交流永磁電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)

目錄

第1章伺服系統(tǒng)概述

1.1伺服系統(tǒng)的基本概念

1.1.1伺服系統(tǒng)的定義

1.1.2伺服系統(tǒng)發(fā)展回顧

1.1.3伺服系統(tǒng)的組成

1.2對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求

1.2.1穩(wěn)定性好

1.2.2動(dòng)態(tài)特性快速精準(zhǔn)

1.2.3穩(wěn)態(tài)特性平穩(wěn)無(wú)差

1.3伺服系統(tǒng)的分類(lèi)

1.3.1按調(diào)節(jié)理論分類(lèi)

1.3.2按使用執(zhí)行元件分類(lèi)

1.3.3按系統(tǒng)信號(hào)特點(diǎn)分類(lèi)

1.3.4按系統(tǒng)部件輸入輸出特性不同分類(lèi)

1.4伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程

1.5交流伺服系統(tǒng)的組成

1.5.1交流伺服電動(dòng)機(jī)

1.5.2功率放大變換器

1.5.3傳感器

1.5.4控制器

1.6伺服系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)

第2章旋轉(zhuǎn)式永磁同步伺服電機(jī)（PMSM）控制系統(tǒng)

2.1旋轉(zhuǎn)式永磁同步伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的組成

2.2旋轉(zhuǎn)式永磁同步伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本工作原理

2.3旋轉(zhuǎn)式永磁同步伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型

2.3.1為簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型要做的一些假設(shè)

2.3.2定子電壓方程

2.3.3轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程

2.3.4狀態(tài)方程

2.4旋轉(zhuǎn)式永磁同步伺服電機(jī)矢量控制原理

2.5旋轉(zhuǎn)式交流永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.5.1狀態(tài)方程與控制框圖

2.5.2解耦控制與坐標(biāo)變換的實(shí)現(xiàn)

2.5.3電流實(shí)現(xiàn)反饋線性化控制

2.5.4速度控制器設(shè)計(jì)

2.5.5位置控制器設(shè)計(jì)

第3章伺服驅(qū)動(dòng)的負(fù)載機(jī)械特性

3.1旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)方程

3.2負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

3.3幾種典型的非線性現(xiàn)象

3.3.1現(xiàn)象分析

3.3.2飽和現(xiàn)象研究

3.3.3間隙現(xiàn)象的討論

3.3.4摩擦分析

3.4機(jī)械諧振

3.5機(jī)械剛度與伺服剛度

3.6機(jī)械負(fù)載的折算與匹配

第4章永磁直線同步電動(dòng)機(jī)（PMLSM）伺服系統(tǒng)

4.1直線電動(dòng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用簡(jiǎn)述

4.2永磁直線同步伺服電動(dòng)機(jī)

4.2.1直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”鏈

4.2.2永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

4.2.3永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理

4.2.4永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的端部效應(yīng)

4.3永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的齒槽定位力及其削弱

4.4永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的紋波力及其削弱

4.5直線電動(dòng)機(jī)在機(jī)床上應(yīng)用發(fā)展緩慢的原因分析

第5章交流伺服系統(tǒng)常用傳感器

5.1概述

5.2光電編碼器

5.2.1增量式光電編碼器

5.2.2絕對(duì)式光電編碼器

5.2.3混合式光電編碼器

5.3旋轉(zhuǎn)變壓器

5.4光柵

5.4.1直線式透射光柵

5.4.2莫爾條紋式光柵

5.4.3光柵檢測(cè)裝置

5.5加速度傳感器

5.6電流傳感器

第6章交流伺服系統(tǒng)的功率變換電路

6.1交流伺服系統(tǒng)功率變換主電路的構(gòu)成

6.2功率變換主電路的設(shè)計(jì)

6.2.1整流電路的設(shè)計(jì)

6.2.2濾波電路的設(shè)計(jì)

6.2.3逆變電路的設(shè)計(jì)

6.2.4緩沖電路的設(shè)計(jì)

6.2.5制動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

6.3PWM控制技術(shù)

6.3.1SPWM控制技術(shù)

6.3.2電流跟蹤型PWM控制技術(shù)

第7章PMSM(PMLSM)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干特殊問(wèn)題

7.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的d、q軸數(shù)學(xué)模型

7.1.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的d、q軸基本數(shù)學(xué)模型

7.1.2計(jì)及鐵損時(shí)PMSM的d、q軸數(shù)學(xué)模型

7.2關(guān)于轉(zhuǎn)子磁極初始位置的檢測(cè)

7.3永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)的弱磁控制問(wèn)題

7.4正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方法

7.4.1id=0控制

7.4.2最大轉(zhuǎn)矩電流比控制

7.4.3最大轉(zhuǎn)矩磁鏈比控制（最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)勢(shì)比控制）

7.4.4功率因數(shù)cosφ=1控制

7.4.5最大效率控制

7.4.6永磁同步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)與其輸出極限

7.4.7實(shí)際定子電流響應(yīng)的延遲作用影響

第8章數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)

8.1數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸規(guī)定

8．2對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的要求

8．2．1對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的基本要求

8．2．2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的要求

8．3進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的組成及其數(shù)學(xué)模型

8．4進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性與伺服性能分析

8．4．1時(shí)間響應(yīng)特性

8．4．2頻率響應(yīng)特性

8．4．3穩(wěn)定性分析

8．4．4快速性分析

8．4．5伺服精度與伺服剛度

8．5進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)增益設(shè)計(jì)

8．5．1一個(gè)三階進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)增益設(shè)計(jì)

8．5．2多軸系統(tǒng)的系統(tǒng)增益設(shè)計(jì)

8．6電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)

8．6．1靜態(tài)設(shè)計(jì)

8．6．2動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

8．7機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)

8．7．1概述

8．7．2機(jī)械傳動(dòng)部件的諧振頻率

8．7．3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

8．7．4機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度

8．7．5阻尼比

8．7．6機(jī)械傳動(dòng)部件中的非線性因素

8．7．7工作臺(tái)導(dǎo)軌

8．7．8滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)裝置

8．7．9滾珠絲杠支承專用軸承的選用

第9章PC數(shù)控的軌跡插補(bǔ)與控制原理及實(shí)現(xiàn)方法

9．1何謂PC數(shù)控

9．2PC控制加工過(guò)程的基本原理

9．2．1PC數(shù)控加工的基本概念

9．2．2PC數(shù)控加工的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

9．3PC數(shù)控的軌跡插補(bǔ)原理

9．3．1PC數(shù)控軌跡插補(bǔ)的基本原理

9．3．2PC數(shù)控軌跡插補(bǔ)的基本方法

9．3．3PC數(shù)控的高速采樣插補(bǔ)方法

9．3．4PC數(shù)控的柔性加減速控制方法

9．4PC數(shù)控的軌跡控制原理與方法

9．4．1PC數(shù)控軌跡控制的基本原理

9．4．2PC數(shù)控的連續(xù)運(yùn)動(dòng)控制

9．4．3PC數(shù)控的數(shù)字化連續(xù)運(yùn)動(dòng)控制

9．5PC數(shù)控提高軌跡精度的控制方法

9．5．1什么是精密加工

9．5．2進(jìn)給軸跟隨誤差對(duì)軌跡精度的影響

9．5．3高速PC數(shù)控的軌跡前瞻控制方法

9．5．4從控制角度看提高合成軌跡精度的途徑

9．5．5軌跡誤差增益匹配控制方法

9．5．6軌跡誤差交叉耦合控制方法

9．5．7軌跡誤差預(yù)測(cè)補(bǔ)償控制方法

9．5．8軌跡誤差的仿真學(xué)習(xí)控制方法

附錄加加速度jerk簡(jiǎn)介

參考文獻(xiàn)

本書(shū)全面系統(tǒng)地闡述了現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床最新采用的交流永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM和PMLSM）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)。第1~6章概括介紹了伺服系統(tǒng)的一些基本概念,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及分類(lèi)，重點(diǎn)介紹了PMSM本體的基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的工作原理、各主要環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)沒(méi)有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這類(lèi)系統(tǒng)信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去以后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來(lái)，所以稱為開(kāi)環(huán)控制。

由于受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距精度和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度的影響，難以實(shí)現(xiàn)高精度的位置控制，進(jìn)給速度也受步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作頻率的限制。因此開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床一般適用于中、小型控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，特別適用于舊機(jī)床改造的簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床。 2100433B