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绪论1

第一篇伺服系统1

第一章 半导体变流技术1

第一节 晶闸管1

一、晶闸管的结构和工作原理1

二、晶闸管的特性7

三、晶闸管的主要参数8

第二节 单相可控整流电路12

一、单相半波可控整流电路12

二、单相桥式半控整流电路17

第三节 三相可控整流电路25

一、三相半波可控整流电路25

二、三相桥式全控整流电路30

第四节 晶闸管的触发电路35

一、单结晶体管触发电路36

二、锯齿波同步触发电路39

三、集成触发电路42

第五节 有源逆变电路45

一、逆变的概念及产生逆变的条件45

二、三相半波逆变电路49

第六节 晶闸管的保护51

一、过电压保护51

二、过电流保护55

思考题与习题一57

一、自动控制系统59

第二节 开环控制和闭环控制59

二、开环控制59

第一节 引言59

第二章 自动控制理论基础59

三、闭环控制60

第三节 控制系统的数学模型62

一、数学模型62

二、传递函数62

三、典型环节的传递函数65

四、结构图66

五、结构图的等效变换68

六、反馈控制系统的传递函数72

第四节 控制系统时域分析72

一、控制系统典型的外作用73

二、一阶系统的单位阶跃响应73

三、二阶系统的单位阶跃响应74

四、稳定性及稳定判据75

五、系统的稳态误差77

第五节 系统的频率特性79

一、频率特性的基本概念79

二、典型环节对数幅相特性曲线81

三、系统开环频率特性(波特图)83

四、稳定判据85

五、系统闭环频率特性86

第六节 控制系统的校正87

一、串联校正87

二、反馈校正89

思考题与习题二91

第三章 常用驱动元件93

第—节 步进电机93

一、步进电机的种类和结构93

二、步进电机的工作原理94

三、步进电机的主要特性96

四、步进电机的选用97

五、电液脉冲马达98

第二节 直流伺服电机99

一、小惯量直流伺服电机99

二、宽调速直流伺服电机100

第三节 交流伺服电机103

一、交流伺服电机的基本结构与工作原理103

二、交流伺服电机的控制方式104

三、交流伺服电机的运行特性106

第四节 直线电动机107

一、直线电动机的结构和工作原理107

二、直线电动机的特点及应用108

思考题与习题三108

一、旋转变压器的结构109

第四章 检测装置109

第一节 旋转变压器109

二、旋转变压器的工作原理110

第二节 感应同步器112

一、感应同步器的结构112

二、感应同步器的工作原理112

三、感应同步器的工作方式114

第三节 光栅115

一、光栅的种类及结构115

二、光栅的工作原理115

第四节 磁栅118

一、磁性标尺118

二、磁头118

一、工作原理120

第五节 编码盘120

三、检测方法120

二、码盘的种类122

思考题与习题四122

第五章 步进式伺服系统123

第一节 环形分配器123

一、普通环形分配器124

二、专用集成电路125

三、软件脉冲分配法126

第二节 步进电机的驱动功率放大器131

一、对功率放大器的要求和分类131

二、提高驱动电源性能的措施132

三、常见功率放大器134

思考题与习题五142

一、直流电动机调速的方法与稳态调速指标143

第六章 直流伺服系统143

第一节 单闭环直流调速系统143

二、转速负反馈有静差调速系统145

三、单闭环调速系统的限位保护——电流截止负反馈149

四、转速负反馈无静差调速系统150

五、单闭环调速系统实例152

第二节 转速、电流双闭环调速系统153

一、双环系统的组成和静特性153

二、转速、电流双闭环系统的动态性能156

三、双闭环系统的抗扰性160

第三节 可逆调速系统161

一、晶闸管—电动机系统的可逆线路和回馈制动161

二、两组晶闸管装置可逆系统中的环流164

三、可控环流的可逆调速系统166

四、逻辑无环流可逆系统167

第四节 大功率晶体管脉宽调制(PWM)调速系统170

一、脉宽调制系统主回路的工作原理171

二、脉宽调速系统的控制电路176

思考题与习题六180

第七章 交流伺服系统181

第一节 变频调速基础181

一、晶闸管变频器工作原理181

二、异步电动机在调频时的机械特性183

三、变频调速时的传递函数187

第二节 交—直—交变频器188

一、电压型变频器188

二、电流型变频器195

三、PWM变频器197

一、异步电动机变频调速控制系统的主要控制环节201

第三节 异步电动机变频调速控制系统201

二、转速开环系统207

三、U/f的PWM控制系统209

四、转差频率控制系统209

第四节 异步电动机矢量变换控制系统210

一、异步电动机坐标变换原理210

二、矢量控制系统219

思考题与习题七221

第八章 位置随动系统222

第一节 概述222

一、伺服系统常用的控制方式222

二、数控机床运动方式对伺服系统的要求224

第二节 脉冲比较伺服系统225

一、脉冲比较伺服系统组成原理225

三、检测信号反馈比较方式225

二、脉冲比较电路226

第三节 相位比较伺服系统227

一、相位比较伺服系统组成原理227

二、脉冲调相器228

三、鉴相器230

第四节 幅值比较伺服系统231

一、幅值比较伺服系统的组成原理232

二、鉴幅器233

三、极性处理电路和电压/频率变换器234

四、正余弦信号发生器234

思考题与习题八237

二、典型伺服进给系统的组成环节及其数学模型238

一、控制系统的一般结构与传递函数238

第一节 闭环伺服系统的数学描述238

第九章 闭环伺服系统性能分析238

三、典型伺服进给系统的传递函数241

第二节 闭环伺服系统的分析243

一、系统的稳定性243

二、稳态性能分析244

三、动态过程分析246

第三节 对位置伺服系统的要求249

一、开环增益249

二、位置精度250

三、调速范围250

四、速度误差系数251

五、伺服系统的可靠性253

思考题与习题九253

一、电磁机构255

第一节 电器的基本知识255

第十章 常用低压电器255

第二篇机床电气控制255

二、电器的触头和电弧258

第二节 常用低压电器及其选择259

一、开关电器259

二、熔断器262

三、主令电器262

四、接触器263

五、继电器264

思考题与习题十270

第十一章 机床电气控制的基本环节271

第一节 电气控制系统图271

一、电气控制系统图中的图形符号、文字符号和回路标号271

二、电气原理图273

第二节 三相笼型异步电动机全压启动控制电路274

一、单向长动、点动、长点动控制环节274

二、正反转控制环节275

三、多处启停控制环节277

四、顺序启停控制环节278

第三节 三相笼型异步电动机降压启动控制线路278

一、定子电路串电阻减压启动279

二、Y-△减压启动279

三、自耦变压器减压启动280

第四节 三相绕线转子电动机(绕线型异步电动机)转子串电阻启动280

第五节 三相笼型异步电动机变极调速控制281

一、变极调速原理281

第六节 三相笼型异步电动机的制动控制283

一、反接制动283

二、变极调速的主、控电路283

二、能耗制动285

第七节 直流电动机控制286

一、概述286

二、他励直流电动机的控制电路289

思考题与习题十一291

第十二章 典型机床的电气控制线路分析292

第一节 C650卧式车床的电气控制292

一、主要结构及运动形式292

二、电力拖动的控制要求292

三、电气控制线路分析293

第二节 M7130平面磨床的电气控制295

一、主要结构及运动形式295

二、电力拖动形式和控制要求295

三、电气控制电路分析296

第三节 Z3040摇臂钻床的电气控制297

一、主要结构及运动形式298

二、电力拖动形式及控制要求299

三、电气控制线路分析299

第四节 X62W卧式万能铣床的电气控制302

一、主要结构和运动形式302

二、电力拖动形式及控制要求303

三、电气控制线路分析303

第五节 T68型卧式镗床的电气控制307

一、主要结构和运动形式307

二、电力拖动形式及控制要求308

三、电气控制线路分析308

思考题与习题十二312

参考文献313