《伺服系统原理与设计》

目录1

第一章 概论1

1-1 发展简况1

1-2 伺服系统的组成原理及其基本特征2

第二章 伺服系统的测速与测角（位移）7

2-1 概述7

2-2 角速度的检测7

1．测速发电机8

2．测速电桥10

3．光电测速盘12

4．速率陀螺13

2-3 用典型元件测角（位移）14

1．电位计14

2．差动变压器和微同步器16

3．自整角机与旋转变压器17

4．感应同步器19

5．三自由度陀螺20

2-4 双通道测角线路21

2-5 扫描测量24

1．圆锥扫描24

2．扇形扫描28

2-6 脉冲比较测角（位移）30

习题33

第三章 伺服系统的信号转换电路35

3-1 伺服系统中常见的信号转换电路的类型35

3-2 相敏整流线路36

1．开关式相敏整流线路37

2．用模拟乘法器作相敏解调器41

3．相敏整流集成芯片41

3-3 振幅调制线路43

1．开关式振幅调制线路43

2．用模拟乘法器作振幅调制器45

3．振幅调制集成芯片45

3-4 相位调制线路46

3-5 脉冲宽度调制（PWM）线路46

3-6 电压—频率转换（V/F）电路49

3-7 频率—电压转换（F/V）电路50

3-8 数字—自整角机／旋转变压器转换（DSC/DRC）54

1．数字—自整角机转换器54

2．数字—旋转变压器转换器57

3-9 自整角机／旋转变压器—数字转换器（SDC-RDC）58

1．自整角机—数字转换器58

2．旋转变压器—数字转换器63

习题64

第四章 伺服系统的特性及提高系统品质的方法65

4-1 系统品质与系统特性65

1．系统特性与稳态精度的关系66

2．系统特性与其过渡过程品质的关系68

4-2 常用的线性补偿71

1．串联补偿71

2．顺馈补偿74

3．负反馈补偿76

4．正反馈补偿的应用83

1．扰动补偿的不变性原理84

4-3 复合控制与扰动间接测量补偿技术84

2．复合控制伺服系统89

3．复合控制双传动伺服系统92

4．模型跟踪控制系统95

5．扰动的间接测量补偿技术97

4-4 非线性补偿技术在伺服系统中的应用102

1．采用非线性速度阻尼的系统102

2．采用非线性积分器和非线性PI调节器105

3．采用双模或多模控制技术106

4-5 干摩擦对系统的影响及其改善107

1．干摩擦造成系统低速不平滑108

2．减小低速“跳动”的措施111

4-6 机械谐振对系统的影响及其补偿116

1．传动轴弹性变形造成的机械谐振117

2．消除或补偿机械谐振影响的措施120

4-7 传动间隙对系统的影响及其补偿124

1．传动间隙对系统性能的影响126

2．消除或补偿传动间隙对系统的影响127

习题132

5-1 设计概述135

第五章 系统的稳态设计135

5-2 负载的分析计算138

1．几种典型负载138

2．负载的折算140

3．负载的综合计算143

5-3 执行元件的选择148

1．单轴传动的电机选择148

2．一般高速执行电机的选择153

1．检测装置的选择与设计161

5-4 检测装置、信号转换线路、放大装置及电源线路等的设计与选择161

2．信号选择电路的设计166

3．放大装置的设计168

4．电源设备等装置的设计169

5-5 信号转换及相关接口的设计170

1．RDC相关接口电路设计170

2．DRC相关接口电路设计178

5-6 利用铭牌数据和经验公式推导系统的传递函数179

1．直流随动系统的传递函数推导179

2．采用两相异步机的交流随动系统传递函数推导184

3．采用三相电动机的交流随动系统传递函数的推导186

习题188

第六章 设计补偿装置的对数频率法190

6-1 引言190

6-2 希望特性的绘制191

6-3 补偿装置的设计198

1．串联补偿装置的设计198

2．负反馈补偿的设计200

6-4 考虑降低灵敏度的设计204

6-5 复合控制系统的设计208

1．利用串入PI调节器的设计211

2．利用间接测量输入的补偿设计213

6-6 交流载频系统中对信号传递的要求214

1．零相角条件的表达式216

2．等效传递函数219

6-7 交流载频系统补偿装置的设计223

1．“谐振”补偿电路的设计计算223

2．开关”补偿电路的设计234

习题236

第七章 最优传递函数设计方法239

7-1 引言239

7-2 最优传递函数240

1．目标函数为J1时的最优传递函数240

2．ITAE最优传递函数248

7-3 状态反馈的设计251

1．全状态反馈的设计251

2．Ⅱ型系统的设计问题254

3．部分状态反馈的设计258

7-4 输出反馈补偿设计及其它264

习题269

第八章 伺服系统举例270

8-1 火炮方位伺服系统270

8-2 锁相可逆调速系统275

8-3 VCD放像机的伺服系统282

1．主轴伺服系统与切向伺服系统284

2．高低伺服系统与聚焦伺服系统287

3．进给伺服系统与循迹伺服系统288

4．倾斜伺服系统290

8-4 应用于飞行试验仿真系统中的交流伺服系统293

1．伺服电机、驱动装置及位置检测294

2．数字控制器及相关电路296

3．伺服系统的控制程序304

4．伺服系统的保护306

第九章 滑模控制与重复控制在伺服系统中的应用307

9-1 伺服系统的滑模控制307

1．二阶系统开关控制举例307

2．滑动模态310

3．伺服系统滑模控制设计313

9-2 重复控制原理及其应用319

1．重复控制原理319

2．重复控制系统的稳定性324

3．重复控制系统的设计方法326

主要参考文献329

附录一 常用补偿电路及其特性332

附录二 常用有源补偿电路及其特性334

附录三 常用Laplace变换表337