機電伺服控制系統(tǒng)設計技術是一門集自動控制、電力電子技術、電機傳動、機械設計等學科于一體的綜合性專業(yè)技術。本書系統(tǒng)深入地介紹了與機電伺服控制系統(tǒng)相關的基礎設計方法和性能優(yōu)化方法。本書共8章，內容主要包括機電伺服控制系統(tǒng)概述、交流永磁同步電機及基本控制方法、永磁同步電機驅動控制硬件設計、機電伺服控制系統(tǒng)建模、機電伺服控制系統(tǒng)設計、機電伺服控制系統(tǒng)性能優(yōu)化方法、機電伺服控制系統(tǒng)飽和非線性控制以及目標軌跡預測濾波技術。
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目錄
第1章 機電伺服控制系統(tǒng)概述 1
1.1 電機驅動控制技術的發(fā)展 2
1.1.1 交流電動機 3
1.1.2 功率變換器 4
1.1.3 傳感器 5
1.1.4 嵌入式控制器 6
1.2 機電伺服控制系統(tǒng)組成 8
1.3 機電伺服控制系統(tǒng)中常見的問題 8
1.4 小結 10
復習思考題 10
第2章 交流永磁同步電機及基本控制方法 11
2.1 永磁同步電機的結構及特點 11
2.1.1 永磁同步電機的結構和工作原理 11
2.1.2 永磁同步電機的特點 12
2.2 永磁同步電機的基本控制方法 12
2.2.1 永磁同步電機的數(shù)學模型 12
2.2.2 磁場定向矢量控制原理 15
2.2.3 空間矢量脈寬調制方法 20
2.3 永磁同步電機調速系統(tǒng)仿真 25
2.3.1 永磁同步電機的Simulink仿真方法 25
2.3.2 永磁同步電機的仿真舉例 30
2.4 小結 35
復習思考題 35
第3章 永磁同步電機驅動控制硬件設計 36
3.1 永磁同步電機硬件驅動電路設計 36
3.2 永磁同步電機矢量控制電路設計 48
3.3 小結 53
復習思考題 53
第4章 機電伺服控制系統(tǒng)建模 54
4.1 機電伺服控制系統(tǒng)機械結構仿真建模 54
4.1.1 機械諧振 54
4.1.2 彈簧質量模型 55
4.1.3 機械諧振頻率的影響因素 58
4.1.4 機械諧振對伺服控制系統(tǒng)的影響及仿真分析 62
4.2 機電伺服控制系統(tǒng)模型辨識 65
4.2.1 機電伺服控制系統(tǒng)頻率特性測試 66
4.2.2 機電伺服控制系統(tǒng)模型辨識方法 68
4.2.3 機電伺服控制系統(tǒng)模型辨識舉例 71
4.3 小結 74
復習思考題 75
第5章 機電伺服控制系統(tǒng)設計 76
5.1 機電伺服控制系統(tǒng)控制器設計 76
5.1.1 電流控制器設計 76
5.1.2 速度控制器設計 79
5.1.3 位置控制器設計 89
5.2 機電伺服控制系統(tǒng)數(shù)字實現(xiàn) 94
5.2.1 數(shù)字離散化方法 94
5.2.2 控制器數(shù)字離散化 96
5.3 機電伺服控制系統(tǒng)數(shù)字濾波技術 97
5.3.1 算術平均值濾波技術 97
5.3.2 移動平均濾波技術 98
5.3.3 防脈沖干擾平均濾波技術 98
5.3.4 數(shù)字低通濾波技術 98
5.3.5 偽微分數(shù)字低通濾波技術 99
5.4 機電伺服控制系統(tǒng)陷波器設計 100
5.4.1 陷波器原理 100
5.4.2 陷波器設計方法 100
5.4.3 陷波器對閉環(huán)控制的影響分析 103
5.4.4 陷波器應用實例 105
5.5 小結 108
復習思考題 108
第6章 機電伺服控制系統(tǒng)性能優(yōu)化方法 109
6.1 前饋控制 109
6.1.1 前饋控制原理 109
6.1.2 前饋控制對伺服控制系統(tǒng)的影響分析 110
6.1.3 前饋控制仿真舉例 111
6.2 速度滯后補償控制 113
6.2.1 速度滯后補償控制原理 113
6.2.2 速度滯后補償控制對伺服控制系統(tǒng)的影響分析 114
6.2.3 速度滯后補償控制仿真舉例 115
6.3 加速度滯后補償控制 118
6.3.1 加速度滯后補償控制原理 118
6.3.2 加速度滯后補償控制對伺服控制系統(tǒng)的影響分析 119
6.3.3 加速度滯后補償控制仿真舉例 120
6.4 加速度反饋控制 122
6.4.1 加速度反饋控制原理 122
6.4.2 加速度反饋控制對伺服控制系統(tǒng)的影響分析 124
6.4.3 加速度反饋控制仿真舉例 126
6.5 小結 127
復習思考題 128
第7章 機電伺服控制系統(tǒng)飽和非線性控制 129
7.1 積分飽和問題 129
7.2 抗積分飽和控制方法 131
7.2.1 條件積分法 131
7.2.2 反計算法 132
7.2.3 新型抗積分飽和控制方法 133
7.2.4 抗積分飽和控制仿真舉例 134
7.3 位置指令修正方法 136
7.3.1 位置指令修正器原理 137
7.3.2 基于閉環(huán)反饋控制的指令修正器 137
7.3.3 基于最優(yōu)時間控制的指令修正器 139
7.3.4 基于多項式的指令修正器 141
7.3.5 位置指令修正器仿真舉例 143
7.4 小結 149
復習思考題 149
第8章 目標軌跡預測濾波技術 150
8.1 脫靶量滯后與目標軌跡預測 150
8.1.1 脫靶量滯后的影響 150
8.1.2 目標軌跡預測 151
8.2 基于卡爾曼濾波法的目標軌跡預測 151
8.2.1 目標運動模型 152
8.2.2 卡爾曼濾波法及軌跡預測 155
8.2.3 基于卡爾曼濾波法的目標軌跡預測仿真舉例 157
8.3 基于跟蹤微分器的目標軌跡預測 162
8.3.1 跟蹤微分器 163
8.3.2 預測外推及軌跡預測 166
8.3.3 基于跟蹤微分器的目標軌跡預測仿真舉例 166
8.4 小結 168
復習思考題 168
參考文獻 169
復習思考題答案 171
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