運動控制系統(tǒng)

目錄




第1章緒論

1．1運動的基本概念與分類

1．2運動控制系統(tǒng)的組成和分類

1．3運動控制系統(tǒng)的特點

1．4小結(jié)

習題


第2章運動機構(gòu)分析

2．1運動副

2．2基座固定的運動

2．3無基座的運動

2．3．1輪式移動機構(gòu)

2．3．2履帶式移動機構(gòu)

2．3．3混合越障式移動機構(gòu)

2．3．4腿式移動機構(gòu)

2．3．5地面爬行機構(gòu)

2．3．6爬壁機構(gòu)

2．4水下運動

2．5空中運動

2．6隨動運動機構(gòu)

2．7傳動機構(gòu)

2．7．1減速方式

2．7．2滾珠絲杠

2．7．3鏈條和皮帶傳動

2．7．4多連桿機構(gòu)

2．7．5制動器

2．7．6聯(lián)軸器

2．7．7齒輪傳動

2．8運動機構(gòu)的串并聯(lián)與開閉鏈

2．8．1開閉鏈機構(gòu)

2．8．2串聯(lián)機構(gòu)

2．8．3并聯(lián)機構(gòu)

2．9人體的骨骼運動

2．10運動機構(gòu)的性能

2．11量子運動

2．12小結(jié)

習題






第3章運動學和動力學建模

3．1基本術語

3．1．1完整約束系統(tǒng)和非完整約束系統(tǒng)

3．1．2保守力和非保守力

3．1．3廣義坐標

3．1．4剛體與柔性體

3．1．5直角坐標系

3．1．6圓柱坐標系

3．1．7球坐標系

3．1．8固定坐標系與移動坐標系

3．2運動學建模

3．2．1坐標變換

3．2．2DH參數(shù)

3．2．3速度運動學分析

3．3動力學建模

3．4倒立擺案例

3．4．1牛頓歐拉法倒立擺動力學建模

3．4．2拉格朗日方程法倒立擺動力學建模

3．4．3拉格朗日函數(shù)法倒立擺動力學建模

3．5小結(jié)

習題


第4章運動測量傳感器

4．1測量系統(tǒng)的基本組成

4．2常用的運動測量傳感器

4．2．1旋轉(zhuǎn)變壓器

4．2．2光電傳感器

4．2．3脈沖編碼器

4．2．4光柵

4．2．5感應同步器

4．2．6磁尺

4．2．7限位開關

4．2．8電位計

4．3運動的避障感知

4．3．1紅外測距傳感器

4．3．2超聲波傳感器

4．3．3激光傳感器

4．3．4圖像傳感器

4．4全局運動檢測

4．4．1GPS定位

4．4．2陀螺儀

4．4．3電子羅盤

4．5高精密位移檢測案例

4．6小結(jié)

習題


第5章致動方式與驅(qū)動器

5．1驅(qū)動器的發(fā)展

5．2致動方式

5．3伺服電動機驅(qū)動器

5．3．1直流伺服電動機結(jié)構(gòu)

5．3．2交流伺服電動機結(jié)構(gòu)

5．3．3直線電動機結(jié)構(gòu)

5．3．4電動機的驅(qū)動放大器

5．4液壓驅(qū)動器

5．5氣壓驅(qū)動器

5．6壓電陶瓷驅(qū)動器

5．7形狀記憶合金驅(qū)動器

5．7．1形狀記憶合金驅(qū)動器模型

5．7．2形狀記憶合金絲的應用

5．8人工肌肉驅(qū)動器

5．8．1氣動肌肉

5．8．2電活性聚合物人工肌肉

5．8．3離子交換膜金屬復合材料

5．8．4導電聚合物人工肌肉

5．8．5碳納米管人工肌肉

5．9小結(jié)

習題


第6章伺服電動機模型及控制策略

6．1伺服電動機控制系統(tǒng)概述

6．2直流伺服電動機的穩(wěn)態(tài)特性和控制方式

6．2．1直流伺服電動機的工作原理

6．2．2直流伺服電動機的穩(wěn)態(tài)特性

6．2．3直流伺服電動機的調(diào)速方法

6.2.4調(diào)速系統(tǒng)性能指標

6.2.5轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

6．2．6直流伺服電動機的應用案例

6．3旋轉(zhuǎn)磁場與交流伺服電動機控制方式

6．3．1旋轉(zhuǎn)磁場理論

6．3．2幅值控制方式

6．3．3相位控制方式

6．3．4幅值相位控制方式

6．3．5雙相控制方式

6．4交流異步伺服電動機

6．4．1交流和直流伺服電動機的性能比較

6．4．2交流異步伺服電動機的應用案例

6．5永磁同步伺服電動機及其控制

6．5．1永磁同步伺服電動機工作原理

6．5．2永磁同步伺服電動機的數(shù)學模型

6．5．3永磁同步伺服電動機的控制策略概述

6．5．4永磁同步伺服電動機的矢量控制策略分析

6．6伺服電動機發(fā)展趨勢

6．7小結(jié)

習題


第7章運動控制算法設計與仿真

7.1運動控制對象建模

7.1.1運動控制對象的傳遞函數(shù)

7.1.2運動控制對象的狀態(tài)空間

7.1.3運動負載分析

7.2常用伺服控制策略

7.2.1運動伺服控制策略概述

7.2.2伺服運動控制系統(tǒng)的采樣周期

7.2.3采樣周期T對運動控制器的影響

7.3PID控制算法剖析

7.4滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理

7.5永磁同步伺服電動機的控制系統(tǒng)設計

7.5.1PMSM伺服系統(tǒng)設計

7.5.2PMSM驅(qū)動控制設計

7.5.3PMSM控制算法設計算例

7.5.4PMSM控制系統(tǒng)仿真分析

7.6復雜運動控制算法案例分析

7.6.1雙腿行走機器人的迭代學習運動控制

7.6.2仿生膝關節(jié)的力矩控制算法案例分析

7.6.3倒立擺的最優(yōu)控制器設計

7.7運動控制系統(tǒng)的虛擬樣機控制聯(lián)合仿真

7.8小結(jié)

習題


第8章運動控制器的硬件和軟件

8.1運動控制器類型

8.1.1單片機

8.1.2PLC

8.1.3ARM

8.1.4DSP

8.1.5專用控制器

8.1.6工控機

8.1.7通用程序設計語言

8.1.8專用程序設計數(shù)控編程

8.2基于微處理器的直流伺服電動機驅(qū)動器案例

8.3基于DSP的全數(shù)字直流伺服電動機控制系統(tǒng)案例

8.4數(shù)控機床運動控制系統(tǒng)

8.4.1數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)

8.4.2數(shù)控機床的分類

8.4.3數(shù)控機床的工作原理

8.4.4數(shù)控機床的坐標系

8.4.5數(shù)控插補概述

8.4.6逐點比較插補方法

8.4.7數(shù)控機床NC編程

8.5工業(yè)機器人控制器案例

8.5.1Staubli工業(yè)機器人編程軟件

8.5.2工業(yè)機器人控制器硬件

8.6操作系統(tǒng)

8.7現(xiàn)場總線

8.7.1現(xiàn)場總線的發(fā)展現(xiàn)狀

8.7.2CAN總線簡介

8.7.3基于CAN總線的分布式跟隨運動控制系統(tǒng)

8.8小結(jié)

習題


參考文獻