光電工程中的穩(wěn)定與伺服控制

目錄
序
前言
本書符號約定
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 伺服控制系統(tǒng)技術指標 2
1.2.1 調速系統(tǒng)技術指標 2
1.2.2 隨動系統(tǒng)技術指標 3
1.2.3 動態(tài)性能指標 4
1.2.4 其他要求 8
1.3 控制理論與技術的發(fā)展與分類 8
1.4 章節(jié)安排 11
1.5 小結 12
第2章 光電工程控制系統(tǒng)涉及的基礎知識 13
2.1 引言 13
2.2 控制系統(tǒng)常用物理量及其換算關系 13
2.3 貼片封裝 15
2.4 電阻 15
2.5 電容 16
2.6 信號頻率與帶寬 18
2.7 二極管 19
2.8 模數(shù)轉換器 21
2.9 小結 26
第3章 光電工程控制系統(tǒng)執(zhí)行元件及其主要參數(shù)確定 27
3.1 引言 27
3.2 負載特性 27
3.2.1 負載固有特性 28
3.2.2 轉動負載運動特性 28
3.2.3 平動負載運動特性 29
3.3 直流電動機的選擇 29
3.3.1 直流電機特征物理量 29
3.3.2 光電工程中常用直流電動機種類 32
3.3.3 直流伺服電動機和直流力矩電動機參數(shù)確定 36
3.3.4 固定轉速工作時無刷直流電動機參數(shù)確定 39
3.3.5 高加速度應用時無刷直流電動機參數(shù)確定 40
3.3.6 多電機并聯(lián)應用 41
3.4 音圈電機的選擇 41
3.4.1 音圈電機種類 41
3.4.2 音圈電機的控制 42
3.4.3 直線式音圈電機參數(shù)的確定 43
3.4.4 旋轉式音圈電機參數(shù)的確定 45
3.5 步進電機參數(shù)的確定 48
3.5.1 步進電機種類 48
3.5.2 步進電機參數(shù)確定 49
3.6 小結 50
第4章 光電工程中的常用測量元件 51
4.1 引言 51
4.2 測速發(fā)電機 51
4.3 編碼器 54
4.3.1 光電編碼器 54
4.3.2 磁電編碼器 59
4.4 電位計 59
4.5 旋轉變壓器 61
4.6 感應同步器 63
4.7 微位移傳感器 64
4.7.1 光電式微位移傳感器 64
4.7.2 電容式微位移傳感器 66
4.7.3 線性可變差動變壓器式微位移傳感器 67
4.7.4 應變片式微位移傳感器 68
4.7.5 電渦流式微位移傳感器 70
4.8 電流傳感器 75
4.9 陀螺儀 76
4.9.1 液浮陀螺儀 77
4.9.2 激光陀螺儀 78
4.9.3 光纖陀螺儀 79
4.9.4 靜電陀螺儀 81
4.9.5 微機械陀螺儀 81
4.9.6 動力調諧陀螺儀 83
4.9.7 陀螺儀的選擇 84
4.10 小結 85
第5章 功率放大器 86
5.1 引言 86
5.2 線性功率放大器 87
5.2.1 線性功率放大器OPA548 87
5.2.2 線性功率放大器PA21(A)/PA25(A)/PA26 90
5.3 脈沖功率放大器 93
5.3.1 半橋脈沖功率放大器L293/L293D 93
5.3.2 全橋脈沖功率放大器LMD18245 95
5.3.3 全橋脈沖功率放大器SA03 99
5.3.4 分立元件構建全橋脈沖功率放大器 100
5.3.5 步進電機驅動器THB6064H 101
5.3.6 分立元件構建步進電機驅動器 103
5.4 中間驅動級 103
5.4.1 光電耦合器 103
5.4.2 富士IGBT驅動混合集成模塊EXB8×× 104
5.4.3 SKHI系列混合功率驅動模塊 107
5.5 Maxon集成功率放大器 111
5.6 小結 115
第6章 伺服控制系統(tǒng)數(shù)學建模及誤差分析 116
6.1 引言 116
6.2 伺服控制系統(tǒng)機理建模 117
6.2.1 帶載直流伺服電動機數(shù)學模型 117
6.2.2 帶載直流力矩電動機數(shù)學模型 119
6.2.3 速度獲取差分運算數(shù)學模型 119
6.2.4 濾波器數(shù)學模型 120
6.2.5 PWM變換器數(shù)學模型 126
6.2.6 功率放大器數(shù)學模型 127
6.2.7 穩(wěn)速控制系統(tǒng)數(shù)學模型示例 128
6.3 伺服控制系統(tǒng)實驗辨識 130
6.3.1 正弦掃頻系統(tǒng)數(shù)學模型辨識 130
6.3.2 基于偽隨機二進制序列的系統(tǒng)數(shù)學模型辨識 132
6.4 誤差傳遞與計算 135
6.5 測量元件誤差 136
6.6 原理穩(wěn)態(tài)誤差 139
6.7 原理動態(tài)誤差 140
6.8 伺服系統(tǒng)誤差分配 143
6.9 小結 143
第7章 光電工程控制系統(tǒng)常用控制算法及其實現(xiàn) 144
7.1 引言 144
7.2 常規(guī)PID控制 144
7.3 非線性PID控制 149
7.4 自抗擾控制 162
7.5 頻域校正 174
7.5.1 串聯(lián)頻域校正 174
7.5.2 復合校正 188
7.6 神經(jīng)網(wǎng)絡控制 190
7.7 模糊控制 200
7.7.1 模糊控制的數(shù)學基礎 200
7.7.2 模糊控制器 205
7.7.3 模糊控制器的設計 206
7.8 自適應控制 209
7.9 復合軸控制 210
7.9.1 雙通道控制理論 211
7.9.2 雙探測器型復合軸控制系統(tǒng) 212
7.9.3 單探測器型復合軸控制系統(tǒng) 214
7.9.4 復合軸控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 215
7.9.5 復合軸控制系統(tǒng)響應速度與跟蹤精度分析 216
7.10 步進電機加速控制 216
7.11 控制算法的實現(xiàn) 218
7.11.1 模擬控制器 218
7.11.2 數(shù)字控制器 220
7.12 小結 223
第8章 光電工程伺服控制系統(tǒng)實例 224
8.1 引言 224
8.2 光電遙感設備通用穩(wěn)定與跟蹤控制系統(tǒng) 224
8.2.1 系統(tǒng)典型技術指標 225
8.2.2 系統(tǒng)組成及工作方式 226
8.2.3 精跟蹤分系統(tǒng)參數(shù)計算 230
8.2.4 粗跟蹤分系統(tǒng)參數(shù)計算 238
8.2.5 關鍵技術及解決措施 241
8.3 精密光電測試設備跟蹤控制系統(tǒng) 243
8.3.1 速度環(huán)參數(shù)計算 244
8.3.2 位置環(huán)參數(shù)計算 245
8.4 光電攝像記錄系統(tǒng) 247
8.5 動基座高精度天線伺服控制系統(tǒng) 256
8.6 激光通信中的復合軸跟蹤控制系統(tǒng) 258
8.7 飛行模擬器控制系統(tǒng) 260
8.7.1 系統(tǒng)主要技術指標 260
8.7.2 系統(tǒng)組成 260
8.7.3 主系統(tǒng)控制算法 262
8.8 非平衡負載像面掃描控制系統(tǒng) 264
8.9 航空光電遙感器鏡筒的自抗擾控制 276
8.10 基于自適應控制的航空遙感器前向像移補償系統(tǒng) 288
8.11 動態(tài)掃描凝視成像控制系統(tǒng) 294
8.12 小結 301
第9章 伺服控制系統(tǒng)環(huán)境適應性、電磁兼容性及可靠性 303
9.1 引言 303
9.2 環(huán)境適應性 303
9.3 電磁兼容性 304
9.4 可靠性 309
9.5 小結 312
參考文獻 313
附錄 318