第一章 运动控制系统基础知识 1
1.1 运动控制系统概述 1
1.1.1 运动控制系统的定义与分类 1
1.1.2 运动控制系统的组成 3
1.1.3 运动控制的基本方式 4
1.1.4 定位控制方式 6
1.2 交直流调速系统的特点 7
1.2.1 直流调速系统的特点 7
1.2.2 交流调速系统的特点 8
1.3 MATLAB/Simulink仿真技术 8
1.4 本课程的任务 9
习题与思考题 9
第二章 单闭环直流调速系统 10
2.1 概述 10
2.1.1 调速的定义 10
2.1.2 直流电机的调速方法 11
2.1.3 调速指标 12
2.1.4 开环直流调速系统及其特性 15
2.2 有静差转速负反馈单闭环直流调速系统 19
2.2.1 单闭环直流调速系统的组成及调节原理 20
2.2.2 有静差转速单闭环直流调速系统的稳态特性 21
2.2.3 有静差转速单闭环直流调速系统的动态特性 25
*2.2.4 有限流保护的有静差转速单闭环直流调速系统 32
2.3 无静差转速负反馈单闭环直流调速系统 34
2.3.1 无静差转速单闭环直流调速系统的组成 35
*2.3.2 有限流保护的无静差转速单闭环直流调速系统 36
2.4 转速负反馈单闭环直流调速系统的MATLAB/Simulink仿真 39
2.4.1 开环直流调速系统的建模与仿真 39
2.4.2 有静差转速单闭环直流调速系统的仿真 47
2.4.3 无静差转速单闭环直流调速系统的仿真 51
*2.5 有限流保护的转速负反馈单闭环直流调速系统的MATLAB/Simulink仿真 54
2.5.1 有限流保护的有静差转速单闭环直流调速系统的仿真 54
2.5.2 有限流保护的无静差转速单闭环直流调速系统的仿真 56
习题与思考题 59
第三章 转速、电流双闭环直流调速系统 61
3.1 双闭环直流调速系统的静态特性 61
3.1.1 问题的提出 61
3.1.2 双闭环直流调速系统的组成 62
3.1.3 双闭环直流调速系统的工作原理 63
3.1.4 双闭环直流调速系统的静特性及其稳态参数计算 64
3.2 双闭环直流调速系统的动态特性 66
3.2.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 66
3.2.2 双闭环直流调速系统的起动特性 67
*3.3 转速、电流调节器的工程设计方法 69
3.3.1 典型Ⅰ型和Ⅱ型系统 69
3.3.2 典型Ⅰ型系统性能指标和参数的关系 71
3.3.3 典型Ⅱ型系统性能指标和参数的关系 73
3.3.4 双闭环直流调速系统的动态结构图及相关参数 76
3.3.5 电流调节器的设计 78
3.3.6 转速调节器的设计 81
3.4 双闭环直流调速系统的MATLAB/Simulink仿真 85
3.4.1 仿真建模和参数设置 86
3.4.2 仿真结果分析 87
习题与思考题 89
第四章 脉宽调制（PWM）直流调速系统 91
4.1 PWM控制原理 91
4.1.1 直流电机PWM调速原理 91
4.1.2 PWM直流调速系统的优点 92
4.2 PWM变换器 93
4.2.1 不可逆PWM变换器 93
4.2.2 可逆PWM变换器 97
4.3 PWM直流调速系统的机械特性 100
4.4 PWM双闭环直流调速系统 101
4.5 不可逆PWM双闭环直流调速系统的MATLAB/Simulink仿真 102
4.5.1 仿真建模和参数设置 103
4.5.2 仿真结果分析 104
4.6 可逆PWM变换器的MATLAB/Simulink仿真 106
4.6.1 单极式可逆PWM变换器的仿真 106
4.6.2 双极式可逆PWM变换器的仿真 109
*4.7 双极式PWM双闭环直流调速系统的MATLAB/Simulink仿真 111
4.7.1 双极式PWM开环直流调速系统的仿真 111
4.7.2 双极式PWM双闭环直流调速系统的仿真 112
习题与思考题 114
第五章 交流电机变压变频调速系统 116
5.1 变频调速原理 116
5.2 异步电机变压变频控制方式 117
5.2.1 基频以下控制 117
5.2.2 基频以上控制 118
5.3 异步电机电压频率协调控制时的机械特性 118
5.3.1 恒压恒频控制异步电机的机械特性 118
5.3.2 基频以下电压频率协调控制时的机械特性 120
5.3.3 基频以上恒压变频控制时的机械特性 123
5.4 异步电机变压变频调速系统 123
5.4.1 逆变器的类型 123
5.4.2 转速开环恒压频比调速系统 125
5.4.3 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统 126
*5.5 同步电机变压变频调速系统 129
5.5.1 同步电机的分类和特点 129
5.5.2 同步电机调速系统的类型 130
5.5.3 同步电机的机械特性 131
5.6 异步电机转速开环恒压频比调速系统的MATLAB/Simulink仿真 132
5.6.1 仿真建模和参数设置 132
5.6.2 仿真结果分析 135
*5.7 异步电机转速闭环转差频率控制调速系统的MATLAB/Simulink仿真 138
5.7.1 仿真建模和参数设置 138
5.7.2 仿真结果分析 140
习题与思考题 143
第六章 交流电机矢量控制变频调速系统 144
6.1 矢量控制原理与坐标变换 144
6.2 异步电机矢量控制变频调速系统 147
6.2.1 异步电机矢量控制系统的结构 147
6.2.2 按转子磁链定向的异步电机矢量控制系统 147
6.2.3 磁链开环转差型矢量控制变频调速系统 150
6.2.4 无速度传感器的矢量控制系统 152
6.2.5 直接检测转子磁通相位的矢量控制系统 153
*6.3 直接转矩控制变频调速系统 154
*6.4 永磁同步电机矢量控制变频调速系统 155
6.4.1 永磁同步电机（PMSM）的工作原理 155
6.4.2 PMSM的数学模型 157
6.4.3 SVPWM控制技术 158
6.4.4 PMSM矢量控制变频调速系统 160
*6.5 异步电机矢量控制变频调速系统的MATLAB/Simulink仿真 161
6.5.1 仿真建模和参数设置 161
6.5.2 仿真结果分析 167
*6.6 永磁同步电机矢量控制变频调速系统的MATLAB/Simulink仿真 170
6.6.1 仿真建模和参数设置 170
6.6.2 仿真结果分析 176
习题与思考题 178
第七章 变频器应用技术 179
7.1 变频器的基本结构 179
7.1.1 交-直-交变频器 179
7.1.2 交-交变频器 181
*7.2 汇川MD500系列变频器 181
7.2.1 MD500系列变频器简介 181
7.2.2 MD500系列变频器操作面板 183
7.2.3 MD500变频器参数 185
*7.3 MD500变频器调速实现 187
7.3.1 变频器面板控制 187
7.3.2 PLC通过IO数字量控制MD500实现有级调速 189
7.3.3 PLC通过IO模拟量控制MD500实现无级调速 195
7.3.4 PLC通过CANLink控制MD500实现调速 199
习题与思考题 205
第八章 伺服电机控制系统 206
8.1 伺服控制系统概述 206
8.2 伺服电机 208
8.2.1 交流伺服电机 208
8.2.2 直流伺服电机 211
*8.3 伺服驱动器 212
8.3.1 伺服驱动器的组成及运行模式 212
8.3.2 汇川IS620P伺服驱动器 214
8.3.3 汇川SV660N伺服驱动器 217
8.4 伺服驱动器应用 221
8.4.1 PLC通过脉冲控制IS620P伺服驱动器 221
8.4.2 PLC通过EtherCAT通信控制SV660N伺服驱动器 227
习题与思考题 234
附录 实验指导 235
实验一 熟悉汇川PLC编程软件 235
实验二 熟悉汇川触摸屏编程软件 246
实验三 变频器面板控制 254
实验四 PLC通过IO数字量控制电机多段调速 256
实验五 PLC通过IO模拟量控制变频器 260
实验六 PLC通过CANLink控制变频器 265
实验七 PLC通过本地脉冲控制伺服驱动器 268
实验八 PLC通过EtherCAT控制伺服驱动器 274
实验九 立体仓库综合实训 283
参考文献 304