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第1章 概述1

1.1 伺服系统的组成1

1.2 对伺服系统的基本要求2

1.3 伺服系统的分类4

1.3.1 按调节理论分类4

1.3.2 按使用的驱动元件分类5

1.3.3 按使用直流伺服电机和交流伺服电机分类5

1.3.4 按进给驱动和主轴驱动分类6

1.3.5 按反馈比较控制方式分类6

1.4 伺服系统的发展历史与发展趋势9

1.4.1 伺服系统的发展历史9

1.4.2 数控伺服系统的发展趋势11

第2章 伺服控制基础知识13

2.1 运算放大器13

2.1.1 反相比例放大器13

2.1.2 反相比例加法运算放大器15

2.1.3 同相比例放大器15

2.1.4 积分运算放大器16

2.1.5 比例积分运算放大器17

2.1.6 运算放大器作为比较器使用18

2.2 电力半导体器件19

2.2.1 晶闸管（SCR）19

2.2.2 全控型电力半导体器件21

2.2.3 智能功率模块（IPM）23

2.3 伺服系统的动态特性24

2.3.1 伺服系统的数学模型24

2.3.2 伺服系统的动态特性分析26

第3章 伺服系统常用传感器及检测装置28

3.1 概述28

3.1.1 伺服系统检测装置的作用与要求28

3.1.2 伺服系统检测装置的分类29

3.2 旋转变压器30

3.2.1 结构和工作原理30

3.2.2 旋转变压器的应用31

3.3 感应同步器32

3.3.1 基本原理33

3.3.2 结构33

3.3.3 感应同步器的检测系统34

3.3.4 感应同步器的特点38

3.3.5 感应同步器安装使用的注意事项39

3.4 脉冲编码器39

3.4.1 概述39

3.4.2 增量式光电脉冲编码器40

3.4.3 绝对值式光电脉冲编码器45

3.5 光栅48

3.5.1 光栅的种类与精度48

3.5.2 工作原理50

3.5.3 光栅检测装置52

3.6 磁栅55

3.6.1 磁性标尺55

3.6.2 磁头56

3.6.3 检测电路58

3.7 测速发电机59

3.7.1 交流异步测速发电机59

3.7.2 直流测速发电机60

3.8 球栅尺61

3.8.1 概述61

3.8.2 球栅尺的结构和工作原理61

3.8.3 球栅尺的安装及应用62

第4章 步进伺服系统63

4.1 步进伺服系统概述63

4.2 步进电动机的原理、特性及选用64

4.2.1 步进电动机工作原理及运行方式64

4.2.2 步进电动机的运行特性71

4.2.3 步进电动机的选用76

4.3 步进电动机的控制与驱动77

4.3.1 基本问题78

4.3.2 开关元件与驱动拓扑80

4.3.3 步进电动机的驱动控制81

4.4 步进伺服系统的应用86

4.4.1 步进电动机的控制系统86

4.4.2 步进电动机与微机的接口87

4.4.3 步进电动机控制信号的产生及标度变换89

4.4.4 步进电动机的运行控制及程序设计92

4.4.5 步进电动机的变速控制及程序设计95

第5章 直流伺服电动机及其速度控制108

5.1 直流（DC）伺服电动机概述108

5.1.1 直流伺服电动机的基本工作原理108

5.1.2 直流伺服电动机的基本结构109

5.1.3 直流伺服电动机的分类112

5.1.4 永磁直流伺服电动机114

5.1.5 无刷进给直流伺服电动机118

5.1.6 对直流伺服电动机的要求及选用121

5.2 直流电力拖动控制系统的基本知识126

5.2.1 电力拖动系统的组成126

5.2.2 他励直流电动机的起动126

5.2.3 他励直流电动机的机械特性128

5.2.4 他励直流电动机的人为特性129

5.2.5 直流电动机的调速方法131

5.2.6 直流力矩伺服电动机的特性132

5.2.7 电力拖动控制系统的主要技术指标134

5.3 直流电动机晶闸管供电的速度控制系统138

5.3.1 具有转速负反馈的单闭环晶闸管——电动机调速系统138

5.3.2 PI调节器与无静差转速负反馈单闭环调速系统141

5.3.3 晶闸管供电转速电流双闭环直流调速系统143

5.4 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统148

5.4.1 脉宽调制基本原理148

5.4.2 直流脉宽调速系统的控制电路159

5.4.3 H型倍频单极式开关放大器工作分析167

5.5 脉宽调速系统实例173

5.5.1 脉宽调制双环可逆调速系统173

5.5.2 双机双轴两相推挽斩波调速系统176

5.6 直流调速系统应用特点179

第6章 交流伺服电动机及其速度控制180

6.1 交流伺服电动机180

6.1.1 交流伺服电动机的分类和特点180

6.1.2 永磁同步交流进给伺服电动机181

6.1.3 感应式异步交流主轴伺服电动机183

6.1.4 交流伺服电动机的发展动向185

6.2 交流电动机调速原理187

6.2.1 交流调速的基本技术途径187

6.2.2 异步电动机的等效电路及机械特性188

6.2.3 交流变频调速系统基本分析189

6.3 变频调速技术191

6.3.1 变频器的分类与特点191

6.3.2 晶闸管交-直-交变频器195

6.3.3 脉宽调制型（PWM）变频器204

6.3.4 正弦波脉宽调制（SPWM）变频器205

6.4 交流电动机的矢量控制调速系统208

6.4.1 概述208

6.4.2 矢量变换的运算功能及原理电路209

6.4.3 磁通的检测213

6.5 矢量变换控制的SPWM调速系统214

6.6 无整流子电动机调速系统216

6.7 全数字式交流伺服系统218

6.7.1 全数字伺服的特点218

6.7.2 前馈控制简介219

6.7.3 全数字伺服系统举例220

6.8 交流伺服系统的发展动向222

第7章 位置伺服系统223

7.1 进给伺服系统的概述223

7.1.1 伺服系统常用的控制方式223

7.1.2 数控机床运动方式对伺服系统的要求226

7.1.3 检测信号反馈比较方式227

7.2 进给伺服系统分析227

7.2.1 进给伺服系统的数学模型227

7.2.2 进给伺服系统的动、静态性能分析229

7.2.3 位置伺服控制技术231

7.2.4 位置指令信号分析237

7.2.5 指令值的修正238

7.3 脉冲比较的进给伺服系统239

7.3.1 脉冲比较式进给位置伺服系统239

7.3.2 脉冲比较进给系统组成原理241

7.3.3 脉冲比较电路241

7.4 相位比较的进给伺服系统244

7.4.1 相位伺服进给系统组成原理244

7.4.2 脉冲调相器245

7.4.3 鉴相器247

7.5 幅值比较的进给伺服系统249

7.5.1 幅值伺服系统组成原理249

7.5.2 鉴幅器251

7.5.3 电压-频率变换器252

7.5.4 脉冲调宽式正余弦信号发生器253

7.6 数据采样式进给伺服系统255

7.6.1 数据采样式进给位置伺服系统255

7.6.2 反馈补偿式步进电动机进给伺服系统257

第8章 直线伺服系统及新型驱动技术259

8.1 直线伺服系统概述259

8.1.1 直线伺服电动机的结构和分类260

8.1.2 直线伺服系统的特点262

8.2 直线电动机的工作原理和控制方法264

8.2.1 直线电动机的基本工作原理264

8.2.2 直线电动机的控制方法265

8.3 直线伺服系统的应用268

8.3.1 直线伺服系统控制268

8.3.2 直线电动机的冷却271

8.3.3 直线电动机的选择272

8.3.4 直线电动机在机床上的应用272

8.4 新型驱动技术及元件276

8.4.1 传统改进型电磁式驱动技术276

8.4.2 新发展型电磁式驱动技术277

8.4.3 非电磁驱动技术277

8.4.4 新型驱动元件279

第9章 电液伺服系统282

9.1 电液伺服系统概述282

9.1.1 电液伺服系统组成282

9.1.2 电液伺服系统种类282

9.1.3 电液伺服系统工作原理284

9.1.4 电液伺服系统优缺点284

9.1.5 电液伺服系统发展方向285

9.2 电液伺服阀285

9.2.1 电液伺服阀组成286

9.2.2 电液伺服阀分类286

9.2.3 电液伺服阀特性288

9.2.4 电液伺服阀的选用291

9.3 电液伺服马达293

9.3.1 电液伺服马达组成及工作原理293

9.3.2 电液伺服马达分类293

9.3.3 电液伺服马达的应用295

9.4 电液伺服油缸295

9.4.1 电液伺服油缸组成及分类295

9.4.2 电液伺服油缸原理296

9.4.3 电液伺服缸与普通液压缸的比较296

9.5 电液伺服系统模型及分析297

9.5.1 电液伺服系统模型建立298

9.5.2 电液伺服系统模型的动态分析303

9.6 典型电液伺服系统应用306

参考文献309