本书以工业伺服驱动技术和控制技术为主要内容，介绍了液压伺服系统、气动系统、电力驱动系统、压电驱动器和伺服驱动控制系统，书中详细介绍了各种工业伺服和驱动的基本原理、结构和特点，以及现场总线协议和通用现场总线。此外，本书总结了工业运动控制的发展趋势，特别是超精密机加工、微制造、微组装、精密计量测试及相应的驱动技术。本书的主要读者对象是对驱动、传感器、控制系统设计感兴趣的工程技术人员，尤其是那些致力于系统设计与控制同时需要在驱动与控制系统方面有很广知识面的技术人员，本书也非常适合作为“控制系统” “机电一体化系统设计” “工业驱动” “设备与传感器”等课程的教材。

译丛序言

译者序

前言

第1章伺服控制系统概述1

1.1伺服控制系统的目标1

1.2伺服控制单元4

1.2.1测量4

1.2.2驱动4

1.2.3功率调制5

1.2.4控制5

1.2.5系统集成6

第2章液压伺服和气动驱动7

2.1伺服液压和气动驱动概述7

2.2液压和气动驱动基础9

2.2.1基本定义和原理9

2.2.2液压油11

2.2.3流体驱动的优势12

2.3液体驱动系统的构成13

2.3.1主电源13

2.3.2液压泵13

2.3.3液压马达17

2.3.4液压活塞/液压缸20

2.3.5控制阀22

2.3.6传感器28

2.3.7辅助设备31

2.4基本液压回路34

2.4.1恒流系统34

2.4.2恒压系统34

2.4.3恒功率系统34

2.4.4液压回路的联锁35

第3章电力驱动系统36

3.1电力驱动概述36

3.2电动机38

3.2.1步进电动机39

3.2.2直流电动机42

3.2.3交流电动机45

3.2.4线性电动机50

3.3电力电子52

3.3.1直流-直流转换器53

3.3.2直流-交流转换器58

3.3.3交流-交流转换器60

3.3.4交流-直流转换器61

3.4传感器63

3.4.1位置测量63

3.4.2速度测量66

3.4.3加速度测量66

3.4.4转矩测量66

3.5电力驱动程序的配置67

第4章压电驱动器70

4.1固态驱动器和压电致动器70

4.2压电效应71

4.3非线性压电致动器73

4.4压电致动器的机械连接75

4.4.1缺口接头77

4.4.2交叉带轴和车轮铰链77

4.4.3被动接点78

4.4.4标准旋转接头79

4.4.5标准平移接头80

4.5应用实例80

第5章控制系统的伺服驱动器86

5.1开环控制与闭环控制86

5.2伺服控制器的挑战86

5.2.1系统设计87

5.2.2非线性动力学87

5.2.3扰动92

5.3伺服控制结构93

5.3.1轨迹发生器94

5.3.2反馈控制94

5.3.3前馈补偿103

5.3.4状态反馈观测器104

5.3.5陷波滤波器105

5.4实现106

5.4.1数字控制106

5.4.2模拟控制109

5.5IEC 61131-3编程标准110

5.5.1梯形图111

5.5.2指令列表（IL）112

5.5.3结构化文本（ST）112

5.5.4顺序功能图（SFC）113

5.5.5功能框图（FBD）114

5.5.6连续功能图（CFC）116

第6章数字通信协议117

6.1现场总线的发展117

6.1.1分布式控制系统117

6.1.2私有协议的问题120

6.2现场总线协议栈121

6.2.1物理层122

6.2.2链路层124

6.2.3网络层126

6.2.4应用层127

6.2.5用户层127

6.2.6遍历堆栈127

6.3通用现场总线127

6.3.1CANopen总线127

6.3.2过程现场总线128

6.3.3基础现场总线129

6.3.4火线130

6.3.5Sercos总线131

6.3.6以太网131

6.4液压/气动和电动驱动的应用132

6.4.1液压/气动驱动器的现场总线133

6.4.2电驱动装置的现场总线134

第7章运动控制的发展趋势135

7.1背景135

7.1.1纳米技术135

7.1.2生物技术135

7.2超精密加工136

7.2.1超精密主轴136

7.2.2准分子激光微加工137

7.3微制造138

7.3.1光刻技术138

7.3.2微机电系统(MEMS)138

7.4微组装138

7.5精密计量测试139

7.6驱动技术139

7.6.1微制造139

7.6.2微装配140

7.6.3微计量140

参考文献142