伺服系統(tǒng)與機(jī)床電氣控制（第2版）

序

編者的話

第二版前言

緒論

第一篇 伺服系統(tǒng)

第一章 半導(dǎo)體變流技術(shù)

第一節(jié) 晶閘管

一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理

二、晶閘管的特性

三、晶閘管的主要參數(shù)

第二節(jié) 單相可控整流電路

一、單相半波可控整流電路

二、單相橋式半控整流電路

第三節(jié) 三相可控整流電路

一、三相半波可控整流電路

二、三相橋式全控整流電路

第四節(jié) 晶閘管的觸發(fā)電路

一、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路

二、鋸齒波同步觸發(fā)電路

三、集成觸發(fā)電路

第五節(jié) 有源逆變電路

一、逆變的概念及產(chǎn)生逆變的條件

二、三相半波逆變電路

第六節(jié) 晶閘管的保護(hù)及特殊晶閘管

一、過電壓保護(hù)

二、過電流保護(hù)

三、特殊晶閘管

思考題與習(xí)題一

第二章 自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)

第一節(jié) 引言

第二節(jié) 開環(huán)控制和閉環(huán)控制

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)

二、開環(huán)控制

三、閉環(huán)控制

第三節(jié) 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

一、數(shù)學(xué)模型

二、傳遞函數(shù)

三、典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

四、結(jié)構(gòu)圖

五、結(jié)構(gòu)圖的等效變換

六、反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

第四節(jié) 控制系統(tǒng)時(shí)域分析

一、控制系統(tǒng)典型的外作用

二、一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

三、二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

四、穩(wěn)定性及穩(wěn)定判據(jù)

五、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差

第五節(jié) 系統(tǒng)的頻率特性

一、頻率特性的基本概念

二、典型環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅相特性曲線

三、系統(tǒng)開環(huán)頻率特性(波特圖)

四、穩(wěn)定判據(jù)

五、系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性

第六節(jié) 控制系統(tǒng)的校正

一、串聯(lián)校正

二、反饋校正

思考題與習(xí)題二

第三章 常用驅(qū)動(dòng)元件

第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī)

一、步進(jìn)電機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)

二、步進(jìn)電機(jī)的工作原理

三、步進(jìn)電機(jī)的主要特性

四、步進(jìn)電機(jī)的選用

五、電液脈沖馬達(dá)

第二節(jié) 直流伺服電機(jī)

一、小慣量直流伺服電機(jī)

二、寬調(diào)速直流伺服電機(jī)

第三節(jié) 交流伺服電機(jī)

一、交流伺服電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

二、交流伺服電機(jī)的控制方式

三、交流伺服電機(jī)的運(yùn)行特性

第四節(jié) 直線電動(dòng)機(jī)

一、直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

二、直線電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用

思考題與習(xí)題三

第四章 檢測裝置

第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)變壓器

一、旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)

二、旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

第二節(jié) 感應(yīng)同步器

一、感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)

二、感應(yīng)同步器的工作原理

三、感應(yīng)同步器的工作方式

第三節(jié) 光柵

一、光柵的種類及結(jié)構(gòu)

二、光柵的工作原理

第四節(jié) 磁柵

一、磁性標(biāo)尺

二、磁頭

三、檢測方法

第五節(jié) 編碼盤

一、工作原理

二、碼盤的種類

思考題與習(xí)題四

第五章 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)

第一節(jié) 環(huán)形分配器

一、普通環(huán)形分配器

二、專用集成電路

三、軟件脈沖分配法

第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率放大器

一、對(duì)功率放大器的要求和分類

二、提高驅(qū)動(dòng)電源性能的措施

三、常見功率放大器

思考題與習(xí)題五

第六章 直流伺服系統(tǒng)

第一節(jié) 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

一、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法與穩(wěn)態(tài)調(diào)速指標(biāo)

二、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)

三、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的限位保護(hù)——電流截止負(fù)反饋

四、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無靜差調(diào)速系統(tǒng)

五、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例

第二節(jié) 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

一、雙環(huán)系統(tǒng)的組成和靜特性

二、轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能

三、雙閉環(huán)系統(tǒng)的抗擾性

第三節(jié) 可逆調(diào)速系統(tǒng)

一、晶閘管一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的可逆線路和回饋制動(dòng)

二、兩組晶閘管裝置可逆系統(tǒng)中的環(huán)流

三、可控環(huán)流的可逆調(diào)速系統(tǒng)

四、邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)

第四節(jié) 大功率晶體管脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)

一、脈寬調(diào)制系統(tǒng)主回路的工作原理

二、脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路

思考題與習(xí)題六

第七章 交流伺服系統(tǒng)

第一節(jié) 變頻調(diào)速基礎(chǔ)

一、晶閘管變頻器工作原理

二、異步電動(dòng)機(jī)在調(diào)頻時(shí)的機(jī)械特性

三、變頻調(diào)速時(shí)的傳遞函數(shù)

第二節(jié) 交—直—交變頻器

一、電壓型變頻器

二、電流型變頻器

三、PWM變頻器

第三節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

一、異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的主要控制環(huán)節(jié)

二、轉(zhuǎn)速開環(huán)系統(tǒng)

三、U/f的PWM控制系統(tǒng)

四、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)

思考題與習(xí)題七

第八章 位置隨動(dòng)系統(tǒng)

第一節(jié) 概述

一、伺服系統(tǒng)常用的控制方式

二、檢測信號(hào)反饋比較方式

第二節(jié) 脈沖比較伺服系統(tǒng)

一、脈沖比較伺服系統(tǒng)組成原理

二、脈沖比較電路

第三節(jié) 相位比較伺服系統(tǒng)

一、相位比較伺服系統(tǒng)組成原理

二、脈沖調(diào)相器

三、鑒相器

第四節(jié) 幅值比較伺服系統(tǒng)

一、幅值比較伺服系統(tǒng)的組成原理

二、鑒幅器

三、極性處理電路和電壓/頻率變換器

思考題與習(xí)題八

第九章 閉環(huán)伺服系統(tǒng)性能分析

第一節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述

一、控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)與傳遞函數(shù)

二、典型伺服進(jìn)給系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)及其數(shù)學(xué)模型

三、典型伺服進(jìn)給系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

第二節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的分析

一、系統(tǒng)的穩(wěn)定性

二、穩(wěn)態(tài)性能分析

三、動(dòng)態(tài)過程分析

第三節(jié) 對(duì)位置伺服系統(tǒng)的要求

一、開環(huán)增益

二、位置精度

三、調(diào)速范圍

四、速度誤差系數(shù)

五、伺服系統(tǒng)的可靠性

思考題與習(xí)題九

第二篇 機(jī)床電氣控制

第十章 常用低壓電器

第一節(jié) 電器的基本知識(shí)

一、電磁機(jī)構(gòu)

二、電器的觸頭和電弧

第二節(jié) 常用低壓電器及其選擇

一、開關(guān)電器

二、熔斷器

三、主令電器

四、接觸器

五、繼電器

思考題與習(xí)題十

第十一章 機(jī)床電氣控制的基本環(huán)節(jié)

第一節(jié) 電氣控制系統(tǒng)圖

一、電氣控制系統(tǒng)圖中的圖形符號(hào)、文字符號(hào)和

回路標(biāo)號(hào)

二、電氣原理圖

第二節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)控制電路

一、正反轉(zhuǎn)控制環(huán)節(jié)

二、多處啟?？刂骗h(huán)節(jié)

三、順序啟?？刂骗h(huán)節(jié)

第三節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)控制線路

一、定子電路串電阻減壓啟動(dòng)

二、丫—△減壓啟動(dòng)

三、自耦變壓器減壓啟動(dòng)

第四節(jié) 三相繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)(繞線型異步電動(dòng)機(jī))

轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)

第五節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速控制

一、變極調(diào)速原理

二、變極調(diào)速的主、控電路

第六節(jié) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制

一、反接制動(dòng)

二、能耗制動(dòng)

思考題與習(xí)題十一

第十二章 典型機(jī)床的電氣控制線路分析

第一節(jié) C650臥式車床的電氣控制

一、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式

二、電力拖動(dòng)的控制要求

三、電氣控制線路分析

第二節(jié) M7130平面磨床的電氣控制

一、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式

二、電力拖動(dòng)形式和控制要求

三、電氣控制電路分析

第三節(jié) Z3040搖臂鉆床的電氣控制

一、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式

二、電力拖動(dòng)形式及控制要求

三、電氣控制線路分析

第四節(jié) X62W臥式萬能銑床的電氣控制

一、主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式

二、電力拖動(dòng)形式及控制要求

三、電氣控制線路分析

第五節(jié) T68型臥式鏜床的電氣控制

一、主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式

二、電力拖動(dòng)形式及控制要求

三、電氣控制線路分析

思考題與習(xí)題十二

第十三章 可編程序控制器(PC)

第一節(jié) 概述

一、PC的應(yīng)用和發(fā)展概況

二、PC的特點(diǎn)及分類

第二節(jié) PC系統(tǒng)的組成及工作原理

一、PC系統(tǒng)的組成

二、PC的工作原理

第三節(jié) PC的軟件

一、PC的編程語言

二、基本編程指令

三、常用控制線路的PC程序舉例

思考題與習(xí)題十三

參考文獻(xiàn)2100433B

本書分伺服系統(tǒng)和機(jī)床電氣控制兩篇，共十二章。第一篇為伺服系統(tǒng)，以數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)為對(duì)象，主要講述半導(dǎo)體變流技術(shù)，自動(dòng)控制理論基礎(chǔ)，步進(jìn)式伺服系統(tǒng)，直流、交流伺服系統(tǒng)，位置隨動(dòng)系統(tǒng)以及伺服系統(tǒng)的性能分析。第二篇為機(jī)床電氣控制，主要講述常用低壓電器、電氣控制的基本環(huán)節(jié)，典型機(jī)床電氣控制線路分析；可編程序控制器等。本書在著重基本概念與原理闡述的同時(shí)，注意實(shí)際應(yīng)用。 本書可作為職工高等工業(yè)?？茖W(xué)校、高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院、業(yè)余大學(xué)機(jī)電類專業(yè)的教材，也可供普通高等?？茖W(xué)校師生和有關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。

本書在內(nèi)容上共分五章，即機(jī)床電氣控制基礎(chǔ)、典型機(jī)床線路分析與檢修、可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)、機(jī)床主軸的變頻調(diào)速、數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)。本書以“會(huì)配線—會(huì)修機(jī)床—會(huì)編程—會(huì)用變頻器—會(huì)裝配數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)”這樣一條能力主線來編寫。重點(diǎn)介紹了電動(dòng)機(jī)基本控制線路的分析和配線工藝，2種典型機(jī)床的閱讀分析和故障檢修方法，可編程控制器的原理、硬件、軟元件、指令系統(tǒng)、設(shè)計(jì)方法，變頻器的原理、參數(shù)設(shè)置、變頻控制基本控制功能的實(shí)現(xiàn)及數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的各部分之間的控制關(guān)系及線路裝配。本書每章后都配有精選的典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與教學(xué)內(nèi)容同步進(jìn)行實(shí)訓(xùn)練習(xí)。其知識(shí)體系與相關(guān)技能訓(xùn)練的緊密結(jié)合符合職業(yè)教育一體化的教學(xué)特點(diǎn)。本書為職業(yè)院校電氣工程、自動(dòng)化、機(jī)電一體及機(jī)械類專業(yè)（少學(xué)時(shí)）的教材，也可作為職大、電大、函大以及中職等各類相關(guān)培訓(xùn)的專業(yè)教材，還可供工程技術(shù)人員使用。

在交流伺服系統(tǒng)中，一般采用兩相交流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行部件。它的一個(gè)繞組是作為固定激磁用的,另一個(gè)繞組為控制繞組,兩個(gè)繞組上電壓的相位相差90°。兩相交流電機(jī)工作可靠，交流放大器結(jié)構(gòu)簡單且沒有零點(diǎn)漂移，加上測量元件又都采用交流電（例如旋轉(zhuǎn)變壓器），所以交流伺服系統(tǒng)簡單可靠。但是交流電動(dòng)機(jī)的效率較低,因此交流伺服系統(tǒng)一般僅用于100瓦以下的小功率場合。交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比直流伺服系統(tǒng)復(fù)雜得多，用于改善系統(tǒng)性能的校正裝置（見控制系統(tǒng)校正方法）在結(jié)構(gòu)上也比較復(fù)雜。2100433B

《全國高職高專教育十一五規(guī)劃教材·數(shù)控技術(shù)專業(yè)系列：數(shù)控機(jī)床電氣控制（第2版）》從數(shù)控機(jī)床的安全操作、日常維護(hù)、簡單故障診斷與維修出發(fā)，介紹了數(shù)控機(jī)床電氣控制概況、電力拖動(dòng)系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)分析、常用電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床常用低壓電器、電氣控制基本環(huán)節(jié)、典型機(jī)床電氣控制、可編程控制器及其應(yīng)用、自動(dòng)控制基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置、數(shù)控裝置結(jié)構(gòu)與原理、典型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床維護(hù)與維修?！度珖呗毟邔＝逃晃逡?guī)劃教材·數(shù)控技術(shù)專業(yè)系列：數(shù)控機(jī)床電氣控制（第2版）》內(nèi)容選擇以“必需夠用”為度，元器件介紹重外部應(yīng)用，應(yīng)用實(shí)例針對(duì)性強(qiáng)，內(nèi)容結(jié)構(gòu)清晰，分析簡明扼要。

《全國高職高專教育十一五規(guī)劃教材·數(shù)控技術(shù)專業(yè)系列：數(shù)控機(jī)床電氣控制（第2版）》可作為高等職業(yè)院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可供數(shù)控技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員參考。