运动建模与控制系统设计PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

运动建模与控制系统设计PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 绪论1

1.1 运动的基本概念与分类1

1.2 运动控制系统的组成和分类2

1.3 运动控制系统的特点4

1.4 小结5

习题5

第2章 运动机构分析6

2.1 运动副6

2.2 基座固定的运动9

2.3 无基座的运动10

2.3.1 轮式移动机构10

2.3.2 履带式移动机构12

2.3.3 混合越障式移动机构14

2.3.4 腿式移动机构14

2.3.5 地面爬行机构15

2.3.6 爬壁机构15

2.4 水下运动16

2.5 空中运动16

2.6 随动运动机构17

2.7 传动机构18

2.7.1 减速方式18

2.7.2 滚珠丝杠20

2.7.3 链条和皮带传动22

2.7.4 多连杆机构22

2.7.5 制动器22

2.7.6 联轴器23

2.7.7 齿轮传动24

2.8 运动机构的串并联与开闭链25

2.8.1 开闭链机构25

2.8.2 串联机构26

2.8.3 并联机构26

2.9 人体的骨骼运动27

2.10 运动机构的性能28

2.11 仿生机构设计案例28

2.11.1 4连杆仿生膝关节机构优化设计28

2.11.2 气动肌肉仿生关节机构模型31

2.11.3 关节机构优化设计仿真34

2.12 量子运动39

2.13 小结40

习题40

第3章 运动学和动力学建模41

3.1 基本术语41

3.1.1 完整系统和非完整系统41

3.1.2 保守力和非保守力41

3.1.3 广义坐标41

3.1.4 刚体与柔性体42

3.1.5 直角坐标系42

3.1.6 圆柱坐标系42

3.1.7 球坐标系43

3.1.8 固定坐标系与移动坐标系43

3.2 运动学建模43

3.2.1 坐标变换43

3.2.2 D-H参数45

3.2.3 位置运动学分析49

3.2.4 速度运动学分析53

3.3 动力学建模56

3.3.1 动力学建模方法56

3.3.2 6自由度步行机器人的动力学建模58

3.4 12自由度步行机器人案例61

3.4.1 12自由度步行机器人的运动学61

3.4.2 12自由度步行机器人的动力学67

3.4.3 步行机器人拉格朗日法动力学72

3.5 倒立摆案例79

3.5.1 牛顿-欧拉法倒立摆动力学建模79

3.5.2 拉格朗日方程法倒立摆动力学建模81

3.5.3 拉格朗日函数法倒立摆动力学建模82

3.6 小结83

习题83

第4章 运动测量传感器86

4.1 测量系统的基本组成86

4.2 常用的运动测量传感器88

4.2.1 旋转变压器88

4.2.2 光电传感器89

4.2.3 脉冲编码器90

4.2.4 光栅92

4.2.5 感应同步器94

4.2.6 磁尺97

4.2.7 限位开关100

4.2.8 电位计100

4.3 运动的避障感知101

4.3.1 红外传感器101

4.3.2 超声波传感器101

4.3.3 激光传感器103

4.3.4 图像传感器104

4.4 全局运动检测105

4.4.1 GPS定位105

4.4.2 陀螺仪109

4.4.3 电子罗盘109

4.5 高精密位移检测案例112

4.6 小结113

习题113

第5章 致动方式与驱动器114

5.1 驱动器的发展114

5.2 致动方式115

5.3 伺服电动机驱动器119

5.3.1 直流伺服电动机结构120

5.3.2 交流伺服电动机结构123

5.3.3 直线电动机结构129

5.3.4 电动机的驱动放大器130

5.4 液压驱动器130

5.5 气压驱动器131

5.6 压电陶瓷驱动器132

5.7 形状记忆合金驱动器133

5.7.1 形状记忆合金驱动器模型133

5.7.2 形状记忆合金丝的应用135

5.8 人工肌肉驱动器137

5.8.1 气动肌肉137

5.8.2 电活性聚合物人工肌肉139

5.8.3 离子交换膜金属复合材料140

5.8.4 导电聚合物人工肌肉140

5.8.5 碳纳米管人工肌肉141

5.8.6 MR阻尼器143

5.9 小结144

习题144

第6章 伺服电动机模型及控制策略146

6.1 伺服电动机控制系统概述146

6.2 直流伺服电动机的稳态特性和控制方式147

6.2.1 直流伺服电动机工作原理147

6.2.2 直流伺服电动机的稳态特性148

6.2.3 直流伺服电动机的控制方法150

6.2.4 直流伺服电动机的应用案例154

6.3 旋转磁场与交流伺服电动机控制方式158

6.3.1 旋转磁场理论158

6.3.2 幅值控制方式160

6.3.3 相位控制方式160

6.3.4 幅值-相位控制方式161

6.3.5 双相控制方式162

6.4 交流异步伺服电动机运行剖析162

6.4.1 交流异步伺服电动机的对称分量分析162

6.4.2 等效电路和电压方程164

6.4.3 励磁绕组和控制绕组中的电流方程166

6.4.4 电磁功率和电磁转矩167

6.5 交流异步伺服电动机的静态特性167

6.5.1 交流异步电动机机械特性167

6.5.2 交流异步电动机调节特性169

6.5.3 交流和直流伺服电动机的性能比较170

6.5.4 交流异步伺服电动机的应用案例171

6.6 永磁同步伺服电动机及其控制174

6.6.1 永磁同步伺服电动机工作原理174

6.6.2 永磁同步伺服电动机的数学模型175

6.6.3 永磁同步伺服电动机的稳态性能184

6.6.4 永磁同步伺服电动机的控制策略概述187

6.6.5 永磁同步伺服电动机的矢量控制策略分析188

6.7 伺服电动机发展趋势192

6.8 小结193

习题194

第7章 运动控制算法设计与仿真197

7.1 运动控制对象建模197

7.1.1 运动控制对象的传递函数197

7.1.2 运动控制对象的状态空间200

7.1.3 运动负载分析202

7.2 常用伺服控制策略203

7.2.1 运动伺服控制策略概述203

7.2.2 伺服运动控制系统的采样周期206

7.2.3 采样周期T对运动控制器的影响208

7.3 PID控制算法剖析209

7.4 滑模变结构控制基本原理216

7.5 永磁同步伺服电动机的控制系统设计218

7.5.1 PMSM伺服系统设计218

7.5.2 PMSM驱动控制设计223

7.5.3 PMSM控制算法设计算例227

7.5.4 PMSM控制系统仿真分析232

7.6 复杂运动控制算法案例分析236

7.6.1 双腿行走机器人的迭代学习运动控制236

7.6.2 仿生膝关节的力矩控制算法案例分析237

7.6.3 倒立摆的最优控制器设计239

7.7 运动控制系统的虚拟样机控制联合仿真241

7.8 小结244

习题245

第8章 运动控制器的硬件和软件246

8.1 运动控制器类型246

8.1.1 单片机246

8.1.2 PLC246

8.1.3 ARM247

8.1.4 DSP248

8.1.5 专用控制器249

8.1.6 工控机249

8.1.7 通用程序设计语言251

8.1.8 专用程序设计数控编程256

8.2 基于微处理器的直流伺服电动机驱动器案例257

8.3 基于DSP的全数字直流伺服电动机控制系统案例259

8.4 数控机床运动控制系统260

8.4.1 数控机床结构261

8.4.2 数控机床的分类262

8.4.3 数控机床的工作原理262

8.4.4 数控机床的坐标系264

8.4.5 数控插补概述265

8.4.6 逐点比较插补方法266

8.4.7 数控机床NC编程268

8.5 工业机器人控制器案例274

8.5.1 Staubli工业机器人编程软件274

8.5.2 工业机器人控制器硬件276

8.6 操作系统278

8.7 现场总线280

8.7.1 现场总线的发展现状280

8.7.2 CAN总线简介280

8.7.3 基于CAN总线的分布式跟随运动控制系统281

8.8 小结283

习题283

第9章 柔性体建模与柔顺运动控制285

9.1 柔性体建模285

9.1.1 柔性机构285

9.1.2 机器臂刚柔耦合动力学建模285

9.1.3 柔性机器臂参数及形函数矩阵288

9.1.4 柔性机械臂运动仿真288

9.2 柔顺运动控制291

9.2.1 力／位混合控制291

9.2.2 阻抗控制292

9.3 柔顺控制案例297

9.3.1 阻抗控制仿真297

9.3.2 自适应阻抗控制仿真299

9.4 小结301

习题301

第10章 案例分析302

10.1 永磁同步伺服电动机的DSP控制电路302

10.1.1 主回路电路302

10.1.2 检测电路303

10.1.3 保护电路304

10.1.4 驱动电路306

10.1.5 LCD显示电路307

10.1.6 电源设计307

10.2 焊接机器人控制系统307

10.3 集控式足球机器人控制系统313

10.4 湖水环境自主监测船314

10.4.1 自主监测船结构314

10.4.2 船体运动控制系统设计315

10.4.3 自主监测船实验平台317

10.4.4 自主监测船的导航317

10.5 腿式机器人的运动控制建模与仿真319

10.6 智能巡线小车设计321

10.6.1 智能车整体布局设计321

10.6.2 摄像头323

10.6.3 测速编码器324

10.6.4 开发工具及调试324

10.7 爬壁机器人控制系统设计325

10.8 家居安防机器人控制系统设计328

10.9 计量检测领域运动控制案例332

10.9.1 三坐标测量机332

10.9.2 储料罐料位自动测量仪333

10.9.3 科氏力秤粉体物料计量334

10.9.4 基于运动控制卡的超声检测控制336

10.9.5 “计控管”一体化运动控制技术336

10.10 小结338

习题338

参考文献339