實用運動控制技術

第1章　概述
1.1　基本術語
1.2　運動控制技術的發(fā)展歷史
1.2.1　自動控制技術的起源
1.2.2　伺服機構(gòu)的提出及自動控制理論的發(fā)展
1.2.3　機器人和機電一體化技術的誕生
1.2.4　電氣伺服驅(qū)動及運動控制器的進步
1.2.5　運動控制的應用領域
1.3　現(xiàn)代控制理論與技術的發(fā)展和趨勢
1.3.1　現(xiàn)代控制理論的發(fā)展
1.3.2　運動控制中的關鍵技術
1.3.3　運動控制技術的發(fā)展趨勢
第2章　伺服電機及其驅(qū)動技術
2.1　直流伺服電機
2.1.1　基本結(jié)構(gòu)和伺服原理
2.1.2　直流電機的驅(qū)動技術
2.1.3　直流電機的驅(qū)動控制
2.2　交流伺服電機
2.2.1　無刷直流伺服電機
2.2.2　兩相交流伺服電機
2.2.3　交流伺服電機的驅(qū)動技術
2.3　特殊直流電機
2.3.1　力矩電機和直接驅(qū)動電機
2.3.2　直線伺服電機
2.4　步進電機
2.4.1　步進電機概述
2.4.2　步進電機驅(qū)動器
2.4.3　步進電機的控制
2.4.4　步進電機的應用
2.5　步進電機和交流伺服電機性能比較
2.6　運動控制系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)
第3章　運動控制中的傳感器
3.1　引言
3.2　直接編碼式傳感器
3.2.1　增量式編碼器
3.2.2　增量式光電編碼器的幾個基本問題
3.2.3　絕對式編碼器
3.2.4　編碼式傳感器的讀碼技術
3.3　分解器
3.3.1　RDC轉(zhuǎn)換器的軟件
3.3.2　分解器誤差和多速分解器
3.4　電荷耦合圖像傳感器
3.5　激光式數(shù)字傳感器
3.5.1　激光相位調(diào)制式傳感器的工作原理
3.5.2　干涉條紋的辨向和細分技術
3.5.3　對光源、接收元件和調(diào)整裝置的要求
第4章　運動控制中的控制器
4.1　引言
4.2　可編程邏輯控制器
4.3　微處理器
4.4　數(shù)字信號處理器
4.5　通用運動控制器及Galil DMC-2100簡介
4.6　GT-400-SV四軸伺服運動控制器簡介
第5章　運動控制系統(tǒng)設計
5.1　運動控制系統(tǒng)的總體性能要求和設計任務
5.2　運動控制系統(tǒng)部件的選擇
5.2.1　執(zhí)行電機
5.2.2　電機驅(qū)動器
5.2.3　位置和速度傳感器的選擇
5.2.4　運動控制器的選擇原則
5.2.5　系統(tǒng)部件的選擇實例
5.3　最優(yōu)化設計
5.3.1　最優(yōu)化設計問題的提出
5.3.2　速度最優(yōu)化設計
5.3.3　齒輪速率最優(yōu)化設計
5.3.4　最優(yōu)電機選擇
第6章　位置伺服系統(tǒng)控制技術
6.1　不同系統(tǒng)的位置控制方式
6.2　閉環(huán)伺服系統(tǒng)的性能分析
6.2.1　系統(tǒng)性能的分析過程
6.2.2　幾個系統(tǒng)性能分析的例子
6.3　閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設計
第7章　單軸運動控制系統(tǒng)控制技術
7.1　單軸運動控制系統(tǒng)組成
7.2　單軸運動控制系統(tǒng)模型辨識
7.2.1　電機正反向線性模型辨識
7.2.2　電機非線性摩擦力矩模型
7.3　PID控制算法
7.3.1　PID控制規(guī)律的離散化
7.3.2　PID控制器參數(shù)的選擇
7.4　PD串聯(lián)校正和速度負反饋
7.4.1　速度負反饋
7.4.2　PD串聯(lián)校正
7.4.3　速度負反饋和PD串聯(lián)校正比較
7.5　幾種速度負反饋形式的比較
7.5.1　測速電機直接模擬量負反饋
7.5.2　測速電機測量電壓A/D轉(zhuǎn)換后的速度負反饋
7.5.3　光電編碼器位置信號差分近似速度反饋
7.6　PID和PI-D控制
7.7　相位超前-滯后控制策略
7.8　復合控制
第8章　多軸運動協(xié)調(diào)控制技術
8.1　多軸運動控制器及其控制方案
8.2　二自由度機械臂控制技術
8.2.1　二自由度機械臂實驗平臺
8.2.2　機械臂工作空間分析
8.2.3　機械臂運動學解
8.2.4　直角坐標空間運動路徑規(guī)劃算法
8.2.5　直線插補和圓弧插補算法
8.3　機器人系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
8.3.1　機器人系統(tǒng)中的類對象
8.3.2　機器人系統(tǒng)中類對象間的關系及其軟件實現(xiàn)
8.4　機器人圖形示教系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
第9章　提高運動控制系統(tǒng)控制精度的技術
9.1　直線/圓弧插補方法與技術
9.1.1　直線插補
9.1.2　圓弧插補
9.1.3　小結(jié)
9.2　幾種消除噪聲和干擾的技術
9.2.1　數(shù)字濾波算法
9.2.2　系統(tǒng)的量測噪聲及消除
9.2.3　消除量測噪聲的濾波器設計
9.2.4　用統(tǒng)計方法消除尖峰干擾
9.2.5　平穩(wěn)隨機干擾下的最小方差控制
9.3　小波去噪
9.3.1　小波去噪原理
9.3.2　閾值的選取和閾值量化
9.3.3　MATLAB中的小波去噪應用
第10章　倒立擺系統(tǒng)控制技術
10.1　倒立擺系統(tǒng)概述
10.2　單級倒立擺系統(tǒng)
10.2.1　系統(tǒng)模型的建立及動態(tài)特性分析
10.2.2　單級直線倒立擺系統(tǒng)的控制器設計
10.2.3　倒立擺控制系統(tǒng)的仿真
10.2.4　倒立擺控制系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)
10.2.5　實驗結(jié)果及對比分析
10.3　旋轉(zhuǎn)平行倒立擺系統(tǒng)控制的關鍵技術
10.3.1　動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學模型及其線性化
10.3.2　起擺的能量控制技術
10.3.3　旋轉(zhuǎn)平行倒立擺的平衡控制技術
10.3.4　系統(tǒng)仿真及實際控制結(jié)果與分析
10.4　二級倒立擺在Simulink環(huán)境下的實時控制
第11章　復雜機器人控制技術
11.1　多自由度并聯(lián)機構(gòu)的控制技術
11.1.1　并聯(lián)機構(gòu)的特性及其分析
11.1.2　并聯(lián)機構(gòu)的動力學模型
11.1.3　PD控制
11.1.4　增廣PD控制
11.1.5　計算力矩控制
11.1.6　最優(yōu)控制器的設計
11.1.7　仿真實驗的性能對比及其分析
11.2　提高控制精度的并聯(lián)機構(gòu)速度規(guī)劃
11.2.1　速度限制
11.2.2　加速度限制
11.2.3　并聯(lián)機構(gòu)期望運動軌跡的描述
11.2.4　S型與梯形速度規(guī)劃算法及實驗分析
11.3　多軸協(xié)調(diào)運動中的交叉耦合控制
11.3.1　基于頻域法的傳統(tǒng)交叉耦合控制
11.3.2　基于輪廓誤差傳遞函數(shù)的交叉耦合控制
11.3.3　基于任務坐標系的多變量的交叉耦合控制
11.3.4　基于無源性的交叉耦合控制
11.3.5　各種設計方法的性能比較
11.3.6　交叉耦合控制與軌跡規(guī)劃結(jié)合的綜合設計
11.4　輪廓控制的誤差補償技術
11.4.1　非耦合輪廓控制
11.4.2　耦合輪廓控制
11.5　多軸運動控制的同步控制技術
第12章　基于網(wǎng)絡的遠程運動控制技術
12.1　基于Internet的遠程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
12.2　遠程控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式
12.2.1　遠程控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方式
12.2.2　遠程控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方式
12.3　遠程控制中的延時
12.4　延時的解決方法
12.4.1　Smith預估器的補償控制
12.4.2　預測控制
12.4.3　基于事件的智能控制
12.4.4　監(jiān)督控制
12.5　網(wǎng)絡控制中不同結(jié)點驅(qū)動方式對系統(tǒng)性能影響
12.5.1　不同驅(qū)動方式下的系統(tǒng)狀態(tài)方程
12.5.2　結(jié)點的驅(qū)動方式對系統(tǒng)性能的影響
12.5.3　不同結(jié)點驅(qū)動方式的特點分析
12.6　基于預測控制的確定性延時補償技術
參考文獻
術語索引