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譯者序前言及時部分控制的應用原則第1章控制理論簡介311Visual ModelQ仿真環境3111Visual ModelQ的安裝3112正誤表412控制系統4121控制器4122被控機器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6221s是什么7222線性化、時不變性與傳遞函數723傳遞函數舉例8231控制器單元的傳遞函數8232功率變換器的傳遞函數9233物理元件的傳遞函數9234反饋的傳遞函數1024框圖11241組合框11242Mason信號流圖法1225相位與增益13251傳遞函數的相位與增益14252伯德圖：相位、增益與頻率的關系1426性能測量15261指令響應15262穩定性17263與頻率域對應的時間域1827問題18第3章控制系統的調試2031閉合控制回路2032模型的詳細回顧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開環設計法2534穩定裕度25341量化PM與GM26342實驗3A：理解開環設計法26343開環、閉環與階躍響應2835分段調試的步驟29351段一：比例段30352段二：積分段3136被控對象增益的變化31361應對變化的增益3237多(級聯)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章數字控制器中的延遲4041如何采樣4042數字系統中的延遲源40421采樣保持延遲40422計算延遲41423速度估計延遲42424延遲之和4243實驗4A：數字控制中延遲的理解4344選擇采樣時間44441一般系統的激進假設45442基于位置運動系統激進的假設45443適度假設與保守假設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48513雙線性變換4852z域相圖4953混疊5054實驗5A:混疊52541z域中的伯德圖與框圖53542直流增益5355從傳遞函數到算法5356數字系統的函數55561數字積分與微分55562數字微分56563采樣保持58564DAC/ADC：數模相互轉換5957計算延遲的減小6058量化61581極限環與抖動61582偏置與極限環6259問題63第6章四種控制器6461本章中的調試6462比例增益的使用65621P控制65622如何調試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實驗6A～6D7668問題77第7章擾動響應7871擾動7872速度控制器的擾動響應82721擾動的時間域響應83722擾動的頻率域響應8573擾動解耦法86731擾動解耦法的應用87732實驗7B：擾動解耦9074問題92第8章前饋9481基于被控對象的前饋9482前饋與功率變換器97821實驗8B:功率變換器的補償98822增大功率變換器帶寬與前饋補償10083延遲指令信號100831實驗8C：指令通路上的延遲101832實驗8D：功率變換器的補償與指令通路上的延遲102833有前饋時的調試與鉗位10384被控對象與功率變換器運行特性中的變化104841被控對象增益的變化104842功率變換器運行特性的變化10585雙積分被控對象的前饋10686問題106第9章控制系統中的濾波器及實現10891控制系統中的濾波器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實驗9A:模擬濾波器115924雙二階濾波器11593濾波器的實現116931無源模擬濾波器116932有源模擬濾波器116933開關電容濾波器117934IIR數字濾波器117935FIR數字濾波器11894問題119第10章控制系統中的觀測器120101觀測器縱覽1201011觀測器術語1211012創建一個Luenberger觀測器121102實驗10A～10C:用觀測器提高穩定性124103Luenberger觀測器的濾波器形式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觀測器的設計1291041傳感器的估計器設計1291042傳感器的濾波作用1301043被控對象的估計器設計1301044設計觀測器補償器133105觀測器補償器的調試概述1341051步驟1：臨時構建觀測器以供調試1351052步驟2：觀測器補償器穩定性調整1351053步驟3：把觀測器恢復為標準Luenberger結構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時域建模1421131狀態變量1421132建模環境1441133模型1451134時域模型的頻域信息151114問題152第12章非線性特性與時變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更換被控對象1551232最壞條件下的穩定性調試1551233增益調度156124非線性特性十例1571241被控對象的飽和1571242死區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脈沖調制16712410滯環控制器168125問題168第13章模型開發與校驗170131模型開發的七個步驟1701311確定建模目的1701312SI單位制模型1711313系統辨識1721314建立框圖1741315頻域與時域選擇1751316寫出模型方程1751317校驗模型175132從仿真到部署:RCP與HIL1761321RCP技術1761322RCP:移植的中間步驟1761323RCP與并行開發1771324RCP與實時執行1781325LabVIEW中的實時仿真示例1781326硬件在環仿真技術1821327RCP和HIL供貨商183第三部分運 動 控 制第14章編碼器與旋轉變壓器186141精度、分辨率與響應速度187142編碼器188143旋轉變壓器1881431旋轉變壓器信號變換1891432軟件RDC1901433旋轉變壓器誤差與多級旋轉變壓器191144位置分辨率、速度估計與噪聲1911441實驗14A：分辨率噪聲1921442高增益產生大噪聲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周期誤差與轉矩/速度紋波1961461速度紋波1971462轉矩紋波197147實驗14B：周期誤差與轉矩紋波1991471誤差幅值與紋波的關系1991472速度與紋波的關系1991473帶寬與紋波的關系2001474慣量與紋波的關系2001475改變誤差諧波的影響2001476提高旋轉變壓器速度的影響2001477實際速度中的紋波與反饋速度中的紋波之間的關系200148選擇反饋裝置2011481供貨商202149問題203第15章電子伺服電動機與驅動基礎204151驅動器的定義204152伺服系統的定義205153磁學基礎2051531電磁學2071532右手定則2071533形成磁通路207154電子伺服電動機2081541轉矩評定等級2081542旋轉運動與直線運動2091543直線電動機209155永磁有刷電動機2101551生成繞組磁通2101552換相2111553轉矩的產生2111554電角與機械角的關系2111555電動機轉矩常數KT2121556電動機的電氣模型2121557永磁有刷電動機的控制2131558有刷電動機的優點與缺點215156永磁無刷電動機2161561永磁無刷電動機的繞組2161562正弦換相2161563永磁無刷電動機的相位控制2171564永磁無刷電動機的DQ控制2201565DQ磁方程2221566DQ控制與相控制的比較223157永磁無刷電動機的六步控制2241571換相的位置傳感2241572有刷電動機與無刷電動機的比較225158感應電動機與磁阻電動機226159問題226第16章柔性與諧振227161諧振方程228162調諧諧振與慣量減小不穩定性2291621調諧諧振2291622慣量減小不穩定性2311623實驗16A和16B233163整治諧振2331631增大電動機/負載慣量的比值2331632增強傳動剛性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2421712調試P/PI回路2431713P/PI回路中的前饋2451714調試有速度前饋的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調試PI/P回路249173PID位置控制2491731PID位置控制器調試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位置環的指令響應與擾動響應252174位置環的比較2531741定位、速度與電流驅動器配置2531742比較表格2541743雙環位置控制254175位置輪廓發生器2551751梯形分段計算2561752逐點產生2561753S曲線2571754多軸協調259176定位系統的伯德圖2591761采用速度驅動的系統的伯德圖2591762采用電流驅動器的系統的伯德圖260177問題260第18章Luenberger觀測器在運動控制中的應用262181可能從觀測器中獲益的應用2621811性能需求2621812可采用的計算資源2621813位置反饋傳感器2621814運動控制傳感器中的相位滯后263182觀測速度，減小相位滯后2631821消除由簡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使用觀測加速度2741832實驗18E：使用觀測加速度反饋275184問題276第19章運動控制中的快速控制原型技術278191為什么使用RCP2781911用RCP來改進、驗證模型2791912用RCP獲取物理元部件訪問權，并取代模型279192具有硬耦合負載的伺服系統2801921建立系統模型2811922LabVIEW模型和Visual ModelQ模型的比較2821923將LabVIEW模型轉換為RCP控制器2831924驗證RCP控制器284193具有柔性耦合負載的伺服系統2861931在Visual ModelQ中建立系統模型2871932在LabVIEW中建立系統模型2881933轉換LabVIEW模型為RCP系統288附錄291附錄A控制器元件的有源模擬實現291附錄B歐洲框圖符號293附錄C龍格庫塔法295附錄D雙線性變換研究299附錄E數字算法的并行形式300附錄F基本矩陣論302附錄G習題答案303術語中英對照表312參考文獻321后記325