内容简介

伺服系统是用来*确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，该系统可使物体的位置、方位、状态等的输出被控制量能够跟随输入目标（或给定值）的变化而变化。本书以伺服系统为对象，在阐述伺服系统原理、电力电子器件和检测元件等基础上，从伺服系统发展的角度出发，系统地介绍了步进式伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统等的原理及应用。本书在篇幅上力求精简，在内容编排上既有较系统的理论阐述，又有大量的应用实例以及*新技术的介绍。

    本书可作为普通高校自动化、机械设计制造及其自动化专业（数控技术和机械电子专业方向）应用型本科学生的教材和参考书，也可供从事数控技术的工程技术人员参考使用。

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  目录

序

前言

*一章概述1

*一节伺服系统的作用及组成2

*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4

一、按调节理论分类4

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6

四、按反馈比较控制方式分类6

习题和思考题9*二章伺服控制基础知识10

*一节电力电子器件及应用10

一、不可控器件——电力二极管10

二、半控型器件——晶闸管11

三、全控型器件15

四、其他新型电力电子器件27

五、电力电子器件的驱动28

六、电力电子器件的保护32

七、电力电子器件的串联和并联使用36

*二节电气检测传感器37

一、电流检测传感器37

二、速度检测传感器38

三、位移检测传感器44

习题和思考题54第三章步进电动机的控制55

*一节步进电动机的工作原理及驱动

方法55

一、步进电动机的种类56

二、步进电动机的工作原理56

三、步进电动机的驱动方法63

四、步进电动机驱动电源的设计63

五、步进电动机与微机的接口技术70

*二节步进电动机的开、闭环控制71

一、步进电动机的开环控制71

二、步进电动机的闭环控制74

第三节步进电动机的*佳点*位控制74

第四节步进电动机控制的程序设计77

一、步进电动机控制信号的产生77

二、步进电动机的运行控制及程序设计78

习题和思考题84第四章直流电动机调速系统85

*一节直流电动机概述85

一、直流电动机的基本结构85

二、永磁直流伺服电动机及工作原理85

*二节直流电动机的单闭环调速系统88

一、 调速的定义88

二、直流电动机的调速方法88

三、调速指标88

四、单闭环直流调速系统90

第三节双闭环直流电动机调速系统97

一、转速、电流双闭环调速系统的组成98

二、转速、电流双闭环调速系统的

工作原理98

第四节直流PWM调速控制系统102

一、 概述102

二、PWM调速系统的控制电路111

第五节转速、电流双闭环调速系统的

工程设计法121

一、工程设计方法的基本思路121

二、典型系统及其参数与性能

指标的关系121

三、电流调节器设计130

四、转速环设计134

五、ASR饱和限幅时的超调量和计算136

第六节伺服控制系统的计算机

辅助设计137

一、伺服控制系统计算机辅助设计的

基本原理138

二、MATLAB/Simulink在伺服

控制系统CAD中的应用139

三、MATLAB的一些工具箱函数简介140

四、运用MATLAB的Simulink仿真144

习题和思考题149目录第五章无刷直流电动机控制系统152

*一节无刷直流电动机的组成结构和

工作原理152

一、无刷直流电动机的结构特点152

二、无刷直流电动机的转子

位置传感器153

三、无刷直流电动机的换向原理155

*二节无刷直流电动机的基本公式和

数学模型159

一、电枢绕组的反电动势159

二、电磁转矩160

第三节无刷直流电动机的转矩波动161

第四节无刷直流电动机的驱动控制162

一、开环型无刷直流电动机驱动器163

二、速度闭环的无刷直流电动机

驱动器165

三、速度电流双闭环的无刷直流

电动机驱动器167

第五节无位置传感器的无刷直流

电动机的驱动控制170

一、无刷直流电动机转子位置估计

方法170

二、无位置传感器无刷直流电动机控制

系统的构成171

第六节无刷直流电动机驱动控制的

专用芯片介绍172

习题和思考题173第六章异步电动机调速系统及主轴

驱动174

*一节异步电动机变频调速系统174

一、变频调速基本原理174

二、正弦波脉宽调制（SPWM）

逆变器176

三、U/f变频调速系统181

*二节数控机床对主轴驱动和主轴

电动机的要求187

一、数控机床对主轴驱动的要求187

二、数控机床对主轴电动机的要求188

第三节直流主轴控制单元190

第四节交流主轴控制单元191

一、矢量控制变频调速系统191

二、矢量变换控制系统原理及控制

方案194

第五节主轴定向控制196

一、主轴定向控制的意义196

二、主轴定向控制的实现197

习题和思考题197第七章三相永磁同步伺服电动机的

控制199

*一节三相永磁同步伺服电动机及其

数学模型199

*二节三相永磁同步伺服电动机的

控制策略200

第三节速度反馈信号的检测和处理205

第四节伺服电动机转子初始位置

的检测207

第五节交流伺服系统的电子齿轮功能208

习题和思考题212第八章进给伺服系统213

*一节进给伺服系统概述213

一、开环、闭环和半闭环214

二、点位控制和连续切削控制的

伺服系统215

*二节进给伺服系统分析216

一、进给伺服系统的数学模型216

二、进给伺服系统动、静态性能分析217

三、前馈控制220

四、位置指令信号分析221

五、指令值的修正222

第三节脉冲比较的进给位置伺服系统222

一、脉冲比较式进给位置伺服系统223

二、脉冲比较进给系统组成原理224

三、脉冲比较电路225

第四节相位比较的进给伺服系统227

一、相位伺服进给系统组成原理227

二、脉冲调相器228

三、鉴相器229

第五节幅值比较的进给伺服系统230

一、幅值伺服系统组成原理230

二、鉴幅器231

三、电压*频率变换器232

四、脉冲调宽式正、余弦信号发生器233

第六节数据采样式进给伺服系统236

一、数据采样式进给位置伺服系统236

二、反馈补偿式步进电动机进给

伺服系统238

第七节交、直流伺服电动机的微机

位置闭环控制239

一、直流伺服电动机的微机位置

闭环控制239

二、交流伺服电动机的微机位置

闭环控制241

习题和思考题242第九章基于DSP的伺服控制系统243

*一节控制系统硬件结构243

一、TMS320F28069芯片及软件开发243

二、TMS320F28069芯片简介243

三、TMS320F28069的*小系统设计244

*二节CCSv6开发平台及软件

开发流程245

第三节无刷直流电动机系统246

一、无刷直流电动机系统结构246

二、无刷直流电动机系统硬件设计246

三、无刷直流电动机系统软件设计251

第四节永磁同步电动机系统252

一、 交流电机坐标变换理论252

二、永磁同步电动机数学模型254

三、永磁同步电动机矢量

控制策略257

四、空间矢量脉宽调制(SVPWM)

原理与实现258

五、永磁同步电动机系统硬件

设计263

六、永磁同步电动机系统软件

设计266

第五节TMS320LF2407*A应用实例267

一、基于TMS320LF2407*A的全数字

直流电动机伺服控制系统267

二、基于TMS320LF2407*A的全数字无

刷直流电动机伺服控制系统270

三、基于TMS320LF2407*A的全数字

交流电动机伺服控制系统273

四、基于DSP和CAN总线的分布式

电动机控制系统285

第六节全数字交流伺服系统安装、