《运动控制系统原理、结构与设计》介绍了运动控制系统核心控制芯片、传感与反馈系统、执行与驱动系统、通讯系统、嵌入式与PC应用、控制理论与方法及工程实际等内容，既是著者从事教学、科研和工程设计的经验总结，也希望能够为国内相关领域和方向的本科生、硕士研究生、博士研究生和工程设计人员从事工程设计时提供较新的设计资料、思路以供参考。电子技术、微电子技术、通讯技术、传感器技术及现代控制技术的发展和科技进步，促进了运动控制技术和运动控制系统的普及与应用。运动控制系统是由硬件电路和控制软件组成的复杂系统，几乎涵扩了电子、计算机、微电子、传感器、机电一体化和自动控制等全部工科领域。为提高国内学者对硬件电路设计的重视程度，并进一步领会软硬件协同设计的思路与方法，著者在总结自己学习心得体会与工程项目设计经验基础上编写了《运动控制系统原理、结构与设计》。

　　第一章  绪论
　　生活质量和水平是现代文明社会和和谐社会的标志之一。作为生产物质资料的生活资料的机器和设备，其自动化程度和加工水平随计算机技术、电子技术、微电子技术、传感技术、通讯技术和控制技术等的发展而日益提高，作为其核心的运动控制系统发挥了重要作用。
　　本章将在简要介绍运动控制系统定义、分类及其特点的基础上，讲述其功能设计方法和运动控制系统设计涉及的关键技术。
　　1.1  引言
　　反馈系统（feedback system）、伺服系统（servo system）和运动控制系统（motion control system）是机电工程和自动化工程教科书和文献资料中经常使用的词汇，是自动化领域重要研究内容之一。自Motion control和Motion contro1 system定义出现之后，运动控制系统更成为最近几年的新兴研究领域。
　　反馈原理是自动控制的基本原理之一。所谓反馈原理，就是根据系统实际输出与期望输出之间的偏差，通过适当的控制原理或／和控制方法消除偏差以获得预期系统性能的方法。反馈系统是基于反馈原理建立，并根据系统输出变化信息进行实时调节的自动控制系统。从硬件电路上看，反馈系统由前向通道和后向通道（反馈通道）组成。其中，前向通道完成控制器至执行器之间的控制信号传递，后向通道完成输出至控制器的信号反馈功能。二者通过控制器相连，组成一完整的闭合回路。因此，反馈控制系统有时也称为闭环控制系统，结构如图1.1所示。
　　闭环是自动控制系统的基本结构，反馈控制是自动控制系统的主要形式。在现代控制理论中，图1.1所示的反馈系统是使用系统输出进行反馈的。更为广义的反馈系统还包括状态反馈和输出至状态变量x反馈等两种形式，尤其是基于状态反馈的极点配置法更是最常用的现代控制方法之一。

前言
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 运动控制系统分类与特点
1.3 运动控制系统功能设计
1.4 运动控制系统设计关键技术
1.5 最新进展
1.6 本书章节安排

第二章 ADSP-2181原理与系统设计
2.1 ADSP-21xx系列定点DSP结构
2.1.1 基本内核结构
2.1.2 21xx系列定点DSP结构与选型
2.1.3 21xx系列定点DSP特点
2.2 ADSP-2181应用系统设计
2.2.1 2181资源
2.2.2 218l应用系统设计
2.3 ADSP-2181 PM／DM／IO扩展
2.3.1 2181基本系统配置
2.3.2 程序存储器（PM）扩展
2.3.3 数据存储器（DM）扩展
2.3.4 I／O扩展
2.3.5 复合存储器扩展
2.4 ADSP-218l DMA功能与扩展
2.4.1 BDMA功能
2.4.2 IDMA功能
2.4.3 总线请求与确认
2.5 ADSP-2181串口扩展
2.6 本章小结

第三章 传感与反馈系统
3.1 转换原理与结构
3.1.1 A／D转换原理与结构
3.1.2 V／F原理与结构
3.2 常用转换器选型
3.2.1 A／D转换器选型
3.2.2 V／F转换器选型
3.3 电学量检测原理与系统设计
3.4 机械量检测原理与系统设计
3.4.1 位移／位置量检测方法
3.4.2 速度量检测方法
3.4.3 加速度量检测方法
3.5 力学量检测原理与系统设计
3.6 传感与反馈系统设计注意事项
3.7 本章小结

第四章 伺服电机与运动控制系统
4.1 驱动电机分类与选择
4.2 直流电机与伺服驱动
4.2.1 直流电机控制原理
4.2.2 直流电机PWM控制
4.2.3 直流电机D／A控制
4.2.4 直流电机混合控制
4.3 交流电机与伺服驱动
4.3.1 交流异步电机控制原理
4.3.2 恒U／f比变频调速与SPWM调速
4.3.3 磁链跟踪控制
4.3.4 磁束矢量控制原理与系统实现
4.3.5 直接转矩控制原理与系统实现
4.4 本章小结

第五章 数据通讯系统设计（一）
5.1 数据通讯系统结构
5.2 RS-232通讯网络
5.2.1 RS-232硬件电路设计
5.2.2 RS-232数据通讯程序设计
5.2.3 RS-232数据通讯网络实现注意事项
5.3 RS-485通讯网络
5.3.1 RS-485硬件电路设计
5.3.2 RS-485数据通讯程序设计
5.3.3 RS-485数据通讯网络实现注意事项
5.4 本章小结

第六章 数据通讯系统（二）
6.1 CAN总线通讯网络
6.1.1 CAN硬件电路设计
6.1.2 CAN数据通讯程序设计
6.1.3 CAN数据通讯网络实现注意事项
6.2 USB总线通讯网络
6.2.1 USB硬件电路设计
6.2.2 USB数据通讯程序设计
6.2.3 混合式串行数据通讯系统设计
6.2.4 USB数据通讯网络实现注意事项
6.3 并行数据通讯系统
6.4 本章小结

第七章 可编程芯片与嵌入式系统（一）
7.1 可编程芯片简介
7.2 GALl6V8芯片系统设计
7.2.1 工作模式和组态
7.2.2 常用开发工具
7.2.3 GAU6V8开发实例
7.2.4 GAL器件开发注意事项
7.3 PSD芯片系统设计
7.3.1 PSD系列芯片基本特征
7.3.2 PSD813Fx芯片功能
7.3.3 PSD813Fx芯片开发过程
7.3.4 PSD芯片开发注意事项
7.4 本章小结

第八章 可编程芯片与嵌入式系统（二）
8.1 CPLD／FPGA芯片特点
8.2 CPLD芯片系统设计
8.2.1 EPM7128芯片基本特征
8.2.2 EPM7128芯片功能
8.2.3 EPM7128S芯片开发过程
8.2.4 EPM7128S芯片开发注意事项
8.3 FPGA芯片系统设计
8.3.1 FLEX6000芯片基本特征
8.3.2 EPF6016芯片功能
8.3.3 EPF6016芯片开发过程
8.3.4 EPF6016芯片开发注意事项
8.4 本章小结

第九章 PC-based运动控制系统设计
9.1 微机原理简介
9.1.1 PC主板结构
9.1.2 常用芯片组
9.1.3 芯片组架构
9.1.4 微机总线
9.2 ISA总线及板卡设计原理
9.2.1 ISA总线特点
9.2.2 ISA总线板卡设计原理
9.2.3 ISA总线板卡常用结构
9.2.4 其他ISA总线
9.3 PCI总线及板卡设计原理
9.3.1 PCI总线特点
9.3.2 PCI总线板卡设计原理
9.3.3 PCI板卡常用结构
9.3.4 其他PCI总线
9.4 板卡驱动程序设计
9.4.1 驱动程序类型
9.4.2 WDM模型结构
9.4.3 常用开发工具
9.4.4 WinDriver板卡驱动程序开发
9.5 PC-based运动控制程序设计
9.6 本章小结

第十章 PID控制与实现
10.1 PID控制概述
10.1.1 PID控制原理
10.1.2 PID控制特点
10.1.3 PID控制的应用
10.1.4 PID控制器的参数整定
10.2 比例（P）控制环节
10.3 积分（I）控制环节
10.4 比例积分（PI）控制
10.5 微分（D）及比例微分（PD）控制环节
10.6 比例积分微分（PID）控制
10.7 控制方式的选择
10.8 PID控制器的参数整定
10.8.1 参数整定的说明
10.8.2 临界比例度法
10.8.3 衰减曲线法
10.8.4 经验法
10.9 PID控制实例
10.9.1 系统硬件组成
10.9.2 建模与仿真
10.9.3 上位机控制的实现
10.10 本章小结

第十一章 模糊控制技术与实现
11.1 概述
11.1.1 模糊控制的背景起源及特点
11.1.2 模糊控制的发展阶段与应用概况
11.2 模糊理论的数学基础
11.2.1 经典集合及其运算
11.2.2 模糊集合及其运算
11.2.3 模糊集合与经典集合的联系
11.2.4 关于隶属函数
11.3 模糊逻辑与模糊推理
11.3.1 模糊逻辑
11.3.2 模糊推理
11.4 模糊控制技术基础
11.4.1 模糊控制基本原理
11.4.2 模糊化方法
11.4.3 解模糊方法
11.4.4 模糊控制规则及控制算法
11.5 模糊控制器的设计
11.5.1 模糊控制器的基本结构
11.5.2 模糊控制器的结构设计
11.6 模糊控制应用实例
11.7 本章小结

第十二章 运动控制系统实例（一）
12.1 溜冰机器人运动控制系统实例
12.1.1 溜冰机器人原理与结构
12.1.2 溜冰机器人非完整运动学状态空间方程
12.1.3 溜冰机器人控制系统设计
12.2 自动导引车运动控制系统实例
12.2.1 AGV结构与原理
12.2.2 运动学假设与分析
12.2.3 非完整运动学状态空间的建立
12.2.4 AGV控制器设计
12.2.5 运动控制程序设计

第十三章 DAS运动控制系统实例（二）
13.1 多机器人协调吊装实验平台实例
13.1.1 系统功能与结构
13.1.2 硬件电路设计
13.1.3 软件设计
13.1.4 控制算法
13.2 倒立摆运动控制实例
13.2.1 单级倒立摆机械系统结构
13.2.2 倒立摆运动控制系统
13.2.3 运动控制算法
13.3 旋翼直升机运动控制系统实例
13.3.1 刚体与非完整系统假定
13.3.2 非完整运动学状态空间方程的建立
13.3.3 基于极点配置法的全状态反馈控制器设计
13.3.4 嵌入式运动控制器硬件设计
13.3.5 PWM信号占空比的确定
参考文献
附录