《運動控制實驗教程》是2020年電子工業出版社出版的圖書，作者是王海梅。近年來，伴隨著AI技術的快速發展，智慧型控制技術日益滲透到社會生產的方方面面，從高技術領域的航空航天、導航測控、遙感遙測和無人駕駛，到日常生活的手機、家用電器，甚至兒童玩具，都可以看到智慧型控制套用的影子。面對高校用戶對Quanser設備使用教程的迫切需求，作者編寫了本書，以五種典型Quanser旋轉運動實驗裝置為基礎，結合人工智慧、機器人、航空航天、工業自動化等領域普遍存在的高速電機控制、平衡控制、柔性關節控制等問題設計實驗。
基本介紹
- 中文名：運動控制實驗教程
- 作者：王海梅
- 出版社：電子工業出版社
- ISBN：9787121397639
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書以Quanser旋轉運動系列實驗裝置為基礎，全面系統地介紹了運動控制系統結構方案及運動控制設計理論與方法。全書分6章，第1章介紹Quanser實時仿真控制系統的軟體平台及硬體接口。第2～6章針對五種典型的旋轉運動實驗裝置（QUBE-Servo 2 USB旋轉倒立擺、SRV02旋轉伺服基本單元、BB01球桿系統、旋轉柔性尺、旋轉柔性關節）編排教程內容，包括實驗系統介紹、系統分析與建模、實驗準備、實驗練習、實驗結果。實驗內容涵蓋對象建模、穩定性分析、速度與位置控制、經典與現代控制算法設計等。附錄A介紹了SRV02旋轉伺服基本單元接口功能的實現方法。書中還結合具體實驗，針對控制過程中存在的非線性、飽和、噪聲等實際工程問題引導學生展開分析研究。
圖書目錄
目 錄
第1章 QUARC軟體與硬體接口模組介紹 1
1.1 QUARC實時控制軟體 1
1.2 數據採集板 3
1.2.1 設備簡介 3
1.2.2 主要技術參數 4
1.3 功率放大器 6
1.3.1 設備簡介 6
1.3.2 主要技術參數 7
第2章 QUBE-Servo 2 USB旋轉倒立擺 8
2.1 系統介紹 8
2.1.1 系統結構 8
2.1.2 主要部件及技術參數 10
2.2 系統實驗 13
2.2.1 電機控制基礎 13
2.2.2 信號濾波 15
2.2.3 穩定性分析 17
2.2.4 階躍回響法建模 18
2.2.5 機理法建模 21
2.2.6 二階系統 23
2.2.7 PD控制 24
2.2.8 超前校正 27
2.2.9 擺桿轉動慣量測量 30
2.2.10 旋轉倒立擺測量模型 31
2.2.11 穩擺控制 33
2.2.12 狀態空間法建模 36
2.2.13 起擺控制 38
2.2.14 LQR控制 41
第3章 SRV02旋轉伺服基本單元 45
3.1 系統介紹 45
3.1.1 系統結構 45
3.1.2 主要部件及技術參數 46
3.1.3 設備連線 50
3.1.4 部件測試與故障診斷 53
3.2 SRV02建模 54
3.2.1 機理法建模 55
3.2.2 實驗建模 57
3.2.3 建模結果 62
3.3 SRV02位置控制 62
3.3.1 系統設計指標 62
3.3.2 控制器設計 62
3.3.3 實驗準備 64
3.3.4 實驗練習 65
3.3.5 實驗結果 70
3.4 SRV02速度控制 71
3.4.1 系統設計指標 71
3.4.2 控制器設計 71
3.4.3 實驗準備 76
3.4.4 實驗練習 76
3.4.5 實驗結果 80
第4章 BB01球桿系統 82
4.1 系統介紹 82
4.1.1 系統結構 82
4.1.2 主要部件及技術參數 83
4.1.3 系統裝配與設備連線 84
4.2 系統分析與建模 86
4.2.1 機理法建模 86
4.2.2 球桿系統串級控制設計 89
4.3 實驗準備 92
4.4 實驗練習 93
4.4.1 運用理想PD控制器的串級控制系統仿真 93
4.4.2 運用實際PD控制器、考慮伺服單元的串級控制 97
4.5 實驗結果 100
第5章 旋轉柔性尺 101
5.1 系統介紹 101
5.1.1 系統結構 101
5.1.2 柔性尺模組技術參數 102
5.1.3 系統裝配與設備連線 102
5.2 系統分析與建模 104
5.2.1 系統的數學建模 104
5.2.2 實驗準備 108
5.2.3 實驗練習 109
5.2.4 建模實驗結果 112
5.3 控制系統設計 112
5.3.1 系統設計指標 112
5.3.2 系統分析與設計 113
5.3.3 實驗準備 114
5.3.4 實驗練習 114
5.3.5 實驗結果 117
第6章 旋轉柔性關節 119
6.1 系統介紹 119
6.1.1 系統結構 119
6.1.2 主要部件及技術參數 120
6.1.3 系統裝配與設備連線 121
6.2 系統分析與建模 123
6.2.1 系統的數學建模 123
6.2.2 實驗準備 125
6.2.3 實驗練習 125
6.2.4 建模實驗結果 129
6.3 控制系統設計 130
6.3.1 系統設計指標 130
6.3.2 系統分析與設計 130
6.3.3 實驗準備 132
6.3.4 實驗練習 132
6.3.5 實驗結果 136
附錄A SRV02接口功能實現 137
A.1 直流電機驅動 137
A.2 使用電位器測量位置 140
A.3 使用轉速計測量速度 142
A.4 使用編碼器測量位置 144
A.5 數據保存與曲線繪製 146
作者簡介
王海梅，博士，南京理工大學自動化學院實驗中心主任、碩士生導師、主要研究方向：智慧型信息處理、控制理論及套用。獲、省級高校自製實驗設備一、二、三等獎各1項。承擔“控制工程基礎”、“過程計算機控制系統”等課程的教學。主持省級以上教改課題3項，獲國家教學成果獎3項、省級教學成果獎1項。主要參與建設的“控制工程基礎”獲精品資源共享課程（2016.6）和國家精品課程（2004.12）。
