航天机电伺服系统(第2版)

本书特色

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本书为航天机电伺服系统第二版,是在*版的基础上,对部分内容进行细化,增加了机电伺服系统多
学科联合仿真和设计优化章节。全书重点介绍了机电伺服系统技术发展状况、系统设计方法,以及组成机电
伺服系统的各核心零部件的关键技术,全书共分为10 章。第1 章介绍了航天机电伺服技术的特点和发展历程,
航天机电伺服系统各核心零部件技术,以及伺服系统控制方法。第2 章详细论述了伺服电动机的工作原理和
结构特点,以及永磁同步电机的设计方法。第3 章对伺服电动机驱动电路、控制算法进行详细阐述,讨论了
控制算法的工作原理,推导了控制策略及控制算法数学模型。第4 章介绍了机电伺服系统中常用传感器特点、
分类和工作原理。第5 章详细论述了精密传动机构的类型、结构形式、工作原理、结构参数计算方法和性能
测试方法。第6 章介绍了机电伺服作动器的分类、结构类型、设计方法、国内外发展现状。第7 章就航天伺
服动力电源的种类、特性以及应用进行了详细论述。第8 章介绍了航天机电伺服系统的总体设计流程,以及本书为航天机电伺服系统第二版,是在*版的基础上,对部分内容进行细化,增加了机电伺服系统多
学科联合仿真和设计优化章节。全书重点介绍了机电伺服系统技术发展状况、系统设计方法,以及组成机电
伺服系统的各核心零部件的关键技术,全书共分为10 章。第1 章介绍了航天机电伺服技术的特点和发展历程,
航天机电伺服系统各核心零部件技术,以及伺服系统控制方法。第2 章详细论述了伺服电动机的工作原理和
结构特点,以及永磁同步电机的设计方法。第3 章对伺服电动机驱动电路、控制算法进行详细阐述,讨论了
控制算法的工作原理,推导了控制策略及控制算法数学模型。第4 章介绍了机电伺服系统中常用传感器特点、
分类和工作原理。第5 章详细论述了精密传动机构的类型、结构形式、工作原理、结构参数计算方法和性能
测试方法。第6 章介绍了机电伺服作动器的分类、结构类型、设计方法、国内外发展现状。第7 章就航天伺
服动力电源的种类、特性以及应用进行了详细论述。第8 章介绍了航天机电伺服系统的总体设计流程,以及
主要参数的计算方法。第9 章介绍了航天机电伺服多学科融合建模方法,以及系统性能仿真与优化方法。第
10 章给出了机电伺服系统在海军、空军、陆军、机器人、工业自动化领域的典型应用。

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内容简介

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本书为航天机电伺服系统第二版,是在版的基础上,对部分内容进行细化,增加了机电伺服系统多学科联合仿真和设计优化章节。全书重点介绍了机电伺服系统技术发展状况、系统设计方法,以及组成机电伺服系统的各核心零部件的关键技术,全书共分为10 章。 章介绍了航天机电伺服技术的特点和发展历程,航天机电伺服系统各核心零部件技术,以及伺服系统控制方法。第2 章详细论述了伺服电动机的工作原理和结构特点,以及永磁同步电机的设计方法。第3 章对伺服电动机驱动电路、控制算法进行详细阐述,讨论了控制算法的工作原理,推导了控制策略及控制算法数学模型。第4 章介绍了机电伺服系统中常用传感器特点、分类和工作原理。第5 章详细论述了精密传动机构的类型、结构形式、工作原理、结构参数计算方法和性能测试方法。第6 章介绍了机电伺服作动器的分类、结构类型、设计方法、靠前外发展现状。第7 章就航天伺服动力电源的种类、特性以及应用进行了详细论述。第8 章介绍了航天机电伺服系统的总体设计流程,以及主要参数的计算方法。第9 章介绍了航天机电伺服多学科融合建模方法,以及系统性能仿真与优化方法。0 章给出了机电伺服系统在海军、空军、陆军、机器人、工业自动化领域的典型应用。

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作者简介

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本书作者为北京精密机电控制设备研究所总研究师,历任航天型号私服系统主任设计师和伺服技术研发中心主任,承担了大量的国家航空航天伺服系统科研项目。本书是他所带领的研究团队长期科研工作的总结和提高,对从事类似工作的工程技术人员有相当的指导意义。

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目录

前言**版前言第1章 概论1   1.1 航天机电伺服概况1   1.2 机电伺服技术发展2   1.3 机电伺服系统关键技术9    1.3.1 航天机电伺服作动器9    1.3.2 伺服电动机技术11    1.3.3 驱动控制技术12    1.3.4 伺服传动技术13    1.3.5 电源及管理技术14    1.3.6 可靠性技术15    1.3.7 传感器技术17   1.4 机电伺服系统控制算法24 第2章 伺服电动机30   2.1 直流伺服电动机30    2.1.1 直流电动机基本结构与分类30    2.1.2 直流伺服电动机特点31    2.1.3 基本原理与构成31    2.1.4 直流伺服电动机数学模型32   2.2 无刷直流伺服电动机34    2.2.1 无刷直流电动机本体组成34    2.2.2 无刷直流电动机转子位置检测装置36    2.2.3 功率电子驱动装置36    2.2.4 无刷直流电动机工作原理37    2.2.5 无刷直流电动机数学模型37    2.2.6 无刷直流电动机的PWM 调速控制38   2.3 永磁同步伺服电动机41    2.3.1 永磁同步电动机基本结构41    2.3.2 永磁同步电动机的数学模型43    2.3.3 永磁同步电动机设计方法46    2.3.4 常用磁性材料48    2.3.5 永磁同步电动机的特点与应用49   2.4 交流感应电动机51    2.4.1 交流感应电动机基本结构51    2.4.2 交流感应电动机工作原理53    2.4.3 交流感应电动机机械特性53    2.4.4 交流感应电动机数学模型54   2.5 开关磁阻电动机58    2.5.1 开关磁阻电动机结构58    2.5.2 开关磁阻电动机工作原理62    2.5.3 开关磁阻电动机特点63    2.5.4 开关磁阻电动机数学模型65   2.6 直线电动机67    2.6.1 直线电动机基本原理68    2.6.2 直线电动机的分类69    2.6.3 圆筒型直线电动机的特点与应用69 第3章 伺服电动机驱动技术73   3.1 PWM 控制技术73    3.1.1 PWM 基本原理73    3.1.2 PWM 的理论基础74    3.1.3 直流电动机的PWM 控制技术75   3.2 矢量控制技术75    3.2.1 矢量控制变换的思路76    3.2.2 按转子磁场定向的矢量控制的实现77    3.2.3 正弦波脉宽调制技术79   3.3 电压空间矢量控制技术80    3.3.1 逆变器调制方式比较80    3.3.2 SVPWM 调制方式算法原理80    3.3.3 永磁同步电动机的电压空间矢量控制85   3.4 直接转矩控制85    3.4.1 电压型逆变器的模型87    3.4.2 磁链轨迹的控制88    3.4.3 磁链轨迹区段的确定89    3.4.4 转矩控制90    3.4.5 感应电动机定子磁链和转矩的估算93   3.5 迭代学习控制方法93    3.5.1 开关磁阻电动机转矩脉动产生原因94    3.5.2 基于模型控制和迭代学习控制94    3.5.3 迭代学习控制过程和开环PID迭代学习控制95    3.5.4 开关磁阻电动机的迭代学习控制理论分析96   3.6 永磁同步式起动/发电机的*大转矩/电流控制102   3.7 基于滑膜变结构永磁同步电机无传感器矢量控制技术105    3.7.1 滑模变结构控制理论105    3.7.2 基于传统滑模观测器的高速PMSM 无传感器控制方式108    3.7.3 传统滑模观测器的抖振问题110 第4章 机电伺服系统传感器112   4.1 电流传感器112    4.1.1 电流传感器组成与分类112    4.1.2 霍尔电流传感器工作原理114    4.1.3 电流互感器工作原理117    4.1.4 磁阻式电流传感器工作原理119    4.1.5 电阻式电流传感器120    4.1.6 电流传感器在电动机控制中的应用121   4.2 电压传感器124    4.2.1 电压传感器的分类和特点124    4.2.2 电磁式电压互感器工作原理125    4.2.3 电容式电压互感器的工作原理126    4.2.4 霍尔电压传感器127    4.2.5 电压传感器在传动系统中的应用131   4.3 转子位置传感器132    4.3.1 光电编码器传感器132    4.3.2 旋转变压器134    4.3.3 磁编码器139    4.3.4 编码器在伺服系统中的应用142   4.4 位移传感器144    4.4.1 位移传感器的分类145    4.4.2 光栅位移传感器的工作原理146    4.4.3 光学三角位移传感器的工作原理147    4.4.4 光学编码尺位移传感器148    4.4.5 直线磁编码器148   4.5 加速度传感器150    4.5.1 压电式加速度传感器150    4.5.2 电容式加速度传感器151 第5章 机电伺服传动机构153   5.1 概述153   5.2 谐波传动154    5.2.1 谐波齿轮传动原理154    5.2.2 谐波齿轮传动的传动比计算155    5.2.3 谐波传动主要构件的结构形式156    5.2.4 谐波齿轮传动的失效形式157    5.2.5 谐波齿轮传动的效率157   5.3 滚珠丝杠158    5.3.1 滚珠丝杠副的工作原理及结构形式159    5.3.2 滚珠丝杠副的承载能力164    5.3.3 滚珠丝杠副的预紧167    5.3.4 滚珠丝杠副的驱动力矩及传动效率171   5.4 行星滚柱丝杠176    5.4.1 行星滚柱丝杠的工作原理与结构类型176    5.4.2 行星滚柱丝杠的运动分析179    5.4.3 行星滚柱丝杠的尺寸参数183   5.5 行星齿轮差速器185    5.5.1 行星齿轮差速器工作原理与结构类型185    5.5.2 行星齿轮差速器参数设计189    5.5.3 行星齿轮差速器运动学与动力学分析191   5.6 传动机构性能测试194    5.6.1 承载能力和效率测试试验194    5.6.2 动态性能测试试验196    5.6.3 传动精度测试试验198 第6章 机电作动器201   6.1 概述201   6.2 机电作动器分类201   6.3 机电作动器结构形式202    6.3.1 直线式机电作动器202    6.3.2 旋转式机电作动器205    6.3.3 空间摆动式机电作动器206    6.3.4 余度式机电作动器207   6.4 机电作动器设计研究218    6.4.1 机电作动器设计流程218    6.4.2 机电作动器布局设计218    6.4.3 机电作动器参数设计218    6.4.4 伺服电动机设计220   6.5 机电作动器国内外研究现状220 第7章 伺服动力电源223   7.1 机电伺服用电特性223    7.1.1 机电伺服电源的工作过程223    7.1.2 机电伺服系统的用电特性224   7.2 化学电源225    7.2.1 热电池225    7.2.2 锌银电池230    7.2.3 动力型锂离子电池235   7.3 弹载发电机237    7.3.1 涡轮发电机238    7.3.2 涡轮发电机系统238    7.3.3 斯特林发电机244   7.4 电源管理技术253    7.4.1 组合电源254    7.4.2 快响应升压技术254    7.4.3 先进储能及功率调节技术255    7.4.4 电源一体化技术255    7.4.5 再生电能的管理256 第8章 航天机电伺服系统分析与设计258   8.1 机电伺服系统设计需求258    8.1.1 结构与质量要求258    8.1.2 性能要求258    8.1.3 其他要求259   8.2 机电伺服系统负载特性分析259    8.2.1 负载的种类和性质259    8.2.2 负载的计算260   8.3 机电伺服系统方案设计262    8.3.1 初步方案设计262    8.3.2 静态计算263   8.4 机电伺服系统参数设计和性能分析264    8.4.1 机电作动器设计264    8.4.2 伺服电动机设计266    8.4.3 伺服控制器与伺服驱动器设计267    8.4.4 伺服动力电源参数设计268    8.4.5 可靠性设计268   8.5 机电伺服系统数学建模与仿真271    8.5.1 机电伺服系统数学建模271    8.5.2 机电伺服系统性能仿真273 第9章 航天机电伺服系统多学科联合仿真与设计优化275   9.1 航天机电伺服多学科联合仿真需求275    9.1.1 串行设计研发弊端275    9.1.2 “V”字设计研发优势275    9.1.3 仿真与设计的关系275   9.2 航天机电伺服多学科融合建模方法277    9.2.1 产品质量估算277    9.2.2 控制特性建模277    9.2.3 功率特性建模280    9.2.4 融合建模实现284   9.3 航天机电伺服系统性能仿真与优化292    9.3.1 机电伺服系统性能数字化试验292    9.3.2 目标函数确认与设计变量筛选294    9.3.3 高维度多目标多约束优化策略298    9.3.4 某机电伺服系统性能优化实例305 第10章 航天机电伺服技术应用312   10.1 海军领域的应用312    10.1.1 潜艇312    10.1.2 鱼雷313    10.1.3 船舶减摇鳍313    10.1.4 舰船消振313    10.1.5 矢量推进水下机器人315   10.2 军事装备领域的应用316    10.2.1 无人驾驶飞机的应用316    10.2.2 战斗机副翼317    10.2.3 飞机水平安定面318    10.2.4 飞机飞行控制面318    10.2.5 飞机起落架319    10.2.6 飞机反推力装置320    10.2.7 飞机电刹车系统321    10.2.8 一次性飞行器325   10.3 陆军领域的应用326    10.3.1 导弹326    10.3.2 火箭326    10.3.3 坦克327   10.4 机器人领域的应用328    10.4.1 工业机器人328    10.4.2 服务机器人330    10.4.3 康复机器人330    10.4.4 外骨骼机器人330   10.5 工业自动化领域的应用331    10.5.1 六自由度列车驾驶运动平台331    10.5.2 倾斜列车控制332    10.5.3 风洞天平校准系统的自动加载装置334    10.5.4 纺织并条机自调匀整系统控制系统335   10.6 其他领域的应用336    10.6.1 汽车换挡操控机构综合性能试验系统336    10.6.2 柴油机螺栓活塞装配337    10.6.3 车辆主动悬架337    10.6.4 高层建筑和高耸结构339 参考文献341

封面

航天机电伺服系统(第2版)

书名:航天机电伺服系统(第2版)

作者:黄玉平.李建明.朱成林.等

页数:368

定价:¥69.0

出版社:中国电力出版社

出版日期:2020-05-01

ISBN:9787519842192

PDF电子书大小:107MB 高清扫描完整版

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