、動力學、電子學、仿真、編程和機械設計融合到一起；運用跨學科的知識處理實際應用問題。這些知識在一般的本科課程中均有涉及，但是在各自學科的場合下，學生則很難把握這些知識的聯(lián)系。
我寫這本書的初衷是將理論、工業(yè)機械設計范例、工業(yè)運動控制產品和實用指南融合在一起。工業(yè)運動控制應用的場景可以跨越邊界將不同的學科主題緊密地聯(lián)系起來。這本書的內容來源于本人的本科機電一體化課程和自動化課程的教學經驗，以及與運行控制行業(yè)工程師的交流討論。例如，即使有多種類型的電機motor一詞原為電動機，出于工程習慣表述，本書用電機一詞表示電動機。本書中的電機均指電動機。——譯者注可供選擇，我也選擇以運動控制行業(yè)中輸入為三相的交流伺服電機和感應電機作為關注點。本書對控制理論、電機設計和電力電子進行闡述，并將理論和實踐平衡地綜合在一起。書中的很多素