伺服系統(第3版)（簡體書）

伺服系統是用來精確地跟隨或複現某個過程的反饋控制系統，該系統可使物體的位置、方位、狀態等的輸出被控制量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的變化而變化。本書以伺服系統為對象，在闡述伺服系統原理、電力電子器件和檢測元件等基礎上，從伺服系統發展的角度出發，系統地介紹了步進式伺服系統、直流伺服系統、交流伺服系統等的原理及應用。本書在篇幅上力求精簡，在內容編排上既有較系統的理論闡述，又有大量的應用實例以及*新技術的介紹。
本書可作為普通高校自動化、機械設計製造及其自動化專業（數控技術和機械電子專業方向）應用型本科學生的教材和參考書，也可供從事數控技術的工程技術人員參考使用。
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本書以伺服系統為對象系統地介紹了步進式伺服系統、直流伺服系統、交流伺服系統等的原理及應用。

序
前言
第一章概述1
第一節伺服系統的作用及組成2
第二節伺服系統的基本要求和特點2
一、對伺服系統的基本要求2
二、伺服系統的主要特點3
第三節伺服系統的分類4
一、按調節理論分類4
二、按使用的驅動元件分類5
三、按進給驅動和主軸驅動分類6
四、按反饋比較控制方式分類6
習題和思考題9第二章伺服控制基礎知識10
第一節電力電子器件及應用10
一、不可控器件――電力二極管10
二、半控型器件――晶閘管11
三、全控型器件15
四、其他新型電力電子器件27
五、電力電子器件的驅動28
六、電力電子器件的保護32
七、電力電子器件的串聯和並聯使用36
第二節電氣檢測傳感器37
一、電流檢測傳感器37
二、速度檢測傳感器38
三、位移檢測傳感器44
習題和思考題54第三章步進電動機的控制55
第一節步進電動機的工作原理及驅動
方法55
一、步進電動機的種類56
二、步進電動機的工作原理56
三、步進電動機的驅動方法63
四、步進電動機驅動電源的設計63
五、步進電動機與微機的接口技術70
第二節步進電動機的開、閉環控制71
一、步進電動機的開環控制71
二、步進電動機的閉環控制74
第三節步進電動機的最佳點位控制74
第四節步進電動機控制的程序設計77
一、步進電動機控制信號的產生77
二、步進電動機的運行控制及程序設計78
習題和思考題84第四章直流電動機調速系統85
第一節直流電動機概述85
一、直流電動機的基本結構85
二、永磁直流伺服電動機及工作原理85
第二節直流電動機的單閉環調速系統88
一、 調速的定義88
二、直流電動機的調速方法88
三、調速指標88
四、單閉環直流調速系統90
第三節雙閉環直流電動機調速系統97
一、轉速、電流雙閉環調速系統的組成98
二、轉速、電流雙閉環調速系統的
工作原理98
第四節直流PWM調速控制系統102
一、 概述102
二、PWM調速系統的控制電路111
第五節轉速、電流雙閉環調速系統的
工程設計法121
一、工程設計方法的基本思路121
二、典型系統及其參數與性能
指標的關係121
三、電流調節器設計130
四、轉速環設計134
五、ASR飽和限幅時的超調量和計算136
第六節伺服控制系統的計算機
輔助設計137
一、伺服控制系統計算機輔助設計的
基本原理138
二、MATLAB/Simulink在伺服
控制系統CAD中的應用139
三、MATLAB的一些工具箱函數簡介140
四、運用MATLAB的Simulink仿真144
習題和思考題149目錄第五章無刷直流電動機控制系統152
第一節無刷直流電動機的組成結構和
工作原理152
一、無刷直流電動機的結構特點152
二、無刷直流電動機的轉子
位置傳感器153
三、無刷直流電動機的換向原理155
第二節無刷直流電動機的基本公式和
數學模型159
一、電樞繞組的反電動勢159
二、電磁轉矩160
第三節無刷直流電動機的轉矩波動161
第四節無刷直流電動機的驅動控制162
一、開環型無刷直流電動機驅動器163
二、速度閉環的無刷直流電動機
驅動器165
三、速度電流雙閉環的無刷直流
電動機驅動器167
第五節無位置傳感器的無刷直流
電動機的驅動控制170
一、無刷直流電動機轉子位置估計
方法170
二、無位置傳感器無刷直流電動機控制
系統的構成171
第六節無刷直流電動機驅動控制的
專用芯片介紹172
習題和思考題173第六章異步電動機調速系統及主軸
驅動174
第一節異步電動機變頻調速系統174
一、變頻調速基本原理174
二、正弦波脈寬調製（SPWM）
逆變器176
三、U/f變頻調速系統181
第二節數控機床對主軸驅動和主軸
電動機的要求187
一、數控機床對主軸驅動的要求187
二、數控機床對主軸電動機的要求188
第三節直流主軸控制單元190
第四節交流主軸控制單元191
一、矢量控制變頻調速系統191
二、矢量變換控制系統原理及控制
方案194
第五節主軸定向控制196
一、主軸定向控制的意義196
二、主軸定向控制的實現197
習題和思考題197第七章三相永磁同步伺服電動機的
控制199
第一節三相永磁同步伺服電動機及其
數學模型199
第二節三相永磁同步伺服電動機的
控制策略200
第三節速度反饋信號的檢測和處理205
第四節伺服電動機轉子初始位置
的檢測207
第五節交流伺服系統的電子齒輪功能208
習題和思考題212第八章進給伺服系統213
第一節進給伺服系統概述213
一、開環、閉環和半閉環214
二、點位控制和連續切削控制的
伺服系統215
第二節進給伺服系統分析216
一、進給伺服系統的數學模型216
二、進給伺服系統動、靜態性能分析217
三、前饋控制220
四、位置指令信號分析221
五、指令值的修正222
第三節脈衝比較的進給位置伺服系統222
一、脈衝比較式進給位置伺服系統223
二、脈衝比較進給系統組成原理224
三、脈衝比較電路225
第四節相位比較的進給伺服系統227
一、相位伺服進給系統組成原理227
二、脈衝調相器228
三、鑒相器229
第五節幅值比較的進給伺服系統230
一、幅值伺服系統組成原理230
二、鑒幅器231
三、電壓頻率變換器232
四、脈衝調寬式正、余弦信號發生器233
第六節數據採樣式進給伺服系統236
一、數據採樣式進給位置伺服系統236
二、反饋補償式步進電動機進給
伺服系統238
第七節交、直流伺服電動機的微機
位置閉環控制239
一、直流伺服電動機的微機位置
閉環控制239
二、交流伺服電動機的微機位置
閉環控制241
習題和思考題242第九章基於DSP的伺服控制系統243
第一節控制系統硬件結構243
一、TMS320F28069芯片及軟件開發243
二、TMS320F28069芯片簡介243
三、TMS320F28069的最小系統設計244
第二節CCSv6開發平臺及軟件
開發流程245
第三節無刷直流電動機系統246
一、無刷直流電動機系統結構246
二、無刷直流電動機系統硬件設計246
三、無刷直流電動機系統軟件設計251
第四節永磁同步電動機系統252
一、 交流電機坐標變換理論252
二、永磁同步電動機數學模型254
三、永磁同步電動機矢量
控制策略257
四、空間矢量脈寬調製(SVPWM)
原理與實現258
五、永磁同步電動機系統硬件
設計263
六、永磁同步電動機系統軟件
設計266
第五節TMS320LF2407A應用實例267
一、基於TMS320LF2407A的全數字
直流電動機伺服控制系統267
二、基於TMS320LF2407A的全數字無
刷直流電動機伺服控制系統270
三、基於TMS320LF2407A的全數字
交流電動機伺服控制系統273
四、基於DSP和CAN總線的分布式
電動機控制系統285
第六節全數字交流伺服系統安裝、
操作與運行288
一、數字交流伺服系統288
二、通信功能293
三、常用輸入/輸出接口295
四、運行297
習題和思考題302參考文獻303