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譯者序前言及時(shí)部分控制的應(yīng)用原則第1章控制理論簡(jiǎn)介311Visual ModelQ仿真環(huán)境3111Visual ModelQ的安裝3112正誤表412控制系統(tǒng)4121控制器4122被控機(jī)器413控制工程師5第2章頻率域研究法621拉普拉斯變換622傳遞函數(shù)6221s是什么7222線性化、時(shí)不變性與傳遞函數(shù)723傳遞函數(shù)舉例8231控制器單元的傳遞函數(shù)8232功率變換器的傳遞函數(shù)9233物理元件的傳遞函數(shù)9234反饋的傳遞函數(shù)1024框圖11241組合框11242Mason信號(hào)流圖法1225相位與增益13251傳遞函數(shù)的相位與增益14252伯德圖：相位、增益與頻率的關(guān)系1426性能測(cè)量15261指令響應(yīng)15262穩(wěn)定性17263與頻率域?qū)?yīng)的時(shí)間域1827問題18第3章控制系統(tǒng)的調(diào)試2031閉合控制回路2032模型的詳細(xì)回顧22321積分器22322功率變換器23323PI控制律23324反饋濾波器2433開環(huán)設(shè)計(jì)法2534穩(wěn)定裕度25341量化PM與GM26342實(shí)驗(yàn)3A：理解開環(huán)設(shè)計(jì)法26343開環(huán)、閉環(huán)與階躍響應(yīng)2835分段調(diào)試的步驟29351段一：比例段30352段二：積分段3136被控對(duì)象增益的變化31361應(yīng)對(duì)變化的增益3237多(級(jí)聯(lián))控制回路3338功率變換器飽和與同步3339相位與增益圖36310問題38第4章數(shù)字控制器中的延遲4041如何采樣4042數(shù)字系統(tǒng)中的延遲源40421采樣保持延遲40422計(jì)算延遲41423速度估計(jì)延遲42424延遲之和4243實(shí)驗(yàn)4A：數(shù)字控制中延遲的理解4344選擇采樣時(shí)間44441一般系統(tǒng)的激進(jìn)假設(shè)45442基于位置運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)激進(jìn)的假設(shè)45443適度假設(shè)與保守假設(shè)4545問題46第5章z域研究法4851z域初步48511z的定義48512z域傳遞函數(shù)48513雙線性變換4852z域相圖4953混疊5054實(shí)驗(yàn)5A:混疊52541z域中的伯德圖與框圖53542直流增益5355從傳遞函數(shù)到算法5356數(shù)字系統(tǒng)的函數(shù)55561數(shù)字積分與微分55562數(shù)字微分56563采樣保持58564DAC/ADC：數(shù)模相互轉(zhuǎn)換5957計(jì)算延遲的減小6058量化61581極限環(huán)與抖動(dòng)61582偏置與極限環(huán)6259問題63第6章四種控制器6461本章中的調(diào)試6462比例增益的使用65621P控制65622如何調(diào)試P控制器6563積分增益的使用67631PI控制67632如何調(diào)試PI控制器68633模擬PI控制6964微分增益的使用70641PID控制70642如何調(diào)試PID控制器70643噪聲與微分增益72644ZieglerNichols法72645PID控制中的流行術(shù)語73646PID的模擬替代方法：超前滯后7365PD控制7466選擇控制器7667實(shí)驗(yàn)6A～6D7668問題77第7章擾動(dòng)響應(yīng)7871擾動(dòng)7872速度控制器的擾動(dòng)響應(yīng)82721擾動(dòng)的時(shí)間域響應(yīng)83722擾動(dòng)的頻率域響應(yīng)8573擾動(dòng)解耦法86731擾動(dòng)解耦法的應(yīng)用87732實(shí)驗(yàn)7B：擾動(dòng)解耦9074問題92第8章前饋9481基于被控對(duì)象的前饋9482前饋與功率變換器97821實(shí)驗(yàn)8B:功率變換器的補(bǔ)償98822增大功率變換器帶寬與前饋補(bǔ)償10083延遲指令信號(hào)100831實(shí)驗(yàn)8C：指令通路上的延遲101832實(shí)驗(yàn)8D：功率變換器的補(bǔ)償與指令通路上的延遲102833有前饋時(shí)的調(diào)試與鉗位10384被控對(duì)象與功率變換器運(yùn)行特性中的變化104841被控對(duì)象增益的變化104842功率變換器運(yùn)行特性的變化10585雙積分被控對(duì)象的前饋10686問題106第9章控制系統(tǒng)中的濾波器及實(shí)現(xiàn)10891控制系統(tǒng)中的濾波器108911控制器中的濾波器108912功率變換器中的濾波器110913反饋中的濾波器11092濾波器的通帶110921低通濾波器111922陷波濾波器114923實(shí)驗(yàn)9A:模擬濾波器115924雙二階濾波器11593濾波器的實(shí)現(xiàn)116931無源模擬濾波器116932有源模擬濾波器116933開關(guān)電容濾波器117934IIR數(shù)字濾波器117935FIR數(shù)字濾波器11894問題119第10章控制系統(tǒng)中的觀測(cè)器120101觀測(cè)器縱覽1201011觀測(cè)器術(shù)語1211012創(chuàng)建一個(gè)Luenberger觀測(cè)器121102實(shí)驗(yàn)10A～10C:用觀測(cè)器提高穩(wěn)定性124103Luenberger觀測(cè)器的濾波器形式1261031低通與高通濾波器1281032濾波器形式的框圖1281033回路形式與濾波器形式的比較128104Luenberger觀測(cè)器的設(shè)計(jì)1291041傳感器的估計(jì)器設(shè)計(jì)1291042傳感器的濾波作用1301043被控對(duì)象的估計(jì)器設(shè)計(jì)1301044設(shè)計(jì)觀測(cè)器補(bǔ)償器133105觀測(cè)器補(bǔ)償器的調(diào)試概述1341051步驟1：臨時(shí)構(gòu)建觀測(cè)器以供調(diào)試1351052步驟2：觀測(cè)器補(bǔ)償器穩(wěn)定性調(diào)整1351053步驟3：把觀測(cè)器恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)Luenberger結(jié)構(gòu)138106問題138第二部分建模第11章建模入門140111什么是模型140112頻域建模140113時(shí)域建模1421131狀態(tài)變量1421132建模環(huán)境1441133模型1451134時(shí)域模型的頻域信息151114問題152第12章非線性特性與時(shí)變153121LTI與非LTI153122非LTI特性1531221慢變化1531222快變化154123非線性特性處理1541231更換被控對(duì)象1551232最壞條件下的穩(wěn)定性調(diào)試1551233增益調(diào)度156124非線性特性十例1571241被控對(duì)象的飽和1571242死區(qū)1581243逆向漂移1591244視在慣量的變化1611245摩擦力1611246量化1641247確定的反饋誤差1641248功率變換器飽和1651249脈沖調(diào)制16712410滯環(huán)控制器168125問題168第13章模型開發(fā)與校驗(yàn)170131模型開發(fā)的七個(gè)步驟1701311確定建模目的1701312SI單位制模型1711313系統(tǒng)辨識(shí)1721314建立框圖1741315頻域與時(shí)域選擇1751316寫出模型方程1751317校驗(yàn)?zāi)Ｐ?75132從仿真到部署:RCP與HIL1761321RCP技術(shù)1761322RCP:移植的中間步驟1761323RCP與并行開發(fā)1771324RCP與實(shí)時(shí)執(zhí)行1781325LabVIEW中的實(shí)時(shí)仿真示例1781326硬件在環(huán)仿真技術(shù)1821327RCP和HIL供貨商183第三部分運(yùn) 動(dòng) 控 制第14章編碼器與旋轉(zhuǎn)變壓器186141精度、分辨率與響應(yīng)速度187142編碼器188143旋轉(zhuǎn)變壓器1881431旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)變換1891432軟件RDC1901433旋轉(zhuǎn)變壓器誤差與多級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器191144位置分辨率、速度估計(jì)與噪聲1911441實(shí)驗(yàn)14A：分辨率噪聲1921442高增益產(chǎn)生大噪聲1931443噪聲濾除193145提高分辨率的選擇方法19414511/T插值法1941452正弦編碼器195146周期誤差與轉(zhuǎn)矩/速度紋波1961461速度紋波1971462轉(zhuǎn)矩紋波197147實(shí)驗(yàn)14B：周期誤差與轉(zhuǎn)矩紋波1991471誤差幅值與紋波的關(guān)系1991472速度與紋波的關(guān)系1991473帶寬與紋波的關(guān)系2001474慣量與紋波的關(guān)系2001475改變誤差諧波的影響2001476提高旋轉(zhuǎn)變壓器速度的影響2001477實(shí)際速度中的紋波與反饋速度中的紋波之間的關(guān)系200148選擇反饋裝置2011481供貨商202149問題203第15章電子伺服電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)204151驅(qū)動(dòng)器的定義204152伺服系統(tǒng)的定義205153磁學(xué)基礎(chǔ)2051531電磁學(xué)2071532右手定則2071533形成磁通路207154電子伺服電動(dòng)機(jī)2081541轉(zhuǎn)矩評(píng)定等級(jí)2081542旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)2091543直線電動(dòng)機(jī)209155永磁有刷電動(dòng)機(jī)2101551生成繞組磁通2101552換相2111553轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生2111554電角與機(jī)械角的關(guān)系2111555電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)KT2121556電動(dòng)機(jī)的電氣模型2121557永磁有刷電動(dòng)機(jī)的控制2131558有刷電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)215156永磁無刷電動(dòng)機(jī)2161561永磁無刷電動(dòng)機(jī)的繞組2161562正弦換相2161563永磁無刷電動(dòng)機(jī)的相位控制2171564永磁無刷電動(dòng)機(jī)的DQ控制2201565DQ磁方程2221566DQ控制與相控制的比較223157永磁無刷電動(dòng)機(jī)的六步控制2241571換相的位置傳感2241572有刷電動(dòng)機(jī)與無刷電動(dòng)機(jī)的比較225158感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與磁阻電動(dòng)機(jī)226159問題226第16章柔性與諧振227161諧振方程228162調(diào)諧諧振與慣量減小不穩(wěn)定性2291621調(diào)諧諧振2291622慣量減小不穩(wěn)定性2311623實(shí)驗(yàn)16A和16B233163整治諧振2331631增大電動(dòng)機(jī)/負(fù)載慣量的比值2331632增強(qiáng)傳動(dòng)剛性2351633增大阻尼2371634濾波器238164問題239第17章位置控制回路241171P/PI位置控制2411711P/PI傳遞函數(shù)2421712調(diào)試P/PI回路2431713P/PI回路中的前饋2451714調(diào)試有速度前饋的P/PI回路2451715P/PI回路中的加速度前饋2461716調(diào)試具有加速度/速度前饋的P/PI回路247172PI/P位置控制2481721調(diào)試PI/P回路249173PID位置控制2491731PID位置控制器調(diào)試2501732速度前饋與PID位置控制器2511733加速度前饋與PID位置控制器2511734PID位置環(huán)的指令響應(yīng)與擾動(dòng)響應(yīng)252174位置環(huán)的比較2531741定位、速度與電流驅(qū)動(dòng)器配置2531742比較表格2541743雙環(huán)位置控制254175位置輪廓發(fā)生器2551751梯形分段計(jì)算2561752逐點(diǎn)產(chǎn)生2561753S曲線2571754多軸協(xié)調(diào)259176定位系統(tǒng)的伯德圖2591761采用速度驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)的伯德圖2591762采用電流驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)的伯德圖260177問題260第18章Luenberger觀測(cè)器在運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用262181可能從觀測(cè)器中獲益的應(yīng)用2621811性能需求2621812可采用的計(jì)算資源2621813位置反饋傳感器2621814運(yùn)動(dòng)控制傳感器中的相位滯后263182觀測(cè)速度，減小相位滯后2631821消除由簡(jiǎn)單差分引入的相位滯后2631822消除變換引起的相位滯后269183加速度反饋2731831使用觀測(cè)加速度2741832實(shí)驗(yàn)18E：使用觀測(cè)加速度反饋275184問題276第19章運(yùn)動(dòng)控制中的快速控制原型技術(shù)278191為什么使用RCP2781911用RCP來改進(jìn)、驗(yàn)證模型2791912用RCP獲取物理元部件訪問權(quán)，并取代模型279192具有硬耦合負(fù)載的伺服系統(tǒng)2801921建立系統(tǒng)模型2811922LabVIEW模型和Visual ModelQ模型的比較2821923將LabVIEW模型轉(zhuǎn)換為RCP控制器2831924驗(yàn)證RCP控制器284193具有柔性耦合負(fù)載的伺服系統(tǒng)2861931在Visual ModelQ中建立系統(tǒng)模型2871932在LabVIEW中建立系統(tǒng)模型2881933轉(zhuǎn)換LabVIEW模型為RCP系統(tǒng)288附錄291附錄A控制器元件的有源模擬實(shí)現(xiàn)291附錄B歐洲框圖符號(hào)293附錄C龍格庫塔法295附錄D雙線性變換研究299附錄E數(shù)字算法的并行形式300附錄F基本矩陣論302附錄G習(xí)題答案303術(shù)語中英對(duì)照表312參考文獻(xiàn)321后記325