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第一章 概述1

第一节 伺服系统的作用及组成2

第二节 伺服系统的基本要求和特点2

一、对伺服系统的基本要求2

二、伺服系统的主要特点3

第三节 伺服系统的分类3

一、按调节理论分类3

二、按使用的驱动元件分类5

三、按进给驱动和主轴驱动分类5

四、按反馈比较控制方式分类6

习题和思考题8

第二章 伺服控制基础知识9

第一节 电力电子器件的应用9

一、不可控器件9

二、半控型器件9

三、全控型器件12

第二节 检测元件32

一、速度检测32

二、角度（角位移）检测37

三、位置检测39

习题和思考题44

第三章 步进电动机的控制45

第一节 步进电动机的工作原理及驱动方法45

一、步进电动机的种类45

二、步进电动机的工作原理46

三、步进电动机的驱动方法53

四、步进电动机驱动电源设计53

五、步进电动机与微机的接口技术60

第二节 步进电动机的开、闭环控制61

一、步进电动机的开环控制61

二、步进电动机的闭环控制63

第三节 步进电动机的最佳点—位控制64

第四节 步进电动机控制的程序设计67

一、步进电动机控制信号的产生67

二、步进电动机的运行控制及程序设计67

习题和思考题73

第四章 直流电动机调速系统75

第一节 直流电动机概述75

一、直流电动机的基本结构75

二、永磁直流伺服电动机及工作原理75

第二节 直流电动机的单闭环调速系统77

一、调速的定义78

二、直流电动机的调速方法78

三、调速指标78

四、单闭环直流调速系统80

第三节 双闭环直流电动机调速系统88

一、转速、电流双闭环调速系统的组成88

二、转速、电流双闭环调速系统的工作原理88

第四节 直流脉宽调速控制系统92

一、概述92

二、PWM调速系统的控制电路101

第五节 转速、电流双闭环调速系统的工程设计法110

一、工程设计方法的基本思路110

二、典型系统及其参数与性能指标的关系111

三、电流调节器设计119

四、转速环设计123

五、转速调节器饱和限幅时的超调量和计算125

第六节 伺服控制系统的计算机辅助设计127

一、伺服控制系统计算机辅助设计的基本原理127

二、MATLAB/Simulink在伺服控制系统CAD中的应用128

三、MATLAB的一些工具箱函数简介129

四、运用MATLAB的Simulink仿真133

习题和思考题138

第五章 无刷直流电动机控制系统141

第一节 无刷直流电动机的组成结构和工作原理141

一、无刷直流电动机的结构特点141

二、无刷直流电动机的转子位置传感器142

三、无刷直流电动机的换向原理144

第二节 无刷直流电动机的基本公式和数学模型148

一、电枢绕组的反电动势148

二、电磁转矩149

第三节 无刷直流电动机的转矩波动150

第四节 无刷直流电动机的驱动控制151

一、开环型无刷直流电动机驱动器152

二、速度闭环的无刷直流电动机驱动器154

三、速度电流双闭环的无刷直流电动机驱动器156

第五节 无位置传感器的无刷直流电动机的驱动控制159

一、无刷直流电动机转子位置估计方法159

二、无位置传感器无刷直流电动机控制系统的构成160

第六节 无刷直流电动机驱动控制的专用芯片介绍161

习题和思考题162

第六章 异步电动机调速系统及主轴驱动163

第一节 异步电动机变频调速系统163

一、变频调速基本原理163

二、正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器165

三、U/F变频调速系统170

第二节 数控机床对主轴驱动和主轴电动机的要求176

一、数控机床对主轴驱动的要求176

二、数控机床对主轴电动机的要求177

第三节 直流主轴控制单元179

第四节 交流主轴控制单元179

一、矢量控制变频调速系统179

二、矢量变换控制系统原理及控制方案182

第五节 主轴定向控制185

一、主轴定向控制的意义185

二、主轴定向控制的实现185

习题和思考题186

第七章 三相永磁同步伺服电动机的控制187

第一节 三相永磁同步伺服电动机及其数学模型187

第二节 三相永磁同步伺服电动机的控制策略188

第三节 速度反馈信号的检测和处理192

第四节 伺服电动机转子初始位置的检测195

第五节 交流伺服系统的电子齿轮功能196

习题和思考题200

第八章 进给伺服系统201

第一节 进给伺服系统概述201

一、开环、闭环和半闭环201

二、点位和连续轨迹控制的伺服系统203

第二节 进给伺服系统分析203

一、进给伺服系统的数学模型204

二、进给伺服系统动、静态性能分析205

三、前馈控制208

四、位置指令信号分析208

五、指令值的修正209

第三节 脉冲比较的进给位置伺服系统210

一、脉冲比较式进给位置伺服系统210

二、脉冲比较进给系统组成原理211

三、脉冲比较电路212

第四节 相位比较的进给伺服系统214

一、相位伺服进给系统组成原理214

二、脉冲调相器215

三、鉴相器216

第五节 幅值比较的进给伺服系统217

一、幅值伺服系统组成原理217

二、鉴幅器218

三、电压—频率变换器219

四、脉冲调宽式正、余弦信号发生器220

第六节 数据采样式进给伺服系统222

一、数据采样式进给位置伺服系统223

二、反馈补偿式步进电动机进给伺服系统224

第七节 交、直流伺服电动机的微机位置闭环控制226

一、直流伺服电动机的微机位置闭环控制226

二、交流伺服电动机的微机位置闭环控制227

习题和思考题228

第九章 基于DSP芯片为核心构成的伺服系统229

第一节 控制系统硬件结构229

一、TMS320LF2407的结构与特点229

二、TMS320LF2407DSP CPU控制器的功能结构图230

第二节 伺服控制通用平台的软件编程及调试环境232

一、程序编写232

二、调试环境233

三、开发一个简单的应用程序234

第三节 TMS320LF2407－A应用实例235

一、基于TMS320X2407－A的全数字直流电动机伺服控制系统235

二、基于TMS320LF2407－A的全数字无刷直流电动机伺服控制系统238

三、基于TMS320LF2407－A的全数字交流电动机伺服控制系统241

四、基于DSP－LF2407A和CAN总线的分布式电动机控制系统253

第四节 全数字交流伺服系统安装、操作与运行257

一、数字交流伺服系统257

二、通信功能261

三、常用输入／输出接口262

四、运行264

习题和思考题269

参考文献270