本書以運動控制系統的組成要素為主線，全面系統地介紹了運動控制系統的基本原理、組成和設計方法。其主要內容包括緒論、經典運動控制器技術、智能運動控制器設計、執行器設計與執行器、直流電機控制技術、交流電機控制技術、伺服電機控制技術、運動系統檢測技術，以及運動控制系統應用實例。同時，本書還配有電子課件和書中插圖，讀者可通過華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）免費注冊申請。
班華，華南農業大學教師，國家863項目評審委員會 專家；廣東省科技廳咨詢專家；廣州市科信局科技咨詢專家，曾獲廣東省科技進步三等獎一項；廣東省科技進步二等獎一項；廣東省農業廳科技推廣一等獎一項等。
目 錄
第一篇 運動系統與運動控制器
第1章 緒論 2
1.1 運動控制研究的問題 3
1.1.1 第一類運動系統問題 3
1.1.2 第二類運動系統問題 8
1.2 運動控制系統 9
1.3 運動控制系統術語 10
1.4 運動控制系統的發展歷程與未來發展趨勢 11
1.5 本課程的主要內容和適用對象 13
第2章 經典運動控制器技術 15
2.1 運動控制系統簡介 15
2.1.1 運動控制系統的構成 15
2.1.2 運動控制系統的任務 15
2.2 運動控制器的基本原理 16
2.2.1 運動控制器的構成 16
2.2.2 軌跡生成器 16
2.2.3 插補器 26
2.2.4 控制回路 36
2.3 運動控制器的硬件 37
2.3.1 按照運動控制器核心器件的組成分類 37
2.3.2 按照數據的傳遞形式分類 42
2.4 運動控制器的軟件 44
2.4.1 運動控制器軟件體系 44
2.4.2 運動控制器的開發應用軟件簡介 46
2.5 運動控制器設計要素 49
*2.6 運動控制器實例 49
習題與思考題 51
第3章 智能運動控制器設計 52
3.1 模糊控制技術與模糊控制器 52
3.1.1 模糊控制技術 52
3.1.2 模糊PID控制器及其設計 53
*3.1.3 雙關節機械手 59
3.2 自適應控制技術與自適應運動控制器 63
3.2.1 自適應控制技術 63
3.2.2 自適應運動控制器設計 64
*3.2.3 模糊自適應控制器 68
習題與思考題 70
第二篇 執行器設計與驅動控制技術
第4章 執行器設計與執行器 72
4.1 執行器設計基礎 72
4.2 電動執行部件 77
4.2.1 電動缸 77
4.2.2 電動執行閥 78
*4.3 液壓執行部件 80
4.3.1 液壓缸 80
4.3.2 液壓馬達 81
*4.4 氣動執行部件 82
4.4.1 氣缸 82
4.4.2 氣動馬達 83
4.4.3 控制回路 84
*4.5 新型執行器 85
4.5.1 壓電執行器 85
4.5.2 形狀記憶合金執行器 87
4.5.3 電致聚合體執行器 88
4.5.4 磁致伸縮執行器 89
4.5.5 電、磁流變液體執行器 90
習題與思考題 96
第5章 直流電機控制技術 97
5.1 直流電機調速概述 97
5.1.1 直流電機調速的發展歷程 97
5.1.2 直流電機的調速方法 98
5.1.3 直流電機PWM基本電路 100
5.1.4 直流H型可逆PWM變換器-電機系統的能量回饋 105
5.1.5 直流PWM調速系統的數學模型及機械特性 105
5.1.6 調速系統性能指標 106
5.1.7 開環調速系統的機械特性及性能指標 107
5.2 閉環調速系統與調速控制器 109
5.2.1 閉環調速系統 109
5.2.2 控制器設計 121
*5.2.3 工程方法—典型系統問題 129
5.2.4 直流電機調速系統控制器的數字仿真 136
習題與思考題 143
第6章 交流電機控制技術 146
6.1 交流電機調速系統基本理論 146
6.1.1 研究交流電機解耦問題的必要性 146
6.1.2 交流電機模型 146
6.1.3 交流電機解耦分析 151
*6.1.4 交流電機在兩相（?, ?）靜止坐標系下的數學模型 153
*6.1.5 交流電機在兩相（d, q）旋轉坐標系下的數學模型 154
*6.1.6 交流電機在兩相（M, T）旋轉坐標系下的數學模型 154
6.2 標量控制 155
6.2.1 電壓頻率協調控制的變頻調速系統 156
*6.2.2 可控轉差頻率控制的變頻調速系統 158
6.3 矢量控制 159
6.3.1 矢量控制概述 159
6.3.2 磁通開環轉差型矢量控制系統 161
*6.3.3 轉子磁通觀測模型 162
*6.3.4 速度、磁通閉環控制的矢量控制系統 163
6.4 直接轉矩控制 163
6.5 變頻器 167
習題與思考題 173
第7章 伺服電機控制技術 175
7.1 伺服控制系統概述 175
*7.2 伺服控制系統的數學模型 176
7.2.1 直流伺服控制系統的數學模型 176
7.2.2 交流伺服控制系統的數學模型 178
*7.3 永磁同步電機交流伺服控制 179
*7.4 伺服控制系統的設計 183
7.4.1 單環位置伺服控制系統設計 183
7.4.2 雙環伺服控制系統設計 186
7.4.3 三環伺服控制系統設計 188
7.4.4 PMSM伺服控制系統設計 189
7.5 標準商用伺服驅動器應用簡介 192
習題與思考題 205
第三篇 運動感知技術
第8章 運動系統檢測技術 208
8.1 距離檢測 208
8.1.1 激光雷達 208
8.1.2 毫米波雷達和超聲波雷達 209
8.1.3 攝像機（圖像傳感器） 210
8.2 直線位移檢測 210
8.2.1 光柵 210
*8.2.2 感應同步器 213
8.2.3 磁柵式傳感器 215
8.3 角位移檢測 219
*8.3.1 旋轉變壓器 219
8.3.2 光電編碼器 220
8.4 速度、加速度檢測 222
*8.4.1 直流測速發電機 222
8.4.2 光電式速度傳感器 223
8.4.3 加速度傳感器 224
8.5 力、力矩檢測 225
8.5.1 測力傳感器 225
8.5.2 壓力傳感器 226
8.5.3 力矩傳感器 228
*8.5.4 力與力矩復合傳感器 228
習題與思考題 230
第四篇 運動系統應用實例
第9章 運動控制系統應用實例 233
9.1 無人駕駛汽車 233
9.2 高速電子鋸 236
9.3 胡蘿卜汁的灌裝 239
*9.4 點膠機 244
*9.5 包裝生產線 248
*9.6 纏繞生產線 252
*9.7 恒壓供水系統 254
參考文獻 259
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