運動控制技術及工程實踐

前言

運動控制作為自動化技術的一個重要分支，在20世紀末進入了快速發(fā)展階段。在現(xiàn)代工業(yè)自動化技術中，運動控制技術代表著最廣泛的用途，并承擔著最復雜的任務。雖然運動控制作為一個獨立產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史并不悠久，但隨著制造業(yè)對產(chǎn)品加工速度和精度要求的不斷提高，運動控制產(chǎn)品的市場需求增長很快，運動控制技術也隨之得到了極為迅速的發(fā)展，產(chǎn)品種類和應用范圍在不斷擴大，尤其是電子信息等高科技技術的發(fā)展，為運動控制提供了更大的發(fā)展空間和更加廣闊的市場。本書結構和內(nèi)容本書以運動控制技術有關理論為基礎，基于運動控制卡設計硬件結構，分析運動控制核心算法，開發(fā)運動控制軟件，對多種工業(yè)設備實現(xiàn)高速高精度運動控制。全書共分三篇。第1篇為技術基礎篇，包括第1～2章，介紹運動控制技術的相關基礎知識。第1章介紹運動控制技術的歷史、特點、應用范圍和發(fā)展趨勢。第2章概括介紹與運動控制技術相關的機械、電氣、控制和計算機等方面的基礎知識。如果對本部分內(nèi)容比較熟悉，可直接略過；如果在后面的學習中需要查閱相關知識，可直接找到相應章節(jié)內(nèi)容進行查閱。第2篇為技術開發(fā)篇，包括第3～5章，介紹運動控制系統(tǒng)的開發(fā)技術。第3章介紹運動控制系統(tǒng)的硬件結構，以“工控PC機+運動控制卡”為硬件基礎，介紹運動控制卡、電氣伺服系統(tǒng)、位置檢測系統(tǒng)等硬件器件。第4章介紹運動控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)，包括DOS、Windows、Linux三種常用軟件開發(fā)平臺、運動控制系統(tǒng)的軟件結構等。第5章介紹運動控制算法，包括運動控制原理、位置控制、速度控制及加速度控制算法，分析線性插補、二維圓弧插補、直線加減速、S曲線加減速、指數(shù)加減速和速度前瞻控制方法。第3篇為實踐應用篇，包括第6～9章，介紹具體開發(fā)實例，做到理論與實踐緊密結合。第6～9章介紹了四個典型的運動控制實例，包括PMAC卡控制的并聯(lián)機床、TRl0卡控制的切割機、GALIL卡控制的工業(yè)機器人和固高卡控制的雕刻機，對運動控制技術進行深入闡述，以引導讀者開發(fā)自己的運動控制系統(tǒng)。本書特色本書充分體現(xiàn)“理論夠用，實用為主”的特點，為從事運動控制領域研究和開發(fā)的工程技術人員提供一個參考，具有很強的工程實踐指導性?？蒲腥藛T通過本書的學習，可以提高開發(fā)能力，能夠快速高效地開發(fā)出實用可靠的運動控制系統(tǒng)；在校師生可以學習本書豐富的實例文件和源代碼，只要稍加修改移植，便可應用于自己的教學和課題研究中，達到事半功倍的效果。

內(nèi)容概要

運動控制技術，由于可對運動軌跡進行高速度和高精度控制，在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用。    本書內(nèi)容主要包括運動控制技術的發(fā)展及特點，運動控制技術在機械、電氣、控制、計算機等方面的基礎知識，運動控制系統(tǒng)軟硬件開發(fā)技術及運動控制算法，運動控制系統(tǒng)的典型應用實例，包括并聯(lián)機床、切割機、工業(yè)機器人和雕刻機的運動控制設計方法。作者采用深人淺出的語言，力圖通過實用、詳細、典型的運動控制實例來使讀者真正掌握運動控制技術。    本書是一本實用性較強的書，可供從事運動控制技術及相關領域研究的工程技術人員自學或作為培訓教材使用，也可作為大專院校自動化、機電一體化、機械制造及其他相關專業(yè)高年級本科生或研究生的教材或參考書。

書籍目錄

前言第1篇 技術基礎篇  第1章 概述    1.1 運動控制技術概況    1.2 運動控制技術發(fā)展    1.3 運動控制系統(tǒng)中的關鍵技術    1.4 運動控制技術應用領域    1.5 本章小結  第2章 運動控制技術基礎    2.1 機械基礎    2.2 電氣基礎    2.3 控制基礎    2.4 計算機基礎    2.5 本章小結第2篇 技術開發(fā)篇  第3章 運動控制系統(tǒng)硬件設計    3.1 控制系統(tǒng)硬件總體方案    3.2 運動控制卡    3.3 電氣伺服系統(tǒng)    3.4 位置檢測系統(tǒng)    3.5 本章小結  第4章 運動控制系統(tǒng)軟件開發(fā)    4.1 運動控制軟件簡介    4.2 軟件平臺    4.3 軟件結構與信息流    4.4 本章小結  第5章 運動控制算法分析    5.1 運動控制原理    5.2 軌跡插補算法    5.3 速度控制算法    5.4 本章小結第3篇 實踐應用篇  第6章 實例1：并聯(lián)機床運動控制（美國PMAC卡）    6.1 方案設計    6.2 硬件組成    6.3 軟件開發(fā)    6.4 系統(tǒng)調試    6.5 本章小結  第7章 實例2：切割機運動控制（英國TRIO卡）    7.1 方案設計    7.2 硬件組成    7.3 軟件開發(fā)    7.4 系統(tǒng)調試    7.5 本章小結  第8章 實例3：SCARA機器人運動控制（美國GALIL卡）    8.1 方案設計    8.2 硬件組成    8.3 軟件開發(fā)    8.4 系統(tǒng)調試    8.5 本章小結  第9章 實例4：雕刻機運動控制（中國固高卡）    9.1 方案設計    9.2 硬件組成    9.3 軟件開發(fā)    9.4 系統(tǒng)調試    9.5 本章小結參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.電磁繼電器電磁式繼電器具有結構簡單、價格低廉，體積小、動作迅速可靠的特點，廣泛應用于低壓控制電路中，其結構和工作原理與接觸器基本相同。電磁式繼電器一般由鐵心、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉方吸向鐵心，從而帶動銜鐵動作，使常開觸點吸合，使常閉觸點斷開；反之，當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，從而使常開觸點斷開，常閉觸點閉合，從而達到了在電路中導通、切斷的目的。與接觸器不同的是繼電器的觸點沒有主、輔之分，并且觸點容量小，沒有滅弧裝置。盡管繼電器種類繁多，但它們都有一個共同的特性，即繼電特性，其特性曲線如圖2-18所示。當繼電器輸入量z由零增加至x1前，繼電器輸出量為零。當輸入量增加到x2時，繼電器吸合，通過其觸點的輸出量突變?yōu)閥1，若z再增加，y值不變。當z減小時到x1時，繼電器釋放，輸出由y1突降為零，z再減小，y值仍為零。在圖2-18中，x2稱為繼電器的吸合值，欲使繼電器動作，輸入量必須大于此值；x1稱為繼電器的釋放值，欲使繼電器釋放，輸入量必須小于此值；稱為繼電器的返回系數(shù)，它是繼電器的重要參數(shù)之一。不同場合要求不同的K值，K值可根據(jù)不同的使用場合進行調整。

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《運動控制技術及工程實踐》以運動控制技術有關理論為基礎，基于運動控制卡設計硬件結構，分析運動控制核心算法，開發(fā)運動控制軟件，對多種工業(yè)設備實現(xiàn)高速高精度運動控制?！哆\動控制技術及工程實踐》充分體現(xiàn)“理論夠用，實用為主”的特點，為從事運動控制領域研究和開發(fā)的工程技術人員提供一個參考，科研人員通過《運動控制技術及工程實踐》的學習，可以提高開發(fā)能力，能夠快速高效地開發(fā)出實用可靠的運動控制系統(tǒng)；在校師生可以學習《運動控制技術及工程實踐》豐富的實例文件和源代碼，只要稍加修改移植，便可應用于自己的教學和課題研究中，達到事半功倍的效果。

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