运动控制实验教程(配光盘)(全国高等学校自动化专业系列教材) 綦慧,杨玉珍 9787302 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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綦慧，杨玉珍 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302219705

商品编码：29299549373

包装：平装

出版时间：2010-06-01

基本信息

书名：运动控制实验教程(配光盘)(全国高等学校自动化专业系列教材)

定价：25.00元

作者：綦慧,杨玉珍

出版社：清华大学出版社

出版日期：2010-06-01

ISBN：9787302219705

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.499kg

编辑推荐

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内容提要

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本书以培养学生自主设计能力、综合实验能力、创新意识和创新能力为主导教学思想，不局限于某种实验装置。在具有可变直流电源（相控整流、PWM主电路）、交直交供电逆变电路等实验设施的基础上，以运算放大器等器件作为模拟量控制的载体，以DSP、工控机、PLC等作为数字控制的载体，构建各类实验系统。重点介绍实验原理、系统的设计实现方法和具体实验方法。
　　本书包括模拟控制和数字控制两部分。其中模拟控制实验系统主要是基于理论教学的原理性、验证性实验； 数字控制实验系统则以计算机为工具，引入先进的控制技术，拓展设计性、综合性实验。 模拟量控制系统中，重点介绍系统各环节特性的测试方法、开环与闭环系统的调试方法、系统稳态特性与动态特性的测试方法； 数字控制系统中详细介绍各类数字控制实验系统的实现原理，提供了数字控制的设计思路与方法，以此作为数字控制运动控制系统自主设计实验内容的参考与借鉴。
　　本书可作为普通高等院校自动化类专业本科生实验教学的教材，也可作为研究生及相关科研人员的参考书。

目录

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章　运动控制系统实验概述
　1.1　运动控制实验分类
　1.2　运动控制实验研究方法
　1.3　运动控制系统实验平台建设
　1.4　运动控制系统实验中的共性问题
第2章　直流调速系统各环节特性及参数测定
　2.1　实验目的
　2.2　实验原理
　　2.2.1　直流电动机原理及参数测定
　　2.2.2　电力电子变换器的工作参数测定
　　2.2.3　功率控制环节的工作特性测定
　2.3　实验内容
　2.4　实验器材
　2.5　实验方案及方法
　　2.5.1　直流电动机的参数及工作特性测定
　　2.5.2　功率主电路参数及工作特性测定
　　2.5.3　控制环节的工作特性测定
　2.6　实验报告
　2.7　注意事项
第3章　转速单闭环直流调速系统实验
　3.1　实验目的
　3.2　实验原理
　　3.2.1　转速单闭环直流调速系统的组成及工作原理
　　3.2.2　转速单闭环直流调速系统的特性
　　3.2.3　电流截止负反馈环节
　3.3　实验内容
　3.4　实验器材
　3.5　实验方案及方法
　　3.5.1　转速单闭环实验系统构建及单元环节测定
　　3.5.2　直流调速开环系统机械特性测定
　　3.5.3　转速单闭环直流调速系统静特性测定
　　3.5.4　电流截止负反馈环节整定与下垂特性测定
　　3.5.5　转速单闭环直流调速系统起动过程动态特性观测
　3.6　实验报告
　3.7　注意事项
第4章　转速、电流双闭环不可逆直流调速系统实验
　4.1　实验目的
　4.2　实验原理
　　4.2.1　转速、电流双闭环直流调速系统的组成及工作原理
　　4.2.2　双闭环直流调速系统的动态特性及性能指标
　　4.2.3　双闭环直流调速系统各调节器的工程设计
　4.3　实验内容
　4.4　实验器材
　4.5　实验方案及方法
　　4.5.1　双闭环直流调速系统的实验系统构建及单元环节测定
　　4.5.2　开环直流调速系统机械特性测定
　　4.5.3　转速、电流双闭环调速系统调试
　　4.5.4　转速、电流双闭环调速系统静特性测定
　　4.5.5　转速、电流双闭环调速系统动态特性测定
　4.6　实验报告
　4.7　注意事项
第5章　转速、电流双闭环直流脉宽可逆调速系统实验
　5.1　实验目的
　5.2　实验原理
　　5.2.1　转速、电流双闭环直流脉宽调速系统的组成及工作原理
　　5.2.2　可逆直流调速系统的工作特性
　5.3　实验内容
　5.4　实验器材
　5.5　实验方案及方法
　　5.5.1　单元环节测定
　　5.5.2　直流PWM开环调速系统机械特性测定
　　5.5.3　直流PWM调速系统闭环调试及可逆运行动态波形测试
　　5.5.4　直流PWM调速系统静特性测试
　5.6　实验报告
　5.7　注意事项
第6章　直流调速系统的数字仿真
第7章　直流调速系统的数字控制
第8章　转速开环异步电动机变压变频调速系统实验
第9章　异步电动机矢量控制系统实验
0章　异步电动机直接转矩控制变频调速系统实验
1章　永磁同步电动机自控变频调速系统实验
参考文献
附录

作者介绍

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文摘

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序言

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《运动控制系统设计与实践》 一、本书概述 本书旨在为读者提供一个全面且深入的运动控制系统设计与实践的知识框架。不同于市面上已有的基础理论书籍，本书将重点放在将理论知识转化为实际应用，通过详细的案例分析、关键技术解读以及工程实践指南，帮助读者掌握现代运动控制系统的开发流程和核心技能。本书内容涵盖了从系统需求分析、控制器选型与设计、硬件平台搭建、软件开发到系统集成与调试的全过程，力求为读者提供一条清晰、实用的学习路径，使其能够独立或协同完成复杂的运动控制项目。 本书特别强调了理论与实践的紧密结合。在每一章节中，都将深入剖析相关概念的工程实现细节，并通过具体的应用场景进行阐述。读者不仅能理解“为什么”，更能掌握“怎么做”。本书还关注运动控制领域的前沿发展和行业趋势，适时融入最新的技术理念和工程实践经验，确保内容的时效性和前瞻性。 二、目标读者 本书的目标读者群体广泛，包括但不限于： 高等学校自动化、电气工程、机械工程、测控技术等相关专业的本科生和研究生： 为学生提供扎实的运动控制理论基础，并辅以丰富的实践指导，为毕业设计、课程设计以及未来进入该领域的研究或工作打下坚实的基础。 工业界从事运动控制系统开发、集成、维护的工程师： 为一线工程师提供解决实际工程问题的思路和方法，帮助其更新知识体系，掌握新的技术工具，提升工作效率和系统性能。 对运动控制技术感兴趣的研发人员和技术爱好者： 为读者提供一个系统学习和深入了解运动控制技术的平台，使其能够逐步掌握从理论到实践的全方位技能。 项目经理和技术管理人员： 帮助理解运动控制项目的技术要点、风险评估和项目管理的关键环节，从而更好地指导项目团队。 三、本书特色与亮点 1. 强调工程化思维与实践导向： 本书将工程实现的细节置于核心位置，力求将抽象的理论概念具象化。例如，在讨论PID控制器设计时，不会仅限于理论公式，而是会深入讲解不同整定方法的工程实现、参数辨识的实际操作、以及在实际系统中的性能表现和局限性。 2. 丰富且贴近实际的案例分析： 书中将精心挑选多个典型工业应用案例，如伺服电机的位置、速度、力矩控制，机器人关节的协同运动，数控机床的精密插补，以及自动化生产线上的物料搬运等。每个案例都将从系统需求分析、方案设计、关键技术选型、具体实现步骤到最终调试优化的完整过程进行剖析。 3. 系统性的技术讲解与深度挖掘： 本书不会浅尝辄止，而是对运动控制的关键技术进行系统性的讲解和深度挖掘。例如，在讲解模型预测控制（MPC）时，会详细阐述其基本原理、数学模型建立、优化问题求解方法，以及在特定应用场景下的优势和挑战。 4. 关注硬件平台与软件开发： 运动控制系统的性能很大程度上取决于硬件平台的选择和软件的实现。本书将对常用的硬件平台（如PLC、DCS、嵌入式控制器、FPGA等）进行介绍和比较，并讨论在不同平台上进行运动控制算法实现的策略和注意事项。同时，也会涉及常见的运动控制编程语言和开发工具。 5. 系统集成与调试优化指南： 系统的成功上线离不开有效的系统集成和调试。本书将提供详细的系统集成流程指导，并重点讲解在实际调试过程中可能遇到的各种问题及其解决方案，包括信号干扰、参数不匹配、死区补偿、抗饱和处理等，帮助读者快速定位并解决问题，优化系统性能。 6. 前沿技术与未来趋势探讨： 除了经典理论和技术，本书还会适时引入运动控制领域的一些前沿技术，如基于深度学习的自适应控制、模糊控制、机器人动力学控制、虚拟仿真技术在运动控制中的应用等，并对该领域的未来发展趋势进行展望。 7. 条理清晰，循序渐进： 本书内容组织结构合理，逻辑清晰，语言严谨但不失通俗易懂。从基础概念入手，逐步深入到复杂系统设计，确保不同基础的读者都能有所收获。 四、本书主要内容框架（详细介绍） 第一篇：运动控制系统基础与建模 第一章：运动控制系统概述 运动控制的定义、重要性与应用领域。 运动控制系统的基本组成：感知、决策、执行。 典型运动控制系统架构介绍（开环、闭环、串级控制等）。 运动控制系统的发展历程与未来趋势。 第二章：被控对象的数学建模 运动控制系统常见被控对象（电机、机械臂、AGV等）的物理特性分析。 线性系统建模方法：传递函数、状态空间方程。 非线性系统建模方法：泰勒级数展开、分段线性模型、神经网络模型。 模型参数辨识技术：实验法、系统辨识算法。 模型的简化与近似处理在工程中的应用。 第三章：运动控制中的常用传感器与执行器 传感器： 编码器（增量式、绝对式）、测速发电机、力矩传感器、视觉传感器、惯性测量单元（IMU）等。传感器的工作原理、选型原则、安装与连接注意事项。 执行器： 直流电机、交流电机（同步、异步）、步进电机、伺服电机、液压/气动执行器等。执行器的工作原理、性能指标、驱动方式、选型依据。 传感器与执行器的接口技术及信号处理。 第二篇：运动控制系统设计与实现 第四章：经典PID控制器设计与实现 PID控制器原理：比例、积分、微分项的作用与影响。 PID控制器整定方法：手动整定法、Ziegler-Nichols法、频率响应法、模型参考自适应法。 PID控制器在实际系统中的工程实现：采样周期选择、输出限幅、抗积分饱和、微分先行。 PID参数自整定技术。 PID控制器在不同应用场景下的优化策略。 第五章：伺服控制系统设计 伺服电机控制原理（位置、速度、力矩）。 伺服驱动器的功能与接口。 伺服参数的优化与调试：增益裕度、相位裕度、带宽。 伺服控制中的共振抑制与抗干扰技术。 多轴伺服同步控制。 第六章：先进运动控制技术 模型预测控制（MPC）： 原理、模型构建、优化求解、应用优势与局限。 模糊控制： 模糊逻辑原理、模糊化、模糊推理、解模糊。 自适应控制： 基本原理、自适应律设计、常见自适应算法。 鲁棒控制： 考虑系统不确定性的控制策略。 变结构控制（滑模控制）： 原理、滑模面设计、趋近律。 其他先进控制方法简介（如神经网络控制、强化学习控制等）。 第七章：运动轨迹规划与插补 运动轨迹规划的基本概念：路径、轨迹、速度轮廓。 多项式插值法（线性、三次样条）。 S形加减速算法。 直线、圆弧插补算法。 高阶运动插补技术（如五次样条）。 数控机床（CNC）运动控制中的插补技术。 第三篇：运动控制系统集成与实践 第八章：运动控制硬件平台选择与配置 工业PC (IPC) 与运动控制卡： 架构、性能、编程接口。 可编程逻辑控制器 (PLC) 与运动控制器： 功能比较、运动控制指令集（如G代码、M代码）。 嵌入式系统在运动控制中的应用： 微控制器（MCU）、DSP、FPGA。 专用运动控制器： 架构、优势与应用。 硬件选型原则与系统配置。 第九章：运动控制软件开发与编程 实时操作系统 (RTOS) 的作用： 任务调度、中断处理、同步与通信。 常用的运动控制编程语言与框架： IEC 61131-3标准（Ladder Diagram, Structured Text, Function Block Diagram等）、C/C++、Python。 运动控制库与API： 厂商提供的驱动库、运动控制算法库。 人机界面 (HMI) 设计： 交互设计、数据显示、参数设置。 上位机软件开发： 数据采集、监控、远程控制。 第十章：系统集成与调试 系统集成流程： 硬件连接、软件配置、通信协议设置。 调试工具与方法： 示波器、逻辑分析仪、在线调试器、仿真软件。 常见调试问题与对策： 传感器信号异常处理。 执行器响应不符预期。 控制器参数整定困难。 系统振动与稳定性问题。 通信故障排除。 死区、饱和、滞后补偿。 系统性能测试与验证： 精度、速度、动态响应、稳定性、可靠性。 第十一章：实际应用案例分析 案例一： 机器人末端执行器精确轨迹控制。 案例二： AGV（自动导引车）的路径规划与协同避障。 案例三： 数控机床的高速高精度加工控制。 案例四： 自动化生产线上的高精度装配与检测。 案例五： 伺服系统在特定工业设备（如印刷机、包装机）中的应用。 第四篇：运动控制技术的扩展与展望 第十二章：运动控制中的故障诊断与安全 常见运动控制系统故障分析。 故障诊断技术：基于模型的诊断、基于信号的处理、基于机器学习的诊断。 运动控制系统的安全设计原则：安全编码、硬件冗余、安全PLC。 功能安全标准（如IEC 61508, ISO 13849）在运动控制中的应用。 第十三章：运动控制的未来发展趋势 工业4.0与智能制造对运动控制的要求。 物联网（IoT）与边缘计算在运动控制中的融合。 大数据分析与人工智能在运动控制中的应用。 虚拟调试与数字孪生技术。 新型执行器与驱动技术。 五、总结 《运动控制系统设计与实践》是一本集理论讲解、技术剖析、工程实践、案例分析于一体的专业书籍。本书致力于为读者构建一个清晰、完整、可操作的运动控制知识体系，帮助读者从理论走向实践，从概念走向应用，成为一名合格的运动控制工程师。通过本书的学习，读者将能够更自信地应对运动控制领域的各类挑战，为推动自动化技术的发展做出贡献。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对运动控制领域充满好奇心的初学者，我一直在寻找一本能够引导我入门的优质教材。偶然间翻阅了这本《运动控制实验教程》，我感觉像是找到了宝藏。这本书的语言风格非常亲切，不像一些学术著作那样冷冰冰，而是充满了教学的热情。作者在讲解每一个概念时，都会从最基本、最容易理解的角度出发，然后逐步引导我们深入。例如，在介绍伺服电机的工作原理时，它就从简单的直流电机开始讲起，然后逐步过渡到更复杂的交流伺服和步进电机，这样的讲解方式让我能够轻松理解其内在逻辑。实验部分的设计更是贴合实际，许多实验都取材于工业生产中的典型应用场景，这让我对运动控制技术的实际价值有了更直观的认识。光盘里的资源也非常丰富，不仅有实验所需的软件，还有详细的操作指南，甚至是一些常见问题的解答，这对于初学者来说，简直是保姆级的指导。我感觉这本书的学习曲线非常平缓，让我能够充满信心地去探索运动控制的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书我真的太惊喜了！作为一名自动化专业的学生，运动控制一直是我学习的重点也是难点，市面上相关的教材和参考书不少，但总觉得有些理论讲得过于抽象，或者实验部分不够贴近实际。这次拿到《运动控制实验教程》，翻开第一页我就被深深吸引了。作者们在理论阐述上非常有条理，将复杂的概念一一拆解，用通俗易懂的语言来解释，并且结合了大量的实例，让我在阅读过程中不再感到枯燥。更让我赞叹的是，这本书配有光盘，这简直是如虎添翼！光盘里的内容不仅包含了大量的仿真案例，还有一些实际操作的视频演示，这对于我这样动手能力相对较弱的学生来说，是极大的福音。我迫不及待地想要跟着光盘里的指导，一步一步地完成实验，将理论知识转化为实践技能。这本书的排版也很精美，图文并茂，阅读体验非常舒适，感觉完全是为了我们学生的需求量身打造的。我非常期待通过这本书，在运动控制领域打下坚实的基础，为我未来的学习和职业发展做好充分的准备。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在内容编排和深度上都给我留下了深刻的印象。作为一本面向全国高等学校自动化专业的系列教材，它显然在学术严谨性上有着很高的要求，但同时又没有失去实践的可行性。我特别喜欢其中关于PID控制算法的讲解，它不仅仅是给出了公式和理论，而是深入剖析了PID参数整定的方法，并提供了几种常见的优化策略。在实验部分，作者们更是煞费苦心地设计了多个递进式的实验项目，从基础的开环控制到闭环系统的稳定性分析，再到高级的模糊控制和自适应控制，层层深入，让学习者能够循序渐进地掌握运动控制的核心技术。我尤其欣赏的是，书中在介绍每个实验项目时，都详细列出了实验目的、实验原理、实验设备要求、实验步骤以及实验数据处理方法，这使得我们在进行实验时能够做到心中有数，避免不必要的摸索和浪费。光盘中的仿真软件也十分强大，能够模拟出不同工况下的系统表现，帮助我们提前预判和分析问题。这本书绝对是运动控制领域一本不可多得的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在深入研究运动控制这门学科，并有幸接触到了《运动控制实验教程》。这本书让我对运动控制有了全新的认识，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本能够启发思考的指南。书中对于运动控制系统的设计理念和优化方法进行了深入的探讨，让我明白了一个优秀的运动控制系统是如何在性能、稳定性和经济性之间取得平衡的。我特别喜欢书中关于鲁棒控制和自适应控制的章节，这些先进的控制理论在实际应用中往往至关重要，而本书的讲解清晰明了，并且给出了相应的实验验证，这让我能够真正理解其精髓。光盘中的一些案例研究，更是让我看到了运动控制技术在航空航天、机器人、精密制造等领域的广泛应用，极大地激发了我对这个领域的热情。这本书的价值，不仅仅体现在其理论知识的传授，更在于它能够帮助读者建立起对运动控制的宏观认知和系统思维。我已经迫不及待想要将学到的知识应用到我的实际项目中了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和实践指导性达到了一个非常平衡的状态，这在我接触过的同类教材中是比较少见的。作者在讲解运动控制理论时，并没有回避其复杂性，而是通过精巧的类比和形象化的图示，将复杂的数学模型和控制算法变得易于理解。我尤其欣赏书中关于模型辨识和参数估计的部分，这通常是运动控制实践中最具挑战性的环节之一，而本书提供了清晰的步骤和可行的方案。更难能可贵的是，书中提供的实验项目都具有很强的针对性，并且充分考虑到了实验的安全性、经济性和可操作性。光盘里的仿真平台是我认为本书最大的亮点之一，它能够高度还原真实系统的动态行为，让我们可以在虚拟环境中反复调试和优化控制策略，大大降低了实际操作的风险和成本。通过这些实验，我不仅巩固了理论知识，更重要的是培养了解决实际工程问题的能力。这是一本真正能够将理论与实践紧密结合的优秀教材。