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第1章 伺服系统概述1

1.1伺服系统的基本概念1

伺服系统的定义1

伺服系统的组成1

伺服系统性能的基本要求1

伺服系统的种类2

1.2伺服系统的发展过程2

1.3交流伺服系统的构成3

交流伺服电机4

功率变换器5

传感器6

控制器6

1.4交流伺服系统的分类7

按伺服系统控制信号的处理方法分类7

按伺服系统的控制方式分类9

1.5交流伺服系统的常用性能指标10

1.6伺服系统的发展趋势12

第2章 感应电机伺服控制系统15

2.1感应电机伺服控制系统的构成15

2.2感应电机的数学模型与坐标变换17

矢量控制的基本思路17

在三相静止坐标系下感应电机的数学模型18

坐标变换22

2.3感应电机的矢量控制27

转子磁场定向M-T坐标系中的基本方程27

转差频率控制30

解耦控制32

磁通与电流控制34

坐标变换的实现34

弱磁控制35

M-T坐标系下感应电机矢量控制伺服系统的构成37

2.4伺服控制感应电机的等效直流电机常数38

伺服控制感应电机的等效电路38

伺服控制感应电机的等效直流电机常数40

伺服控制感应电机的特性框图与时间常数42

2.5关于感应电机的直接转矩控制43

第3章 永磁同步电机伺服控制系统45

3.1永磁同步电机伺服控制系统的构成45

3.2永磁同步电机的结构与工作原理45

3.3永磁同步电机的数学模型50

永磁同步电机的基本方程50

永磁同步电机的d、q轴数学模型53

3.4正弦波永磁同步电机的矢量控制方法55

id＝0控制56

最大转矩控制56

弱磁控制57

cosφ＝1控制58

最大效率控制59

永磁同步电机的参数与输出范围60

3.5交流伺服电机的矢量控制系统62

状态方程与控制框图62

解耦控制与坐标变换的实现63

电流控制器的分析与设计66

速度控制器的设计70

位置控制器的设计73

d-q坐标系下永磁同步伺服电机矢量控制系统的构成76

3.6永磁同步伺服电机的设计要点78

电机主要尺寸的确定78

电动势的正弦化设计79

定位转矩的抑制技术80

第4章 交流伺服系统的功率变换电路82

4.1交流伺服系统功率变换主电路的构成82

4.2功率开关器件84

功率晶体管（GTR）84

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）89

绝缘栅双极型晶体管（IGBT）96

4.3功率变换主电路的设计104

逆变电路的设计104

缓冲电路的设计106

整流电路的设计109

滤波电路的设计110

制动电路的设计111

4.4 PWM控制技术112

正弦波脉宽调制（SPWM）控制技术113

电流跟踪型PWM控制技术118

电压空间矢量PWM控制技术121

第5章 交流伺服系统常用的传感器130

5.1位置传感器130

旋转变压器130

感应同步器134

旋转变压器-数字转换器136

光电编码器140

磁性编码器146

几种传感器的对比150

5.2速度传感器151

测速发电机151

数字转速传感器155

5.3电流传感器157

霍尔电流传感器157

电流检测IC160

电阻＋绝缘放大器160

5.4电压传感器161

5.5温度传感器161

第6章 交流伺服系统常用的控制策略164

6.1基于滞回单元的有限时间整定控制164

基于滞回单元的有限时间整定控制的原理164

滞回（HYS）单元167

6.2非线性规范模型跟踪控制169

非线性规范模型跟踪控制的原理169

鲁棒补偿器的设计170

6.3 2自由度控制172

2自由度控制系统的定义172

2自由度控制系统的结构形式173

2自由度控制系统的设计174

2自由度PID控制177

6.4 H∞控制181

交流伺服系统的灵敏度函数和补灵敏度函数181

H∞混合灵敏度问题182

加权函数的选择及H∞鲁棒控制器的设计184

6.5自适应控制184

自校正控制系统（STCS）185

模型参考自适应控制系统（MRACS）185

6.6滑模变结构控制188

滑模变结构控制原理188

滑模变结构控制的基本设计方法192

6.7 智能控制194

专家系统及专家控制195

模糊控制195

神经网络控制196

学习控制196

预测控制196

6.8交流伺服电机的高性能控制——机械谐振系统的振动控制197

控制对象及问题的提出197

谐振的各种控制方法198

第7章 直接驱动交流伺服系统206

7.1概述206

7.2直接驱动伺服系统206

直接驱动伺服系统的特点206

直接驱动伺服电机应具备的特性207

直接驱动伺服电机的结构及安装形式208

直接驱动伺服电机的分类209

7.3直接驱动交流伺服电机的研究与发展211

电磁型直接驱动交流伺服电机211

动电型直接驱动交流伺服电机218

7.4关于直接驱动伺服电动机的控制策略218

7.5直接驱动伺服电机的发展方向分析219

第8章 直线交流伺服系统221

8.1概述221

8.2直线电动机的工作原理221

8.3直线电动机的分类222

按结构型式分类222

按功能用途分类224

按工作原理分类225

8.4直线感应电机技术225

直线感应电动机的基本结构225

直线感应电动机的基本工作原理227

直线感应电机的基本特性228

直线感应电机的矢量控制230

8.5直线永磁同步电机232

直线永磁同步电机的基本结构232

直线永磁同步电机的基本工作原理233

直线永磁同步电机的分类234

直线永磁同步电机的d、q轴数学模型242

8.6高频响、短行程直线伺服电机244

直流型高频响、短行程直线伺服电机244

磁阻型高频响、短行程直线伺服电机246

8.7直线步进电动机248

直线步进电动机的工作原理249

直线步进电动机的结构分析252

8.8关于直线交流伺服电机的控制策略254

传统的控制策略255

现代控制策略255

智能控制策略256

8.9高速机床直线电机进给伺服系统256

直线电机直接驱动的优点256

直线电机直接驱动存在的关键技术问题258

直线交流伺服电机系统的主要指标及参数259

直线电机伺服系统的发展趋势259

附录261

附录A 直流伺服电机的主要用语与定义261

附录B 永磁同步伺服电机参数的等效直流电机换算261

参考文献264