高精度伺服控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王威立，栗文雁 著

图书标签:

• 伺服控制
• 高精度控制
• 运动控制
• 控制系统
• 电机控制
• 自动化
• 嵌入式系统
• 机器人
• 工业控制
• 现代控制理论

出版社： 知识产权出版社

ISBN：9787513040181

版次：1

商品编码：11928296

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

页数：152

字数：145000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：研究伺服控制器、控制方法的技术人员、学者
　　本书基于先进的Compax3伺服控制器建立伺服控制系统，并在此基础上进行了探讨和实证研究。

内容简介

　　*一章介绍光电跟踪系统的概念及组成，并对光电跟踪系统中的现有伺服控制算法和控制器的发展现状进行了简要总结。第二章介绍了复合控制、等效复合控制和共轴跟踪原理。并提出利用ELM神经网络对脱靶量，伺服转台位置、速度和加速度进行数据融合得到目标位置、速度及加速度，构成共轴跟踪。第三章针对ELM神经网络运算量大和历史时刻数据重复学习训练，对ELM神经网络算法进行优化，缩短了运算时间，运算时间大约为4.58ms，达到了光电跟踪系统的实时性要求。并根据某光电跟踪系统转台的实验数据进行了ELM神经网络数据融合仿真。第四章针对实现共轴跟踪需要的信息源，在伺服转台上安装了角加速度传感器。分析了角加速度传感器的工作原理和模型，利用频率测试法得到角加速度传感器的传递函数，并进行滞后补偿。通过实验比较了在角加速度传感器和光电位置编码器两种方式下，分别得到的伺服转台的速度和加速度信号的优劣。第五章基于Compax3伺服控制器建立了光电跟踪伺服平台，对平台的主要参数进行性能测试。用程序模拟了光电探测器的特性，并进行了共轴跟踪实验验证。

作者简介

　　王威立，1979年9月19日生，河南省驻马店人，现工作于郑州航空工业管理学院机电工程学院。2012年毕业于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获博士学位。主要从事光电跟踪与伺服控制技术的研究。

目录

第1章 绪论
第2章 常用伺服控制方法
第3章 伺服控制系统反馈信息源
第4章 伺服控制器的发展及新技术
第5章 伺服控制新技术
第6章 总结与展望
附录A
附录B
附录C
参考文献

前言/序言

　　随着科学技术的发展，伺服控制技术的应用越来越广泛，对伺服控制系统的精度要求也越来越高。伺服系统的精度主要受伺服控制器和控制方法的影响，因此选择高性能控制器和采用先进的控制算法是提高跟踪精度的主要途径。本书基于先进的Compax3伺服控制器建立伺服控制系统，并在此系统基础上进行了探讨和实验验证。
　　首先，简要介绍了伺服控制系统的组成和基本性能要求；概述了伺服控制系统发展现状和应用实例。
　　接着介绍了利用频率分析方法得到被控对象数学模型的方法，并介绍了常用的伺服控制方法，给出了代表高精度伺服控制系统最高水平——光电跟踪系统的各种先进控制算法。
　　介绍了光电编码器、旋转变压器和加速度传感器的工作原理及其数学模型；用频率测试法测试了加速度传感器的传递函数，并在此基础上对其进行了补偿。针对角加速度计和编码器获取伺服控制系统被控对象运动状态的两种方式，并用实验方法验证了其各自的特点。
　　介绍了基于微处理器的伺服控制器、基于通用计算机的伺服控制板卡、PC104伺服控制器、基于DSP的伺服控制器和Compax3伺服控制器；基于Compax3伺服控制器构建了伺服控制系统，并对系统进行了性能测试和频率分析。
　　介绍了ELM神经网络原理；提出基于ELM神经网络对历史数据进行学习训练，并根据学习训练结果对跟随目标及被控对象位置、速度和加速度进行数据融合得到跟随目标位置、速度及加速度；用8次多项式插值方法得到目标的历史状态，通过算法优化减少了ELM系统的运算量，满足伺服控制系统的实时性要求；最后，基于某光电跟踪系统的实验数据进行仿真。基于Compax3伺服控制器建立光电跟踪伺服系统，测试系统的性能，并对本书提出的共轴跟踪进行实验验证和实验结果分析。

《精密驱动与智能制造：现代工业自动化技术解析》 在当今追求极致效率与卓越品质的工业时代，自动化技术的进步正以前所未有的速度重塑着制造业的格局。本书旨在深入剖析现代工业自动化领域的核心技术，聚焦于驱动系统、感知技术与智能控制策略的有机融合，为读者呈现一幅全面而精深的工业自动化图景。 第一部分：驱动系统的精进与演化 本部分将从基础理论出发，详细阐述各类先进驱动技术在现代工业中的应用。我们将首先回顾传统驱动技术的发展脉络，如直流电机、交流感应电机等，并深入分析其工作原理、性能特点及局限性。在此基础上，我们将重点探讨高性能驱动技术，包括： 永磁同步电机（PMSM）的原理与控制： 剖析PMSM的结构优势、电磁特性，以及基于矢量控制、直接转矩控制等先进控制算法的实现方式。我们将详细讲解其在机器人、电动汽车、精密机床等领域的广泛应用，并探讨如何通过优化控制策略进一步提升其动态响应速度和运行精度。 步进电机的高精度定位技术： 深入研究步进电机的工作原理，从微步进、混合驱动到闭环步进控制，全面解析提升步进电机定位精度和稳定性的关键技术。我们将探讨其在3D打印、自动化生产线、光学设备等精密定位场合的应用案例。 直流无刷电机（BLDC）的优势与应用： 分析BLDC电机在效率、寿命、噪音等方面的显著优势，并重点介绍其在无人机、电动工具、家用电器等领域的广泛应用。我们将探讨电子换向技术、功率器件的选择以及相应的控制回路设计。 新型驱动技术的探索： 简要介绍一些新兴的驱动技术，如直线电机、压电电机等，分析其独特的运动方式和在特定应用场景下的优势，为读者拓展技术视野。 第二部分：多维度感知与数据融合 精准的工业自动化离不开对物理世界的全面感知。本部分将聚焦于各类传感器技术及其在工业自动化系统中的关键作用： 编码器的精度解析与选型： 深入讲解光学编码器、磁性编码器、旋转变压器等主流编码器的原理、精度等级、接口类型及其在运动控制中的应用。我们将分析如何根据不同的应用需求选择合适的编码器，并探讨提高编码器抗干扰能力的措施。 激光测距与视觉识别技术的集成： 探讨激光测距传感器在距离测量、避障、定位等方面的应用，并重点分析机器视觉技术在目标识别、尺寸测量、缺陷检测等方面的强大能力。我们将演示如何将两者进行有效融合，实现更复杂的环境感知和任务执行。 力/力矩传感器的应用与集成： 介绍各种类型的力/力矩传感器，如应变片式、压电式等，并重点阐述其在机器人抓取、装配、人机交互等场景下的应用。我们将分析如何在控制系统中有效地集成这些传感器，实现对力的精确反馈与控制。 惯性测量单元（IMU）在姿态估计中的作用： 深入讲解加速度计、陀螺仪、磁力计等传感器的工作原理，以及如何利用卡尔曼滤波、互补滤波等算法融合多传感器数据，实现高精度的姿态估计，并应用于运动平台稳定、导航等领域。 多传感器数据融合的策略与挑战： 探讨不同传感器数据的校准、同步、融合方法，以及如何处理传感器噪声、不确定性和失效等问题，以构建鲁棒的感知系统。 第三部分：智能控制策略与系统优化 驱动与感知技术的进步为实现更高级别的智能控制奠定了基础。本部分将深入探讨先进的控制理论与算法，以及它们在工业自动化系统优化中的应用： PID控制器的高级调优与自适应控制： 详细讲解PID控制的基本原理，并着重介绍 Ziegler-Nichols 法、临界比例度法等经典调优方法，以及如何通过模糊逻辑、神经网络等技术实现PID控制器的自适应调整，以应对系统参数变化或外部扰动。 模型预测控制（MPC）的应用： 介绍MPC的原理，包括建立系统模型、预测未来输出、求解优化问题等。我们将重点探讨MPC在多变量系统、约束优化等复杂控制场景下的优势，例如在连续化工过程、复杂机器人路径规划中的应用。 模糊逻辑与神经网络在智能控制中的应用： 阐述模糊逻辑控制器如何通过模糊规则实现对非线性、不确定系统的控制，以及神经网络在学习复杂映射关系、模式识别和自学习控制中的作用。我们将通过实例展示如何构建模糊-神经网络混合控制系统。 强化学习在自主决策中的潜力： 介绍强化学习的基本概念，包括智能体、环境、状态、动作、奖励等，并探讨其在机器人路径规划、工业过程优化、故障诊断等自主决策任务中的应用前景。 系统辨识与参数估计： 探讨如何通过实验数据对工业系统进行辨识，建立精确的数学模型，为控制器设计和性能优化提供基础。我们将介绍回归分析、神经网络辨识等常用方法。 故障诊断与容错控制： 分析常见的工业系统故障类型，介绍基于模型、基于数据和基于人工智能的故障诊断方法。进一步探讨如何设计容错控制策略，使系统在部分组件失效时仍能安全稳定地运行。 第四部分：集成应用与未来展望 本部分将通过实际案例，展示上述各项技术如何融合成完整的工业自动化解决方案，并展望该领域的未来发展趋势。 智能制造中的机器人系统集成： 结合具体案例，阐述如何将高性能驱动、精密传感器与先进控制算法集成到工业机器人中，实现高精度搬运、装配、焊接等任务。 自动化生产线的协同控制： 探讨如何在自动化生产线中实现多台设备之间的协同工作，通过信息共享和智能调度，最大化生产效率和灵活性。 工业物联网（IIoT）与数字化转型： 分析IIoT如何连接物理世界的设备与数字世界，实现数据的采集、分析和应用，驱动工业生产的智能化和精益化。 人机协作的未来： 探讨人与自动化系统之间的和谐共存与高效协作，展望未来人机协同在复杂任务中的应用。 面向未来的技术趋势： 展望人工智能、边缘计算、数字孪生等前沿技术在工业自动化领域的进一步发展与应用。 《精密驱动与智能制造：现代工业自动化技术解析》力求为工程师、研究人员、学生以及对现代工业自动化感兴趣的读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的技术参考。本书内容紧密结合行业发展前沿，理论与实践并重，旨在帮助读者掌握推动工业自动化迈向新高度的核心技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，采用了深邃的蓝色背景，上面是简洁有力的书名，配上一些科技感的线条和图标，让人一看就觉得专业。我一直对精密机械和自动化控制很感兴趣，尤其是伺服系统，它在工业生产、机器人技术，甚至航空航天领域都扮演着至关重要的角色。当我看到这本书的书名《高精度伺服控制系统》时，我的第一反应就是，这绝对是我一直在寻找的那本。我希望它能深入浅出地讲解伺服控制的核心原理，比如PID控制算法的原理、如何进行参数整定、不同类型伺服电机（直流、交流、步进）的特点和应用，以及相关的传感器技术，如编码器、测速电机等。同时，我也期待书中能够包含一些实际的案例分析，让我能够看到这些理论知识是如何在实际工程中应用的，比如在数控机床上如何实现高精度的位置控制，在工业机器人手臂上如何实现平稳流畅的轨迹跟踪。更进一步，我希望书中能够探讨一些前沿的技术，例如基于模型预测控制（MPC）的伺服系统，或者利用深度学习进行自适应控制。当然，对于初学者来说，清晰的图示和详细的数学推导是必不可少的，我希望这本书在这方面做得足够好，能够让我这个领域的新手也能看得懂。总而言之，我对这本书充满了期待，希望它能为我打开一扇通往高精度伺服控制世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《高精度伺服控制系统》这本书的某些章节，比如关于非线性控制理论的应用，对于我来说确实是一个巨大的挑战。但是，正是这种挑战，让我看到了它作为一本高水平技术读物的价值。书中在介绍非线性控制技术时，并没有回避其复杂性，而是通过清晰的数学推导和图示，一步步地引导读者理解其背后的原理。我尤其对书中关于滑模控制和反馈线性化在伺服系统中的应用的讨论印象深刻。这些控制方法能够有效地处理系统中的非线性因素，实现更优的控制效果。尽管我目前还没有完全掌握这些高级技术，但这本书为我打开了一扇全新的大门，让我看到了伺服控制技术发展的无限可能。同时，我也注意到书中在探讨伺服系统安全性和可靠性方面的内容，比如故障预警、冗余设计等，这对于那些对安全要求极高的应用场景，如航空航天、医疗设备等，具有非常重要的参考意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度都达到了一个很高的水准，我个人觉得是献给有一定基础的读者的一份厚礼。在深入讲解PID控制的改进算法时，它并没有止步于经典的积分抗饱和和微分先行，而是进一步介绍了如模糊PID、自适应PID等更高级的算法，并详细阐述了它们在提高系统鲁棒性和动态性能方面的优势。我尤其对书中关于模型预测控制（MPC）在伺服系统中的应用的章节感到非常兴奋。MPC能够利用被控对象的模型来预测未来的系统行为，并在此基础上优化控制器的输出，这使得它在处理多变量、约束条件和非线性系统时具有独特的优势。书中通过具体的例子，展示了如何将MPC应用于多轴联动控制，实现高精度的同步运动和轨迹跟踪，这对于我目前正在进行的项目来说，具有非常重要的参考价值。此外，书中关于伺服系统调试和故障诊断的部分也写得非常细致。它列举了常见的伺服系统故障现象，并提供了系统性的排查方法和解决方案，这对于一线工程师来说，无疑是一本宝贵的“工具书”。

评分☆☆☆☆☆

《高精度伺服控制系统》这本书，最大的亮点在于它将复杂的理论知识与生动的实践案例完美地结合在了一起。在我看来，它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，在一步步地引导读者理解和掌握伺服控制的精髓。我尤其喜欢书中关于伺服系统噪声抑制和干扰消除的章节。在实际的工业应用中，由于环境复杂，电磁干扰、电源波动等都会对伺服系统的精度产生严重影响。这本书详细介绍了各种滤波技术，如低通滤波、陷波滤波、卡尔曼滤波等，并深入分析了它们在抑制不同类型噪声方面的效果。同时，它还探讨了如何通过改进硬件设计、接地方式以及采用屏蔽线缆等方法来减少外部干扰。我甚至在书中看到了关于如何利用信号处理技术来补偿传感器自身的噪声和误差，这让我对伺服系统的鲁棒性有了更深的认识。这本书对于我解决实际工程中的一些棘手问题，提供了非常有效的指导。

评分☆☆☆☆☆

读完《高精度伺服控制系统》这本书，我最大的感受就是它的“干货”太多了！不像有些技术书籍，只讲理论，不落地，这本书的内容都是直接解决实际问题的。例如，在讲解伺服驱动器的选型和配置时，书中不仅介绍了不同类型的驱动器（如脉冲型、总线型）的特点，还详细说明了如何根据负载特性、精度要求、响应速度等因素进行合理的选择。我特别欣赏书中关于电机选型和匹配的内容，它详细阐述了永磁同步电机、直流无刷电机等不同类型电机的优缺点，以及如何在实际应用中根据具体工况来选择最合适的电机，并给出了电机参数与驱动器参数匹配的计算方法和注意事项。此外，书中关于编码器和传感器的部分也让我大开眼界。以前我只知道编码器是用来测量位置的，但这本书详细介绍了增量式编码器、绝对式编码器、正余弦编码器等不同类型的工作原理，以及它们在精度、分辨率、抗干扰能力等方面的差异。特别是关于多圈绝对式编码器的讲解，让我对它在工业自动化中的广泛应用有了更深的认识。这本书的实用性，远超我的预期。

评分☆☆☆☆☆

《高精度伺服控制系统》这本书，我只能用“相见恨晚”来形容。我在伺服控制领域摸爬滚打多年，也看过不少相关书籍，但总觉得差那么一点意思。而这本书，恰恰填补了我知识体系中的空白。它在介绍伺服系统硬件组成时，非常注重各个部件之间的相互关系和影响。比如，在讲解减速机对伺服系统性能的影响时，它详细分析了齿隙、传动刚度等因素对控制精度的制约作用，并提供了减小这些影响的方法，如采用高精度行星减速机，或者通过软件补偿来抵消机械误差。我一直对伺服系统的动态性能优化非常感兴趣，而这本书在这个方面的内容尤为精彩。它不仅讲解了如何通过调整PID参数来改善系统的响应速度和稳定性，还深入探讨了前馈控制、扰动观测器等高级控制策略的应用，这些策略能够显著提高伺服系统在面对外部扰动时的鲁棒性和跟踪精度。我尤其对书中关于“软件陷波”和“虚拟轴”的概念印象深刻，这对于实现复杂运动轨迹的平滑控制非常有帮助。总的来说，这本书给我带来的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种对工程细节要求极高的人来说，《高精度伺服控制系统》这本书简直是量身定做的。它在讲解伺服系统的硬件选型时，不仅仅是简单地列出参数，而是深入分析了不同参数之间的权衡和取舍。例如，在讨论电机类型时，它详细对比了不同永磁材料（如钕铁硼、钐钴）对电机性能的影响，以及它们在不同温度和工作环境下的稳定性。我特别关注书中关于编码器接口和通信协议的部分。现在很多伺服系统都采用串行通信接口，如SSI、BiSS、EnDat等。这本书详细解释了这些接口的工作原理，以及如何根据不同的应用场景选择最合适的接口类型，并提供了相关的通信时序图和数据格式解析。这对于我理解和调试伺服系统与其他设备的互联互通非常有帮助。此外，书中关于伺服系统参数的存储和管理，以及固件升级和维护的章节，也为我提供了一些实用的操作技巧，让我能够更从容地应对生产线上的各种问题。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到《高精度伺服控制系统》这本书，就被它厚重的分量和精美的装帧所吸引。翻开目录，发现内容涵盖得非常全面，从最基础的伺服系统组成原理，到各种控制算法的理论推导，再到实际应用中的故障诊断和优化，几乎你想到的、或者没想到的，书里都有提及。我尤其关注的是书中关于模型辨识和参数整定的部分。在实际工程中，如何精确地建立被控对象的数学模型，并且根据模型的特性来设计最优的控制器参数，一直是困扰很多工程师的难题。我希望这本书能够提供系统性的方法和详细的步骤，帮助读者解决这一痛点。比如，它可能讲解如何利用频率响应分析法、阶跃响应法等来辨识模型参数，以及如何利用Ziegler-Nichols整定法、自动搜索算法等来优化PID参数，甚至探讨如何利用遗传算法、粒子群优化等智能算法来寻找全局最优解。此外，我也期待书中能够涉及一些关于伺服系统性能指标的详细介绍，比如稳态误差、动态响应时间、超调量、抗扰能力等等，并且给出如何通过调整控制策略来优化这些指标的方法。这本书的出现，无疑为我深入理解和掌握伺服控制技术提供了坚实的理论基础和丰富的实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本《高精度伺服控制系统》绝对是我近期阅读中，最让我感到“值回票价”的一本。坦白说，一开始我被它的书名吸引，但真正让我爱不释手的是它那种严谨又不失趣味的写作风格。作者在讲解基本概念时，循序渐进，逻辑清晰，完全没有那种让人望而却步的晦涩感。比如，在介绍PID控制时，我一直觉得它只是一个黑盒子，但这本书通过详细的数学模型和直观的图示，把比例、积分、微分三个参数的作用解释得明明白白，让我深刻理解了它们是如何影响系统的动态响应的。我特别喜欢的是书中对实际应用场景的详尽描述。它不仅仅停留在理论层面，更是结合了许多工业界最前沿的应用案例。比如，书中对工业机器人手臂的运动控制分析，让我看到了伺服系统在多关节协同运动中是如何工作的，每一个关节的精确同步和协调，都离不开背后强大的伺服控制算法。另外，我也对书中关于噪声抑制和抗干扰的章节印象深刻。在实际的工业环境中，电磁干扰和传感器噪声是不可避免的问题，而这本书详细介绍了如何通过滤波、补偿等技术来提高系统的鲁棒性，这对于任何一个实际的工程项目来说都至关重要。我还注意到，书中对一些高级控制策略，如模糊逻辑控制和神经网络控制，也进行了深入的探讨，这为我进一步研究和探索更复杂的控制问题提供了宝贵的思路。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够全面、深入地介绍伺服控制技术的书籍，而《高精度伺服控制系统》恰恰满足了我的需求。这本书的内容非常丰富，涵盖了从基础理论到前沿技术的方方面面。我尤其欣赏书中关于伺服系统性能评估和优化的章节。它详细介绍了各种性能指标的定义和计算方法，如动态响应、稳态精度、抗扰能力、能量效率等，并提供了系统性的优化策略。例如，在讨论提高伺服系统能量效率时，书中介绍了如何通过合理的轨迹规划、电机选型以及能量再生技术来降低能耗，这对于当前追求绿色节能的工业生产来说，具有重要的现实意义。此外，书中还对伺服系统在不同行业领域的应用进行了广泛的介绍，比如在半导体制造设备中的高精度定位、在印刷设备中的同步控制、在新能源汽车驱动系统中的应用等，这些案例让我对伺服控制技术的应用潜力有了更直观的认识。这本书无疑是一本值得反复研读的经典之作。