运动控制系统

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出版者:清华大学出版社
作者:阮毅
出品人:
页数:303
译者:
出版时间:2006-9
价格:29.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302132189
丛书系列:
图书标签:
  • 运动控制
  • 大学教材
  • 电机控制
  • 电力拖动
  • 阮毅
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具体描述

阮毅、陈维钧主编的《运动控制系统》按照《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会制定的要求编写,适用于高等院校自动化专业以及电气工程与自动化、电气工程及其自动化专业本科“运动控制系统”课程,也可供电力电子与电力传动研究生和从事运动控制系统的工程技术人员参考。

本书共3篇7章,内容涵盖:可控电源一电动机系统的特殊问题及机械特性,开环调速系统的性能指标,交、直流调速系统及伺服系统的工作原理、系统结构,静态和动态性能指标及分析方法,反馈控制的基本特点,调节器结构及参数的设计方法,控制系统的实现,计算机仿真软件在运动控制系统中的应用等。本书以控制规律为主线,按照从直流到交流、从开环到闭环、从调速到伺服循序渐进的原则编写。

《运动控制系统》反映了技术进步与发展的4个特征:全控型电力电子器件取代半控型器件,变换技术由相位控制转变成脉宽调制;模拟电子控制基本上让位于计算机数字控制;交流运动控制系统逐步取代直流运动控制系统;计算机仿真与辅助设计逐步融人运动控制系统的性能分析与设计中。

机械之舞:现代驱动技术与精密运动的艺术 一、 绪论:无声的革命——现代制造的脉络与动力 在人类文明的演进史上,对“运动”的掌控始终是衡量技术水平的核心标尺。从蒸汽机的粗犷轰鸣到工业机器人手臂的优雅伸展,每一次效率的飞跃,都源于对动力传输与精确控制的深刻理解。本书《机械之舞:现代驱动技术与精密运动的艺术》,旨在全面、深入地剖析当代工业和高精度应用领域中,驱动系统从理论构建到实际实施的完整技术链条,尤其侧重于那些不涉及复杂闭环反馈控制策略的、纯粹的物理机制、执行器设计与基础电气/流体动力学的精妙结合。 本书不关注系统级的算法优化,如PID参数整定、自适应控制或模型预测控制(MPC)等高级控制理论。相反,我们将时间聚焦于“如何更有效地将能量转化为可控的位移、速度和力矩”,即驱动链条的基础物理层和执行器层的优化与革新。 二、 基础动力学与能源转换的本质 驱动系统的核心在于能量的有效转换与传输。本卷首先回顾了经典力学在机械系统分析中的应用,重点分析了转矩-惯量比、刚性与柔顺性之间的权衡,以及摩擦力模型(如库仑摩擦与粘滞摩擦)对系统响应的非线性影响。 电机电磁基础的再审视: 我们将深入探讨永磁同步电机(PMSM)和交流异步电机(IM)的基本结构、磁场分布特性,以及无刷直流电机(BLDC)在不同负载下的转矩波动特性。重点在于解析定子绕组设计、磁钢布置如何直接决定电机的功率密度和瞬态响应极限,而不涉及如何利用观测器来估计转子位置。 驱动电源与功率电子学: 驱动执行器需要稳定的电流和电压源。本章详细阐述了逆变器拓扑结构的选择(如三相全桥、六电平逆变器),重点分析了开关频率、死区时间、脉冲宽度调制(PWM)的载波选择对输出电流波形质量和热损耗的影响。我们关注的是如何设计功率电路以最小化开关损耗,而不是如何通过软件算法优化电流的跟踪精度。 三、 执行器械的精细化设计 驱动系统的“肌肉”是各类执行器。本书摒弃对伺服控制器的探讨,专注于执行器本身的机械结构创新与流体力学效率的提升。 精密传动系统的优化: 驱动输出往往需要经过减速放大或变速分配。本部分详尽分析了谐波齿轮传动(Harmonic Drive)的零背隙特性、行星齿轮箱的效率衰减模型以及滚珠丝杠的预紧力设计。我们侧重于分析机械公差、齿轮啮合刚度如何限制系统的固有振动频率,并探讨润滑技术在保持长期高精度运行中的关键作用。 流体动力学驱动: 液压与气动系统以其高功率密度著称。在液压部分,我们研究了泵和马达的容积效率与内部泄漏机制,探讨了如何通过优化阀芯结构和密封件材料来减少能量损失。在气动方面,重点分析了气缸的活塞与导向系统的摩擦特性,以及气源处理系统(如干燥和过滤)对终端执行器响应时间的影响。 四、 传感器的物理耦合与信号调理 精确的运动控制依赖于对状态的准确感知,但本书只关注传感器获取物理量的前端处理,而非如何将这些信息用于反馈校正。 光学编码器与磁性传感器的原理: 深入剖析了光栅刻线的物理衍射效应、光电转换过程,以及磁阻传感器(如GMR/AMR)在非均匀磁场中的响应特性。重点在于信号的抗噪处理(如滤波器的截止频率选择)和模数转换(ADC)的有效位数的确定,确保从物理位移到数字信号的无损转换。 力/扭矩传感器的标定与集成: 分析了应变片式传感器的工作原理,探讨了温度漂移和蠕变效应的物理根源,以及如何通过材料科学和封装技术来提高传感器的长期稳定性,使其输出信号能真实反映所测量到的机械载荷。 五、 机械集成与系统刚性 驱动系统并非孤立存在,其性能受限于与其相连的机械结构。本书的最后一部分着眼于驱动器与负载之间的机械耦合刚度问题。 结构共振的辨识与规避: 通过模态分析的基本原理,讲解了如何通过改变联轴器材料、增加支撑点的刚性来提升系统的第一阶固有频率。这是一种基于结构物理特性的预防性设计,旨在确保驱动系统的工作频率远低于结构的危险共振频率,从而避免因结构振动导致的系统不稳定。 热管理与寿命预测: 驱动组件,特别是电机和功率晶体管,会产生大量热量。本章详细介绍了热传导、对流和辐射的物理模型,并探讨了如何通过优化的散热片设计、油冷循环系统来维持关键元件的工作温度在安全区间,从而保证材料性能的稳定性和系统的长期可靠性。 本书的目标读者是机械工程师、电气设计人员以及专注于执行机构和动力传输系统的技术人员。它提供了一个坚实的、基于物理定律的基础框架,使读者能够设计出更高效率、更长寿命、更具鲁棒性的驱动执行单元。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书最让我感到震撼的是其前瞻性和深度,作者并没有停留在对现有技术的简单介绍,而是深入挖掘了技术背后的原理,并对未来发展趋势进行了深刻的洞察。在谈及一些基础理论时,他并没有满足于表面描述,而是追溯到了物理学和数学的根源,力求让读者从最根本的层面理解问题的本质。例如,在讲解电磁兼容性时,他并没有仅仅罗列各种干扰源和抑制措施,而是深入分析了电磁波的传播规律和相互作用,从而让我们从源头上理解为何会产生干扰,以及为何特定的措施能够有效抑制。更让我惊喜的是,作者在展望未来时,并没有进行空泛的预测,而是结合了当前技术发展的瓶颈和可能突破的方向,给出了非常具有参考价值的观点。他谈到了人工智能在运动控制领域的融合,以及其可能带来的革命性变革,例如自适应学习和自主优化。读到这里,我感觉自己仿佛站在了技术发展的十字路口,看到了前方的无限可能。作者的视野之开阔,分析之深刻,着实令我钦佩。他不仅仅是一位技术专家,更是一位富有远见的思想家,能够将复杂的现实问题与未来的发展方向紧密联系起来,为读者提供了宝贵的启示。

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不得不说,这本书的语言风格实在是太鲜明了,作者就像一位经验丰富的导游,带着我们漫步在一个充满奇妙的技术迷宫中。他的文笔流畅而生动,虽然讲解的是技术性很强的内容,但却丝毫没有让人感到枯燥乏味。相反,字里行间充斥着一种热情和幽默感,偶尔还会插入一些形象的比喻,比如将PID控制器比作一位老道的调酒师,根据不同的“配方”和“火候”,调出最完美的“鸡尾酒”——也就是控制信号。这种接地气的比喻,让那些原本高高在上的理论概念,变得亲切而易于理解。我特别喜欢作者在阐述一些复杂算法时,所使用的类比。例如,在讲解模糊逻辑控制时,他并没有直接抛出数学模型,而是用“老奶奶的经验”来比喻,说明在某些不确定或非线性的情况下,模糊逻辑能够巧妙地运用经验规则来做出决策,这比干巴巴的公式更容易让人产生共鸣。而且,作者在行文过程中,经常会插入一些个人思考和体会,分享他在技术实践中的一些心得和感悟。这些“题外话”虽然看似与主线内容无关,但却充满了智慧的光芒,能够启迪读者的思维,拓展我们的视野。有时,我甚至会停下阅读,反复咀嚼他的一些观点,思考其中的深层含义。这种充满个性和温度的表达方式,让这本书不仅仅是一本教科书,更像是一位良师益友的谆谆教诲。

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这本书的装帧和排版实在令人惊艳,每一页的字体选择都恰到好处,既不会显得过于花哨,也不会单调乏味。封面设计更是匠心独运,那抽象的线条仿佛勾勒出一种无形的动力,让人一眼就能感受到其中蕴含的能量与精密。翻开书页,最先映入眼帘的是前言,作者以一种朴实而真挚的语言,阐述了他创作这本书的初衷。字里行间流露出对技术的热爱和对知识传播的渴望,这让我立刻产生了亲近感。他并没有一开始就抛出晦涩难懂的概念,而是循序渐进,从基础原理讲起,就像一位循循善诱的老师,耐心引导着读者一步步深入。尤其让我印象深刻的是,作者在介绍某些复杂原理时,并没有直接给出公式,而是通过生动形象的比喻,将抽象的概念具象化,例如将伺服电机的控制比作精密的乐器演奏,每一个音符都必须精准到位,否则就会破坏整体的和谐。这种“润物细无声”的教学方式,极大地降低了阅读门槛,让即使是初次接触这个领域的朋友,也能毫不费力地跟上思路。而且,书中穿插的插图和图表,更是点睛之笔,它们不仅是对文字内容的补充,更是对理解的催化剂。那些清晰明了的示意图,将复杂的系统结构和工作流程直观地展现出来,让原本可能枯燥的理论变得生动有趣。我甚至会花时间去临摹一些图表,试图在脑海中构建起完整的系统模型。总的来说,这本书从视觉到内容,都给我带来了一种愉悦而充实的阅读体验,仿佛踏上了一场精彩的探索之旅。

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这本书的逻辑结构可以说是严谨到了极致,仿佛每一句话、每一个段落都经过了精密的计算和安排。作者在开篇就为我们构建了一个清晰的知识框架,如同建筑师在设计摩天大楼前,会先绘制出详尽的蓝图。他并没有急于深入细节,而是先从宏观层面,勾勒出整个领域的全貌,包括其发展历程、核心概念以及在各个行业中的应用。这种“先博后约”的教学方法,让我能迅速把握整体脉络,从而在后续的学习中,更容易理解各个部分之间的关联。随着阅读的深入,作者开始逐一剖析各个核心模块,例如传感器技术、驱动器原理以及反馈控制机制。他的阐述方式非常富有条理,每一个概念都会先给出清晰的定义,然后深入解释其工作原理,并辅以实际的案例进行说明。令我尤为赞赏的是,作者在解释一些技术细节时,会引用大量的实验数据和工程实践经验,这使得书中的内容既有理论的深度,又不失实践的指导意义。我特别喜欢书中对误差分析和补偿策略的探讨,这部分内容非常扎实,能够帮助读者深刻理解如何提高系统的稳定性和精度。作者并没有回避技术上的挑战,而是坦诚地剖析了各种潜在的问题,并提供了切实可行的解决方案。读到这里,我感觉自己不仅仅是在阅读一本技术书籍,更像是在参与一场与工程师的深度对话,从他们的经验和智慧中汲取养分。

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这本书的实用性可以说是无与伦比,作者在撰写时,仿佛时刻将读者作为一名实际操作者来考虑,书中充满了各种可以落地应用的技术细节和工程实践经验。从初学者入门所需的理论基础,到高级工程师面临的实际问题,这本书几乎涵盖了所有可能遇到的场景。我尤其欣赏书中针对不同应用场景提供的详细解决方案。例如,在讲解伺服电机选型时,作者并没有给出笼统的建议,而是详细列举了不同类型电机的优缺点,以及在不同负载、精度要求下的具体考量因素,甚至还提供了计算公式和表格,可以直接套用。此外,书中还包含了大量的实际案例分析,作者会剖析一些真实的工程项目,详细介绍项目的设计思路、遇到的挑战以及最终的解决方案。这些案例分析极具参考价值,让我能够从中学习到别人的经验,避免走弯路。我甚至会对照书中的内容,审视自己过去的项目,发现很多可以改进的地方。而且,书中关于调试和故障排除的部分,更是让我受益匪浅。作者用非常生动的方式,讲解了如何诊断常见问题,以及如何一步步地进行排查和修复。这部分内容,简直就是现场操作的指南,让我感觉手中仿佛多了一位经验丰富的技术顾问。这本书不仅仅是纸面上的知识,更是可以直接转化为实际行动的宝贵财富。

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期末考试……背书背到半夜跑出去吐……每次考试的时候都想抽自己:早特么的干什么去了!!……不过秀秀老师可真不厚道,画了一堆重点,结果一个也不考……我估计这也许要成为我大学挂科初体验了^_^(喂)

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还不错。hoho

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