21世纪液压气动系统经典图书系列：伺服系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚晓先 编

图书标签:

• 伺服系统
• 液压气动
• 控制工程
• 自动化
• 机械工程
• 系统设计
• 21世纪
• 经典图书
• 工业控制
• 传动技术

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111425465

版次：1

商品编码：11299231

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 21世纪液压气动系统经典图书系列

开本：16开

出版时间：2013-08-01

页数：360

内容简介

　　《21世纪液压气动系统经典图书系列：伺服系统设计》共分9章，第1章介绍了伺服系统的基本概念和伺服系统的分类、特点、工作原理及组成。第2章叙述了伺服系统中典型检测元件的工作原理和特点。第3章和第4章讲述了系统的静态设计的基本方法和伺服系统的性能指标及品质提高的方法，是进行伺服系统设计的基础。第5章论述了伺服系统的测试理论和方法。前5章的内容是进行伺服系统设计、研究的基本知识和理论方法，对于没有系统学习过控制理论的读者，这些内容是不可缺少的。第6～9章分别对电液伺服系统、气动伺服系统、直流伺服系统和永磁交流伺服系统进行了分析，是《21世纪液压气动系统经典图书系列：伺服系统设计》的主要内容，后4章的内容彼此基本独立，读者可根据自己的需要进行学习。
　　《21世纪液压气动系统经典图书系列：伺服系统设计》适用于伺服系统设计、研究人员以及高等院校相关专业师生。

目录

前言
第1章 伺服系统概述
1.1 伺服系统的发展简况、现状
1.1.1 伺服系统的发展简况
1.1.2 伺服系统的发展现状
1.2 伺服系统的基本概念
1.2.1 名词概念
1.2.2 伺服系统的定义
1.2.3 伺服系统的基本特性
1.2.4 伺服系统的控制方式
1.3 伺服系统的分类、特点、工作原理及组成
1.3.1 伺服系统的分类
1.3.2 伺服系统的特点
1.3.3 伺服系统的工作原理
1.3.4 伺服系统的组成
1.4 伺服系统的主要技术指标
1.4.1 位置伺服系统的主要技术指标
1.4.2 速度伺服系统的主要技术要求
1.5 液压、气动和电气伺服系统的对比
1.6 伺服系统的应用

第2章 伺服系统典型检测元件
2.1 位移检测元件
2.1.1 电阻式电位器
2.1.2 旋转变压器
2.1.3 感应同步器
2.1.4 自整角机
2.1.5 编码器
2.1.6 光栅
2.1.7 磁尺
2.2 速度检测元件
2.2.1 直流测速发电机
2.2.2 交流测速发电机
2.2.3 霍尔转速传感器
2.2.4 基于脉冲信号的数字测速方法
2.3 力传感器及转矩测量元件
2.3.1 力传感器
2.3.2 转矩测量元件

第3章 伺服系统静态设计的基本方法
3.1 设计概述
3.1.1 全面理解设计要求
3.1.2 拟订控制方案、绘制系统原理图
3.2 负载特性
3.2.1 几种典型负载
3.3 等效负载的计算
3.3.1 系统等效转动惯量Jdx的计算
3.3.2 等效负载转矩的计算
3.3.3 等效刚度的计算
3.4 负载特性分析
3.5 负载匹配
3.5.1 液压伺服系统的负载匹配方法
3.6 执行元件的选择
3.6.1 液压缸、液压马达的选择
3.6.2 伺服电动机的选择计算
3.7 信号检测、转换及放大和电源等装置的选择与设计

第4章 伺服系统的性能指标与品质提高的方法
4.1 伺服系统的性能指标
4.1.1 伺服系统的稳定性
4.1.2 伺服系统的稳态误差
4.1.3 伺服系统动态特性
4.2 伺服系统的线性校正技术
4.2.1 串联校正
4.2.2 并联校正
4.2.3 局部反馈校正
4.2.4 复合校正
4.3 伺服系统的扰动补偿技术
4.3.1 前馈补偿在扰动补偿中的应用
4.3.2 模型跟踪在扰动补偿中的应用

第5章 伺服系统的测试理论和方法
5.1 伺服系统的性能指标
5.1.1 频率特性
5.1.2 动态特性之间关系
5.1.3 静特性的定义
5.2 静特性测量与处理方法
5.3 频率特性测试方法概述
5.3.1 正弦波扫频法
5.3.2 多频信号法
5.3.3 广谱测量法
5.4 频率特性计算方法及误差分析
5.4.1 算法简介
5.4.2 误差分析
5.5 脉冲响应求传递函数
5.5.1 射流元件的工作原理及测试原理
5.5.2 测试系统的辨识
5.6 一种测试系统的实现
5.6.1 信号发生器
5.6.2 采集处理

第6章 电液伺服系统设计
6.1 电液伺服系统简介
6.1.1 电液伺服系统的分类
6.1.2 电液伺服系统基本组成及工作原理
6.1.3 电液伺服控制系统的优缺点
6.2 电液伺服阀
6.2.1 电液伺服阀的一般构成和分类
6.2.2 常用电液伺服阀的结构形式及其特点
6.2.3 电液伺服阀的主要性能参数
6.2.4 力反馈二级电液伺服阀
6.2.5 电液伺服阀的选型与使用
6.2.6 电液伺服阀故障分析
6.3 电液位置系统
6.3.1 系统的组成及框图
6.3.2 稳定性分析
6.3.3 闭环频率特性
6.3.4 系统的误差
6.3.5 改变系统参数以增加阻尼
6.3.6 系统校正
6.4 电液速度控制系统
6.4.1 速度控制系统框图
6.4.2 速度控制系统的控制方式
6.5 电液力（压力）控制系统
6.5.1 力控制系统的特性
6.5.2 压力控制系统简介
6.6 电液伺服系统设计
6.6.1 充分理解设计要求
6.6.2 确定控制系统方案
6.6.3 动力元件设计
6.6.4 反馈传感器的选择
6.6.5 确定系统框图
6.6.6 绘制系统开环伯德图并确定开环增益
6.6.7 系统静动态品质分析及确定校正特性
6.7 液压油源
6.7.1 液压油源的基本形式
6.7.2 液压油源的品质要求
6.7.3 液压油源的参数选择及负载匹配

第7章 气动伺服系统设计
7.1 气动伺服阀的分类
7.1.1 气动滑阀
7.1.2 喷嘴�驳舶宸�
7.1.3 射流管阀
7.1.4 开关阀
7.2 射流管式伺服系统的性能分析
7.2.1 工作原理
7.2.2 系统的数字模型
7.3 阀系数的求解
7.4 阀的耗气量、输出功率及效率
7.5 射流管阀系统的设计
7.6 系统中一些关键参数的测试方法
7.6.1 力矩马达性能实验方法
7.6.2 射流管阀的压力特性测试
7.7 气缸摩擦力的实验
7.7.1 测试方法
7.7.2 测试结果
7.7.3 实验分析
7.8 一种低压PWM气动伺服系统分析
7.8.1 系统的非线性模型的建立
7.8.2 系统非线性模型的线性化
7.8.3 系统性能分析
7.8.4 系统辨识

第8章 直流伺服系统
8.1 直流伺服电动机
8.1.1 小惯量直流伺服电动机
8.1.2 直流力矩电动机
8.1.3 无刷直流电动机
8.2 直流调速系统
8.2.1 直流电动机调速的方法与稳态调速指标
8.2.2 转速负反馈有静差调速系统
8.2.3 电流截止负反馈调速系统
8.2.4 转速负反馈无静差调速系统
8.2.5 单闭环调速系统实例
8.3 双闭环直流调速系统
8.3.1 双闭环调速系统的组成和静态特性
8.3.2 转速、电流双闭环系统的动态性能
8.3.3 双闭环系统的抗干扰性能
8.4 脉宽调制（PWM）调速系统
8.4.1 脉宽调速系统（PWMS）的工作原理
8.4.2 脉宽调速系统的控制回路
8.5 位置伺服系统的分析与设计
8.5.1 自整角机位置伺服系统的组成和模型
8.5.2 位置伺服系统的稳态分析
8.5.3 位置控制系统的动态校正

第9章 永磁交流伺服系统
9.1 概述
9.2 永磁同步电动机的结构及类型
9.3 永磁同步电动机的数学模型
9.3.1 坐标变换
9.3.2 三相定子坐标系下永磁同步电动机数学模型
9.3.3 两相定子坐标系下永磁同步电动机数学模型
9.3.4 两相转子坐标系下永磁同步电动机数学模型
9.4 永磁同步电动机的控制方式
9.4.1 变压变频控制
9.4.2 矢量控制
9.4.3 直接转矩控制
9.5 永磁同步电动机的PWM技术
9.5.1 电流滞环跟踪PWM控制
9.5.2 正弦波脉宽调制技术
9.5.3 电压空间矢量脉冲调制技术
9.5.4 混合调制技术
9.6 永磁交流伺服系统与直流无刷电动机伺服系统的比较
9.6.1 功率密度和转矩惯量比
9.6.2 调速范围
9.6.3 转矩电流比
9.6.4 转矩脉动
9.6.5 位置反馈元件
9.6.6 逆变器容量
9.6.7 损耗及热容量
9.7 全数字永磁同步电动机驱动控制器的设计实例
9.7.1 驱动控制器系统设计
9.7.2 硬件电路设计
9.7.3 软件及控制算法设计
参考文献

前言/序言

21世纪液压气动系统经典图书系列：伺服系统设计 图书简介 本书是“21世纪液压气动系统经典图书系列”中的重要一卷，专注于现代工业自动化核心技术——伺服系统的设计与应用。本册内容深入浅出地剖析了高性能伺服系统在复杂机电耦合领域的关键技术、设计原理、建模仿真以及实际工程实现。 第一部分：伺服系统基础与发展脉络 本部分首先为读者构建起一个扎实的理论基础。系统地回顾了液压与气动技术在工业自动化中的历史地位，并清晰阐述了伺服控制系统相对于传统开关控制和比例控制的革命性优势。详细介绍了当前主流的伺服系统架构，包括电力驱动、液压驱动和气动驱动的特点、适用场景及基本组件（如伺服阀、精密电机、传感器等）。 特别地，本书强调了现代伺服系统设计必须遵循的集成化、智能化和绿色化发展趋势。通过对全球先进制造工艺和工业4.0需求的分析，确立了高精度、高动态响应和高能效比是未来伺服系统设计的核心目标。 第二部分：伺服系统建模与分析 系统的设计始于准确的数学模型。本章是全书的技术核心之一。 1. 组件级建模： 详细推导了关键执行器——高响应伺服阀、精密液压/气动缸以及无刷直流（BLDC）电机的非线性动态模型。特别关注了流体动力学中的摩擦阻力、泄漏效应以及气体的可压缩性对系统动态特性的影响。模型力求精确反映物理现实，为后续的控制器设计提供坚实基础。 2. 系统整体建模与简化： 阐述了如何将复杂的机械、电气和流体部件耦合，构建出完整的伺服系统传递函数模型和状态空间模型。针对不同应用需求（如高频响应或大负载刚性），介绍了线性化模型和降阶模型的适用条件与方法。 3. 动态性能分析： 利用频率响应分析（Bode图、Nyquist图）和时域分析方法，深入探讨系统的稳定裕度、带宽、相位裕度和闭环响应特性。指导读者如何通过模型分析预判系统在实际负载下的表现，识别潜在的动态瓶颈。 第三部分：高性能伺服控制器设计 本部分是本书的实践指南，聚焦于如何设计出能够应对非线性和外部扰动的鲁棒控制器。 1. 经典控制方法回顾与应用： 从PID控制开始，详细分析了其在伺服回路中的参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、工程经验法），并指出了传统PID在应对高阶系统和强耦合时的局限性。 2. 先进控制策略： 重点介绍了当前工业界广泛采用的高性能控制算法： 状态反馈控制（LQR/LQG）： 阐述了如何通过优化二次型性能指标，设计出最优的线性状态反馈控制器，并结合卡尔曼滤波实现状态观测。 滑模变结构控制（SMC）： 深入解析了SMC对模型不确定性和外部扰动的强大鲁棒性，并重点讨论了如何设计合适的趋近律以解决传统SMC的“抖振”问题，提高实际应用精度。 自适应与预测控制： 介绍了基于模型参考自适应控制（MRAC）和基于模型的预测控制（MPC）在应对负载变化和系统参数漂移时的应用潜力。 3. 针对特定系统的控制优化： 针对液压伺服系统，重点讲解了如何补偿阀口饱和、压力脉动等问题；针对气动伺服系统，则侧重于如何处理气源波动和快速压力建立的挑战。 第四部分：伺服系统的集成、仿真与试验验证 系统从理论走向工程实践，需要精密的集成和严格的验证流程。 1. 软硬件集成： 详细介绍了高性能数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）在伺服控制回路中的应用。讨论了实时操作系统的选择、I/O接口的设计以及高精度编码器和压力传感器的信号调理技术。强调了采样频率、量化误差和计算延迟对闭环性能的决定性影响。 2. 仿真与调试平台： 推荐并演示了使用主流工程软件（如MATLAB/Simulink结合Simscape/SimHydraulics/SimDriveline）进行系统级联合仿真的方法。指导读者如何建立高保真度的数字孪生模型，并在虚拟环境中完成初步的控制器参数调试和故障注入测试。 3. 现场调试与故障诊断： 提供了伺服系统投入运行后的实际调试流程，包括零点标定、摩擦辨识、系统辨识（系统辨识工具的应用）和鲁棒性裕度测试。最后，总结了伺服系统常见的故障模式（如控制信号中断、执行器卡滞、反馈信号丢失）及其快速诊断方法，确保设备的高可靠性和快速恢复能力。 目标读者 本书适合从事先进制造、精密机械、航空航天、机器人技术以及自动化装备研发的高级工程师、技术人员，以及相关专业的研究生和博士生。它不仅是理论学习的参考书，更是工程实践中解决复杂伺服控制难题的实用手册。 本书的价值在于，它将前沿的控制理论与严谨的机电液气耦合工程实践紧密结合，为读者提供了构建下一代高性能伺服系统的全面知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间，沉浸在了第一部分关于流体力学基础的论述中。作者对于流体粘性、湍流边界层形成的物理图像描绘得极其透彻，简直就像是把实验室里那些肉眼不可见的流动现象，用文字和图表生生地“拉”到了我的面前。特别是他对泊肃叶流动和库埃特流动的经典分析，不仅重述了理论，更重要的是，他巧妙地将这些理论与实际管道系统的压降计算和泵选型联系了起来，使得原本抽象的数学模型立刻有了鲜活的工程意义。我记得有一处关于动量守恒在非均匀截面管道中应用的讲解，作者没有仅仅停留在麦克斯韦方程的推导上，而是用了一个非常形象的比喻，将压力梯度比作“看不见的推力”，一下子就打通了我之前一直理解不深的地方。这本书的优势在于，它既有扎实的数学推导作为支撑，又不乏工程经验的提炼和总结，这种平衡感在同类教材中是极为罕见的。它要求读者具备一定的基础知识，但回报给你的是对底层物理机制更深一层的洞察力。

评分☆☆☆☆☆

深入到控制理论部分后，我立刻体会到了作者的“老道”之处。他没有采用那种上来就堆砌拉普拉斯变换和状态空间模型的教学方式，而是先用一个简化的机械臂模型，阐述了为什么需要反馈控制，以及比例、积分、微分项分别在纠正误差、消除稳态偏差和抑制超调中扮演的角色。这种自下而上的构建方式，极大地降低了初学者接触现代控制理论的心理门槛。而当他引入了现代控制方法时，过渡得也十分自然，例如，当经典PID的局限性暴露出来时，他顺势介绍了卡尔曼滤波的基本思想，并将其巧妙地融入到传感器数据融合的实际案例中。我最欣赏的是，他反复强调“模型的不确定性”在实际系统设计中的重要性，并给出了几种应对策略，这显然是经验丰富的工程师才会着重指出的关键点，而不是教科书里只会处理理想系统的“纸上谈兵”。这本书的控制部分，更像是一位资深教授在你耳边耳提面命，告诉你实际工程中哪些环节是“陷阱”。

评分☆☆☆☆☆

这套书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉甸甸的质感，拿在手里就感觉内容分量十足。我尤其欣赏封面那种简洁却又透露出专业深度的排版，没有那些花里胡哨的装饰，直奔主题，让人一眼就能感受到它是一本值得细读的硬核技术书籍。书页的纸张选得也好，印刷清晰锐利，即便是复杂的原理图和公式，看起来也不会有任何模糊不清的感觉，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。装订也很结实，翻阅起来非常顺畅，完全不用担心用几次就会散架。不过，如果非要提点建议，或许在章节的过渡部分，可以增加一些更具引导性的导读文字，帮助初学者更快地进入到每一个新领域的脉络中去。整体来说，从拿到手的那一刻起，我就知道这不是那种泛泛而谈的入门读物，而是真正面向工程实践和深入研究的工具书。这种对物理实体的尊重和对知识载体的用心，在现在的出版物中已经不多见了，单凭这一点，就值回票价了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，达到了教科书的顶尖水准。我特别留意了那些关于机械结构设计的插图。它们不是简单的线条图，而是带有清晰剖面、爆炸视图，甚至还有关键受力点的应力云图示意。比如，在讲解液压缸密封件选型的那一章，作者不仅列出了各种O型圈、U型圈的材料特性，还配上了不同工作压力下接触面压力分布的简化图，让你能直观地感受到，为什么在某些高压场合必须选择特定的唇形结构。此外，书中引用的参考文献和案例分析也非常具有代表性，大多来自于近二十年的工业界实际项目，而不是老掉牙的经典案例。这使得书中的设计规范和选型标准都紧跟时代步伐，对于我们这些需要接触最新技术和标准的人来说，这一点极其宝贵。总而言之，本书在视觉信息传达的效率上做得非常出色，图文并茂的呈现方式，极大地加速了知识的吸收过程。

评分☆☆☆☆☆

作为一本旨在成为“经典”的书籍，它在系统集成和故障诊断方面的论述尤其体现了其前瞻性和实用性。作者没有将硬件和软件割裂开来谈，而是构建了一个完整的“机电液气”耦合系统视图。他详细探讨了不同执行器之间（比如电机与液压泵的耦合）的干扰抑制策略，以及如何通过总线通信协议来保证数据同步的实时性要求。更让我感到惊喜的是，书中有一个专门的章节讨论了基于模型预测控制（MPC）在复杂多变量系统中的初步应用，虽然篇幅不长，但已经足够展现未来的发展方向。在故障诊断方面，它不仅仅停留在简单的开环/闭环报警，而是深入探讨了残差生成、故障特征提取以及基于知识库的故障定位流程。读完这一部分，我感觉自己对如何设计一个“健壮”且“可维护”的现代自动化系统，有了一个全新的、更系统化的认知框架，远超出了我对传统自动化书籍的预期。

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配送的真烂！

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适合本专业人员增强基础知识。

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书不错，快递也给力，满意

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好书，真的是好书，适合做运动控制的人看

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包装挺好，还开发票！

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老实说现在的书没什么质量，都是这抄一点那抄一点；抄就抄了还抄错。当然这里本书没有抄错。

评分☆☆☆☆☆

实际上是对自己的工程经验背景进行了较为系统的阐述。