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第一章 绪论1

第一节 运动控制技术的发展现状1

一、运动控制系统概述1

二、运动控制系统的优点1

三、运动控制系统的组成和功能2

四、运动控制系统的发展和种类3

第二节 现场总线在运动控制系统中的应用现状4

第三节 网络化远程控制系统研究现状7

第四节 基于CAN总线的网络化多轴运动控制系统8

第五节 多轴运动控制的模式和对通信网络的要求11

一、多轴运动控制的模式11

二、多轴运动控制对通信网络的要求12

第二章 现场总线技术14

第一节 现场总线技术概论14

一、现场总线的产生14

二、现场总线的概念与现状15

三、现场总线的技术特点16

四、现场总线的发展趋势18

第二节 CAN总线18

一、CAN总线性能特点19

二、传输介质和拓扑结构20

三、数据帧格式22

四、数据传输机制23

五、差错控制25

六、CAN总线工作原理26

七、CAN总线信息发送时序分析28

八、CAN总线通信协议29

九、CAN总线运动控制系统实时性分析39

第三节PowerLink43

一、PowerLink简介43

二、PowerLink基本原理47

三、SAFETY技术50

四、PowerLink的特点51

五、PowerLink的实现57

第四节SERCOS总线58

一、SERCOS接口的结构59

二、SERCOS总线运动控制系统组成61

三、SERCOS总线协议62

四、协议初始化64

五、固化协议SERCOS通信卡的软硬件结构与设计65

第五节Profibus总线67

一、Profibus总线伺服控制系统的构建69

二、Profibus总线单机伺服控制系统设计70

三、Profibus总线伺服控制系统网络化设计72

第六节CC-Link总线74

一、CC-Link的优点75

二、CC-Link现场总线运动控制系统设计76

第七节DeviceNet总线78

一、DeviceNet现场总线的技术特点79

二、DeviceNet现场总线的体系结构79

三、DeviceNet总线的基本构成81

四、DeviceNet总线节点设备84

第八节 其他几种现场总线86

一、Interbus-S总线86

二、MACRO总线86

三、FF（基金会现场总线）87

四、LonWorks/Lon总线89

五、HART89

第三章 伺服运动控制算法91

第一节 闭环伺服控制算法91

一、伺服控制系统介绍91

二、位置前馈控制原理92

三、前向差分控制机理及控制模型93

第二节 运动控制器提供的插补模式96

一、Elmo插补模式96

二、Hermite曲线插补原理97

第三节 加减速处理98

第四节 插补算法及加减速处理过程分析100

第五节PVT插补为精插补的插补精度分析104

第六节 西门子交流伺服系统应用案例分析107

一、SINAMICS S120伺服系统在高速流延缠绕膜机组的应用107

二、西门子伺服传动技术在凹印机领域的应用116

三、西门子CUMC控制系统在烟草行业滤棒成型机组中的应用122

四、 SIMOTION D在矫直机中的应用127

五、西门子伺服控制在纸机中的应用133

六、西门子SIMOTION在高速塑膜包装机上的应用138

第四章 网络化多轴运动控制系统硬件设计与实现156

第一节 控制系统的线路设计156

一、驱动器电源连接156

二、编码反馈接线157

三、基于RS232的硬件连接设计158

四、基于CAN总线的硬件连接设计159

第二节 网络化多轴运动控制系统硬件设计与构成160

一、控制系统总体设计160

二、控制系统硬件结构163

三、多轴运动控制器164

四、控制器MSCAN模块166

五、驱动元件的选择170

六、伺服驱动器171

七、工业触摸屏172

八、X-Y实验平台173

九、编码器选择173

十、CAN总线电缆174

第三节 系统PMSM控制数学模型175

一、建模前的假设175

二、模型建立175

第四节 系统抗干扰措施177

一、运动控制系统干扰现象177

二、运动控制系统干扰源分析177

三、信号传输通道的抗干扰设计178

四、供电系统的抗干扰设计180

第五节 路斯特（LUST）交流伺服系统应用案例分析180

一、CDE电子凸轮在横切上的应用181

二、一种简单可靠的机械手定位控制方法184

三、内置PLC灵活实现平网印花机的多种功能187

四、高速数控弯箍机控制系统191

五、基于CANopen通信的数控钻床控制系统194

第六节 众为兴机电一体化产品应用案例分析199

一、基于ARM7与UC/OS_Ⅱ的焊接机设计199

二、ADT-MC020在全闭环激光打标系统中的应用205

三、MC4140在高精磨床系统中的实现209

第五章 基于VC+的网络化多轴运动控制系统软件设计212

第一节 软件编程基础212

一、开发环境212

二、多轴运动控制系统动态链接库213

第二节 网络编程技术概述216

一、Winsock API216

二、MFC套接字编程216

第三节 多轴运动控制系统软件具体设计217

一、程序设计概述217

二、驱动层程序设计219

三、人机界面程序设计220

四、基于以太网和CAN总线通信程序设计224

五、控制程序设计227

第四节 运动轨迹应用程序设计231

一、运动轨迹的控制原理231

二、运动轨迹程序编写232

第五节Trio运动控制器的应用案例分析234

一、Trio运动控制器在热转移贴标机中的应用234

二、Trio运动控制器在塑料封切机中的应用237

三、Trio运动控制器在点胶机行业的应用241

第六章Elmo伺服控制系统软件的研究及其应用248

第一节Elmo软件体系结构248

第二节Elmo伺服软件及应用249

一、电机监控软件及应用250

二、增益调整及其软件调试252

三、CAN总线监控软件261

第三节 系统编程及应用261

一、系统初始化参数设置263

二、单轴运动控制方式265

三、多轴运动控制方式268

第四节Elmo伺服系统案例分析272

一、Elmo伺服系统在鱼尾研磨机中的应用272

二、Elmo伺服系统在IGRT呼吸仿真系统中的应用288

第七章Elmo位置前馈控制建模与系统参数整定295

第一节 永磁同步电机的数学模型及矢量控制295

一、永磁同步电机的数学模型295

二、系统PMSM矢量控制原理298

第二节Elmo位置前馈控制建模与整定302

一、Elmo位置前馈控制建模302

二、Elmo位置前馈控制整定303

第三节 交流伺服系统参数整定306

一、交流伺服系统电流控制特性及整定306

二、交流伺服系统速度控制特性及整定307

三、交流伺服系统位置控制特性及整定308

四、系统动态性能调整309

第四节Elmo现场总线运动控制系统案例分析310

一、Elmo运动控制系统在飞机数字化装配系统上的应用310

二、现场总线在连铸机控制系统中的应用316

第八章 多轴运动控制系统应用于太阳跟踪的案例分析321

第一节 研究的意义321

第二节 研究方案322

第三节 系统电气及硬件部分323

第四节 太阳能跟踪理论基础328

一、太阳运行轨迹的计算328

二、方位角公式应用研究331

第五节 程序框图与程序实现335

第九章PCIMC多轴运动控制板卡应用案例分析344

第一节PCIMC-53B运动控制卡在激光雕刻机系统中的应用案例344

一、激光雕刻机结构344

二、激光雕刻机工作原理345

三、控制系统结构和原理347

四、指令与功能实现348

第二节PCIMC-52运动控制卡在切割行业的应用案例359

一、PCIMC-52B在玻璃切割机系统中的应用359

二、PCIMC-52C在等离子切割机系统中的应用362

三、PCIMC-52B在火焰切割机系统中的应用367

第三节PCIMC-62A运动控制卡的应用案例372

一、PCIMC-62A在高压水射流切割机系统中的应用372

二、PCIMC-62A在点胶机系统中的应用377

三、PCIMC-62A在雕铣机系统中的应用381

第四节PCIMC-74A运动控制卡的应用案例385

一、PCIMC-74A在四轴雕刻机系统中的应用385

二、PCIMC-74A在五轴水切割机系统中的应用387

三、PCIMC-74A在异型玻璃切割机系统中的应用392

第十章 多轴运动控制系统在不同工业领域的应用案例分析397

第一节 电液伺服控制技术在TRT自动控制系统中的应用397

一、电液伺服控制技术概述397

二、电液伺服控制系统的组成、作用及工作原理397

三、电液伺服控制系统的功能应用400

四、总结401

第二节 伺服控制系统在多瓶型卸箱机中的应用401

一、多瓶型卸箱机的系统结构401

二、多瓶型卸箱机的系统软件403

三、结论405

第三节 大型光电望远镜的伺服系统试验研究405

一、伺服控制系统406

二、电机模型407

三、仿真408

四、试验及结论408

第四节 全电动平板硫化机伺服控制系统解决方案412

一、全电动平板硫化机伺服系统解决方案412

二、总结417

第五节 伺服控制在数控移动锯上的应用417

一、传动控制系统介绍418

二、气动系统（落锯、抱闸、测速辊的气动系统）419

三、电子及电器控制系统介绍420

第六节NUTJ QR-11型多关节机器人应用案例分析421

一、机器人组成及其机械结构422

二、机器人控制系统连接示意图424

三、机器人控制系统软件编程425

参考文献431