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《现代数控机床伺服及检测技术》一书主要内容是在阐述数控伺服系统原理、半导体变流技术的基础上，重点介绍了步进式伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统、传感器及检测装置，并介绍了位置伺服系统的典型实例。最后简要介绍了数控机床伺服驱动与检测新技术。
《现代数控机床伺服及检测技术》一书可作为机械设计制造及自动化专业数控技术及机械电子专业方向的本科生教材和参考书，也可供从事数控技术的工程技术人员参考使用。
现代数控机床伺服与检测技术 图书内容概述 本书旨在全面、系统地介绍现代数控机床中的核心技术——伺服驱动系统与精密检测技术。全书内容紧密围绕当前先进制造领域对高精度、高效率、高可靠性数控系统的要求展开，深入探讨了从基础理论到前沿应用的各个环节。 第一部分：数控系统基础与伺服驱动原理 本部分首先回顾了数控技术的发展历程及其在现代制造业中的战略地位。重点阐述了数控系统的基本结构，包括人机界面、主轴/进给控制系统、测量反馈系统以及驱动执行机构的协同工作模式。 随后，深入剖析了伺服驱动技术的核心原理。详细介绍了直流（DC）和交流（AC）伺服电机的工作特性、选型原则及动态性能指标。对于当前主流的永磁同步电机（PMSM）和交流异步电机，书中进行了详细的数学建模和仿真分析，解释了如何通过优化设计来提高电机的功率密度和响应速度。 第二部分：高性能伺服控制算法 这是本书技术深度体现的核心部分。内容涵盖了现代数控机床实现高精度运动控制的关键算法。 1. 经典控制理论回顾与应用： 梳理了PID（比例-积分-微分）控制的基本原理，并针对数控进给轴的特性，探讨了如何进行参数整定以应对不同负载和运动轨迹的要求。同时，介绍了前馈控制和状态可控性在改善系统动态响应中的作用。 2. 现代先进控制技术： 详细阐述了基于模型的先进控制方法。包括： 鲁棒控制： 针对系统参数不确定性或外部干扰，引入$H_{infty}$控制和滑模控制（SMC）的设计与实现，确保系统在复杂工况下的稳定性和抗干扰能力。 自适应控制： 讨论了参数辨识与自整定技术，使伺服系统能够在线适应机床磨损或温度变化导致的参数漂移问题。 预测控制（MPC）： 重点介绍了模型预测控制在高速高精度插补运动中的应用，如何预先预测未来一段时间的系统行为，从而优化控制输入。 3. 刚性攻/螺纹、刚性对刀技术： 针对铣削和车削加工中的关键需求，系统介绍了如何利用电子齿轮箱（Electronic Gearing）技术实现主轴与进给轴的高同步性，以及在攻丝过程中的精确转矩控制和刚性对刀的实现机制。 第三部分：高精度位移检测与反馈技术 精确的反馈是高精度控制的基础。本部分全面介绍了用于数控机床的各类精密测量元件及其在系统中的集成应用。 1. 光栅尺与编码器： 详细对比了增量式和绝对式编码器的原理、精度等级和抗干扰能力。重点分析了直线光栅和圆光栅的结构、信号采集与细分技术（如细分算法和周期误差补偿）。 2. 接触式与非接触式位移传感器： 介绍了电感式、电容式位移传感器在高频振动抑制中的应用。同时，探讨了激光干涉仪在机床出厂精度标定和在位补偿中的作用，强调了其在纳米级精度测量上的优势。 3. 误差测量与补偿： 系统讲解了数控机床几何误差（如导轨摩擦、反向间隙、螺距误差）的来源和测试方法（如激光跟踪仪测量）。在此基础上，详细介绍了基于离线/在线误差模型的运动学补偿技术，如何通过软件修正将系统精度提升至更高的水平。 第四部分：系统集成、故障诊断与维护 本部分将理论与实际工程应用相结合，关注数控系统的可靠性和可维护性。 1. 伺服系统集成与调试： 探讨了伺服驱动器、电机、编码器与数控系统之间的电气连接标准（如EtherCAT、SERCOS接口）。提供了实际调试过程中常见的波形分析、电流环/速度环/位置环的正确整定流程，以及如何通过示波器等工具诊断硬件连接问题。 2. 状态监测与故障诊断： 介绍了基于信号处理的故障诊断方法。例如，通过分析电流谱分析（CSA）来检测轴承故障、绕组短路或磁链饱和等电机早期隐患。讨论了如何利用上位机软件平台，对系统运行数据进行实时监控，实现预测性维护。 3. 伺服系统的热管理与可靠性： 分析了伺服驱动单元（如变频器）在高负载和高频率工作下的热负荷问题，以及相应的散热设计（风冷、液冷）。强调了高可靠性元器件选型和环境适应性设计的重要性。 全书结构逻辑严谨，内容深度适中，既包含了数控系统设计所需的扎实理论基础，也融入了当前工业界对高性能伺服和高精度检测技术的实际需求，是从事数控装备研发、系统集成以及相关专业领域技术人员的实用参考资料。
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