《伺服控制技术自学手册》围绕伺服控制技术，介绍了伺服电机及其驱动的基本概念；伺服电机以及驱动的结构特点、测试/实验方法、选型技术；位置测量系统的基本原理和伺服控制技术的应用特点。书中不仅介绍了传统的脉冲形式伺服驱动的应用，而且详细地分析了基于PLC的PROFIBUS-DP控制技术的系统组态编程以及应用。《伺服控制技术自学手册》以典型案例讲解伺服控制技术的应用，图文并茂，侧重实际，实用性强。
　　《伺服控制技术自学手册》是自动化控制领域广大技术人员的实用自学手册，也可供大专院校自动化、机电一体化专业的师生参考，同时也是一本非常实用的职业技术培训教材。

　　不同的方式影响齿槽转矩脉动和电磁转矩脉动。由于齿槽转矩仅取决于永磁体与定子槽的相互作用，而电磁转矩脉动取决于许多因素，其中反电动势波形因素反过来又取决于极弧，因而选取一个特定的极弧系数同时降低两种转矩脉动是不可能的。多数情况下采取一个折中办法以求降低总的转矩脉动。
　　（2）移动转子磁极
　　对于多极电机，移动间隔的每对磁极能同时消除齿槽转矩脉动和电磁转矩脉动。当一对磁极相对于相邻极对旋转时，气隙磁导将保持不变，而磁场分布将要发生改变。将一个4极电机的一对磁极移动半个齿距并且选取合适的磁极宽度值，可同时降低两种转矩脉动。
　　（3）定子槽不均匀分布
　　对于一个定子槽均匀分布的电机，将间隔的槽移动一定间距，可以降低齿槽转矩。
　　（4）定子齿开槽
　　绝大多数能量变化发生在当磁极变化经过时的定子槽内的气隙空间。定子齿开槽（或称为齿分岔）可使电机增加一些附加的槽。当转子旋转时使电机的静磁能量起到一个小的变化。将每个定子齿开一个槽，可以得到齿槽转矩频率增加为2倍的同时峰值降低为原来的50％。针对不同的极数适当选择定子齿开槽数目，可有效抑制齿槽转矩脉动。对于一个结构对称的永磁电机，齿槽转矩的周期可由2兀除以极数与定子槽数的最小公倍数确定；当定子齿开槽时，周期可由27除以极数和定子槽数与定子齿开槽数的最小公倍数确定。
　　（5）改变磁钢磁化方向
　　如同改变极弧一样，改变磁钢磁化方向（径向或平行）对齿槽转矩的形状和幅值的改变都有作用。一对相同尺寸的电机，转子磁钢分别为径向磁化和平行磁化，磁钢平行磁化的电机比径向磁化的电机齿槽转矩峰值降低了20％。
　　（6）齿宽配对法

第1章 伺服控制技术在典型行业的应用分析 1
1.1 概述 1
1.2 伺服控制在机床行业的应用 3
1.3 伺服控制在纺织行业的应用 4
1.4 伺服控制在包装行业的应用 5
1.5 伺服控制在印刷行业的应用 6

第2章 伺服电机基础 7
2.1 伺服电机基本原理 8
2.2 永磁同步伺服电机 11
2.2.1 永磁体技术基础 11
2.2.2 永磁同步电机的结构形式 13
2.2.3 永磁同步伺服电机运行原理 16
2.3 异步伺服电机 17
2.4 直接驱动伺服电机 21
2.4.1 力矩电机 21
2.4.2 直线电机 23
2.5 铁芯分割式伺服电机定子制造工艺 26
2.5.1 技术概述 26
2.5.2 铁芯分割式定子构造 27
2.6 永磁式电机的齿槽定位转矩 28
2.6.1 齿槽定位转矩概述 28
2.6.2 齿槽转矩抑制方法 28

第3章 伺服控制理论基础 32
3.1 矢量控制原理 32
3.1.1 永磁同步电机的数学模型与坐标变换 32
3.1.2 永磁同步电机矢量控制方法 34
3.2 PWM控制技术基础 35
3.3 伺服驱动主回路 38
3.3.1 变流装置 39
3.3.2 直流中间电路 42
3.3.3 开关电源电路 42
3.3.4 逆变电路 43
3.4 伺服控制回路 44
3.4.1 PID调节器基础 45
3.4.2 伺服控制电流环 47
3.4.3 速度环PI设计 51

第4章 伺服电机与驱动的检测技术 52
4.1 伺服电机的术语 52
4.2 伺服电机的检测项目与检测方法 54
4.3 伺服驱动器的检测标准与方法 61
4.4 伺服驱动器的EMC及环境测试 65
4.4.1 伺服驱动器的EMC测试 65
4.4.2 伺服驱动器的环境测试 68
4.5 伺服驱动测试实例 69
4.5.1 输入/输出功能测试实验 71
4.5.2 伺服控制PWM死区时间实验 76
4.5.3 速度控制性能测试 77
4.5.4 扭矩控制实验 81
4.5.5 伺服控制SMPS的性能实验 81
4.5.6 伺服控制DC-Link性能实验 91

第5章 伺服电机及驱动的选型技术 93
5.1 电机选择的基本方法 93
5.2 电机的规格、定额与容量的选择 94
5.3 选择伺服电机考虑的问题 95
5.4 负载转矩及转动惯量的计算 97
5.5 永磁同步伺服电机的选型 99
5.6 直接驱动伺服电机的选型 102
5.6.1 直线电机的选型 102
5.6.2 力矩电机的选型 106
5.7 伺服驱动外围电路选型技术 108
5.7.1 主电路、控制电路用电线 109
5.7.2 变压器 110
5.7.3 配线用断路器和漏电断路器 110
5.7.4 电磁接触器 111
5.7.5 电抗器和滤波器 112
5.7.6 制动电阻 113
5.8 驱动装置选型实例 115
5.8.1 工程选型步骤 115
5.8.2 电源模块的选择 115
5.8.3 外围部件的选择 120

第6章 伺服控制的测量系统 125
6.1 测量系统基本原理 125
6.2 编码器测量系统 126
6.2.1 增量式光电编码器 126
6.2.2 绝对值编码器 131
6.2.3 多圈绝对值编码器 135
6.2.4 光电编码盘的制造技术 137
6.2.5 混合式光电编码器 139
6.3 旋转变压器 145
6.4 光栅尺 147
6.5 磁尺 149
6.5.1 磁尺的分类 149
6.5.2 磁头 150

第7章 伺服驱动的优化技术 152
7.1 伺服系统的参数调整理论基础 152
7.1.1 伺服驱动的控制回路 152
7.1.2 优化基本概念 153
7.1.3 机械建模分析 156
7.2 频率响应的测量点 160
7.3 伺服驱动相关参数的设定 165
7.4 伺服控制特性的整定 166
7.4.1 交流伺服系统速度控制特性及整定 166
7.4.2 交流伺服系统位置控制特性及整定 167
7.5 西门子SIMODRIVE的驱动优化 170
7.5.1 速度环的优化说明 171
7.5.2 位置环的优化说明 172
7.5.3 西门子611D优化详细步骤 174
7.5.4 611D速度控制环的设定 175
7.5.5 位置环优化 178

第8章 基于PROFIBUS的SIMODRIVE 611U系列伺服驱动 181
8.1 SIMODRIVE 611U接口端子 182
8.2 SIMODRIVE 611U的连接方式 192
8.2.1 使用显示器和操作者单元进行参数化 193
8.2.2 通过RS232/RS485连接 195
8.2.3 PROFIBUS-DP模块的连接 197
8.2.4 611U驱动的初始化设置 198
8.3 PROFIBUS通信控制基础 199
8.3.1 硬件组态 199
8.3.2 控制字的功能描述 202
8.4 611U速度环控制的调试 210
8.4.1 速度环基本调试 210
8.4.2 通过PROFIBUS通信控制速度 212
8.4.3 固定速度值运行 213
8.4.4 主轴定位控制 215
8.5 读写PKW参数区域 217
8.5.1 PKW参数区的结构与基础 217
8.5.2 读写参数 219
8.6 驱动611U的位置控制运行 222
8.6.1 电机点动运行——Jog 222
8.6.2 返回参考点 224
8.6.3 MDI方式运行 225
8.6.4 AUTO编程程序段运行 227

第9章 伺服控制技术的应用实例 229
9.1 基于伺服控制技术的磁场磁力三维测试系统 229
9.1.1 主要硬件及结构设计 229
9.1.2 位置伺服控制实现 234
9.1.3 测试装置的伺服性能和技术参数 237
9.1.4 测试系统软件设计原理及结构 241
9.2 西门子SIMODRIVE 611U的典型应用 250
9.2.1 西门子SIMODRIVE 611U的应用基础 250
9.2.2 西门子611U伺服驱动在组合机床上的应用 252
9.3 基于高端运动控制卡的全自动玻璃切割机 266
9.3.1 运动控制系统架构 267
9.3.2 伺服连接与伺服调整 269
9.3.3 软件系统设计 278
参考文献 280