伺服系统是自动控制系统的一个分支，系统具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等优点。伺服技术的发展方向是数字化、高集成化、智能化，以及模块化和网络化。目前，电气伺服控制技术在工业、交通、国防以及人们日常工作与生活众多领域得到广泛应用，发挥重要作用。本书结合大量典型实例，系统介绍现代电气伺服控制系统结构原理，以及设计计算、选型、试验、使用、安装调试、维护修理、技术改进的理论与方法。本书力求简明实用，能够反映本技术领域国内研究与应用的现状，实例涵盖多个工业门类，对广大读者有直接的参考借鉴作用。本书共分4章，第1章是电气伺服控制概述，第2、3、4章分别介绍步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机及其控制系统的相关理论及应用。

本书可作为机电专业工程技术人员的参考书，也可作为普通高等院校、高职高专相关专业学生的参考读物。

作者简介

　　黄志坚，男，广大工业大学机电系教授，具有丰富的理论经验和实践经验，出版了多本图书，包括《液压伺服与比例控制实用技术》《电液伺服与比例控制装置使用与维修》《液压伺服比例控制与PLC应用》《电气伺服控制技术应用案例精选》等。

前言
1电气伺服控制技术概述1
1.1电气伺服控制系统原理及组成1
1.2电气伺服控制技术基本要求和特点2
1.2.1电气伺服控制基本要求2
1.2.2电气伺服控制执行元件主要性能特点3
1.3伺服系统分类3
1.3.1按被控量参数特性分类3
1.3.2按驱动元件的类型分类4
1.3.3按控制原理分类5
1.3.4按反馈比较控制方式分类6
1.4电气伺服控制技术发展趋势6
2步进电动机伺服控制技术及应用8
2.1步进电动机及伺服控制技术概述8
2.1.1步进电动机的工作原理8
2.1.2步进电动机的分类及型号命名10
2.1.3步进电动机的运行特性11
2.2步进电动机驱动技术及应用13
2.2.1步进电动机驱动技术概述13
2.2.2 二相混合式步进电动机驱动器14
2.2.35相混合式步进电动机驱动器18
2.2.4反应式步进电动机驱动器22
2.2.5步进电动机可变细分驱动控制器29
2.3步进电动机控制技术及应用34
2.3.1步进电动机控制技术概述34
2.3.2步进电动机加减速控制器35
2.3.3数控步进电动机的正反转控制38
2.3.4三相混合式步进电动机SPWM控制技术40
2.3.5基于虚拟仪器的步进电动机控制系统44
2.3.6基于DSP的步进电动机控制系统46
2.3.7基于单片机的步进电动机控制系统50
2.3.8基于PLC和触摸屏的步进电动机控制系统53
2.3.9基于CAN总线的步进电动机控制系统56
2.3.10基于ARM7的步进电动机升降速曲线控制系统60
2.3.11基于FPGA的步进电动机多轴联动控制系统66
2.4步进电动机及伺服系统设计与计算71
2.4.1步进电动机的选型与计算概述71
2.4.2步进电动机主要技术参数 76
2.4.3升降台铣床数控改造设计及步进电动机的选择计算80
2.4.4数控机床中步进电动机的选用83
2.4.5基于STM32F103的贴片机控制系统的设计85
2.5步进电动机及控制系统的使用与维修91
2.5.1步进电动机的故障分析91
2.5.2CAK6150数控车床驱动板的维修94
2.5.3电火花线切割机步进电动机失步等故障的检修97
3直流伺服控制技术及应用101
3.1直流伺服电动机概述101
3.1.1直流伺服电动机的特点101
3.1.2直流伺服电动机的工作原理101
3.2直流伺服电动机的驱动与控制105
3.2.1直流伺服电动机驱动概述105
3.2.2直流伺服电动机控制及其特性106
3.2.3PWM在直流伺服系统中的应用109
3.2.4运用PWM技术控制直流电动机转速114
3.2.5TMS320C2812在直流伺服控制中的应用118
3.3直流伺服电动机及系统的设计与应用121
3.3.1直流伺服电动机应用与选择概述121
3.3.2部分直流伺服电动机的主要技术数据123
3.3.3SG1731D在机床直流伺服随动系统中的应用126
3.3.4基于PC＋PCI的直流伺服系统测试平台129
3.3.5基于DSP的雕刻机用直流伺服控制器132
3.3.6低成本直流伺服电动机调速系统135
3.3.7大功率直流电动机速度伺服系统的设计138
3.4直流伺服电动机及系统的使用与维修143
3.4.1电动机发热故障分析及解决143
3.4.2伺服系统中检测器件常见故障与维修144
3.5无刷直流电动机控制系统及应用147
3.5.1永磁无刷直流电动机的结构及工作原理147
3.5.2无刷直流电动机的运行特性152
3.5.3无刷直流电动机驱动控制153
3.5.4三相无刷直流伺服电动机控制系统在石油钻井的应用156
3.5.5空心绕组无刷直流电动机在精密定位控制系统中的应用158
3.5.6高压断路器永磁无刷直流电动机机构伺服控制系统160
3.5.7基于CAN总线的小型飞行器伺服系统165
4交流伺服控制技术及应用169
4.1交流伺服控制技术概述169
4.1.1交流伺服电动机及控制技术的发展169
4.1.2同步电动机与异步电动机171
4.1.3模拟式交流伺服系统与数字式交流伺服系统171
4.2交流异步伺服电动机173
4.2.1交流异步伺服电动机基本结构174
4.2.2交流异步伺服电动机工作原理175
4.2.3两相绕组产生的圆形旋转磁场177
4.2.4椭圆形旋转磁场181
4.2.5控制方式183
4.2.6稳态特性184
4.3交流同步伺服电动机187
4.3.1永磁同步电动机的结构与工作原理187
4.3.2磁阻式同步电动机的结构与工作原理192
4.3.3磁滞同步电动机的结构与工作原理193
4.4交流伺服电动机的驱动与控制技术应用195
4.4.1基于IRMCK201芯片的交流伺服控制系统195
4.4.2基于PCI总线的全闭环交流伺服控制系统200
4.4.3大功率PMSM伺服系统203
4.4.4基于DSP的全数字交流伺服驱动器208
4.4.5基于DSP的交流伺服系统与CAN总线的通信212
4.4.6基于PLC伺服驱动的位置控制系统216
4.4.7触摸屏与PLC组成的伺服电动机控制系统219
4.4.8基于DeviceNet协议的CAN总线交流伺服系统接口221
4.4.9基于PROFIBUSDP总线的交流伺服与变频系统226
4.5交流伺服控制系统的设计与计算231
4.5.1交流伺服电动机的设计计算及选择概述231
4.5.2交流伺服电动机的主要技术参数233
4.5.3机床进给系统数控化改造的设计及计算235
4.5.4TH6363卧式加工中心伺服进给系统设计与分析239
4.5.5数控冲床送料机构交流伺服电动机设计与分析243
4.5.6交流伺服同步驱动拉床控制系统的设计247
4.6交流伺服控制应用典型实例252
4.6.1用PLC伺服装置改造插齿机床控制系统252
4.6.2FANUC系统扭矩控制功能在数控曲轴磨床中的应用256
4.6.3基于PLC控制的高精度交流伺服定剪系统260
4.6.4织机电子送经与卷取伺服驱动技术系统263
4.6.5地面雷达全数字模块化伺服系统268
4.6.6CINRAD／SA型天气雷达数字交流伺服系统及调试和维修272
4.7交流伺服电动机及系统的使用与维修279
4.7.1FANUC αi系列主轴伺服驱动系统故障诊断与维修279
4.7.2数控机床交流伺服系统参数不匹配故障及消除方法282
4.7.3交流伺服电动机振动故障分析与解决284
4.7.4三菱交流伺服主轴电动机飞车故障的维修286
参考文献288

前言/序言

“伺服”一词来自英文单词Servo的音译，是指运动系统按照人们的外部指令要求进行运动。目前，电气伺服控制技术在工业、交通、国防以及人们日常工作与生活众多领域得到了广泛应用，发挥了重要作用。电气伺服系统主要由伺服电机、反馈和控制装置组成。其中伺服电机是运动的主要执行部件。伺服系统的主要作用是闭环控制，包括力矩、速度（转速）和位置等。伺服系统是自动控制系统的一个分支，伺服系统的性能是决定机构运动精度和生产效率的主要因素之一。电气伺服系统具有精度高、响应速度快、稳定性好、负载能力强和工作频率范围大等基本要求，同时还要求体积小、质量轻、可靠性高和成本低等。电气伺服控制技术是集微控电动机、传感器与测控、自动化、机械工程、电子工程和电力电子技术为一体的综合技术。现代科学技术的发展，特别是微电子技术、计算机技术的飞速发展对伺服控制提出了更高、更新的要求。伺服技术的发展方向是数字化、高集成化、智能化以及模块化和网络化。

本书结合大量典型实例，系统介绍现代电气伺服控制系统结构原理，以及设计计算、选型、试验、使用、安装调试、维护修理、技术改进的理论与方法。本书共分4章，第1章是电气伺服控制概述，第2、3、4章分别介绍步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机及其控制系统的相关理论及应用。

本书取材新颖，简明实用。本书内容翔实具体，反映了本技术领域国内研究与应用的现状，实例涵盖多个工业门类，对广大读者有直接的参考借鉴作用。

限于作者水平，加之时间仓促，书中难免有不当及欠缺之处，恳请读者批评指正。

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