交流步进传动系统/电气自动化新技术丛书 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:机械工业出版社

作者:孙鹤旭

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:1996-07

价格:20.00

装帧:平装

isbn号码:9787111053439

丛书系列:

图书标签:

交流伺服
步进电机
传动系统
电气自动化
电机控制
运动控制
工业自动化
控制工程
自动化技术
驱动技术

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具体描述

交流步进传动是运动控制中一个新的研究领域。它基于电力

电子器件的开关控制、计算机的离散控制和电机的位置控制，使

同步电动机步进运动形成一种全新的传动控制技术。本书系统地

介绍交流步进传动的基本理论、分析方法、控制方式，系统设计

及工业应用。

本书是作者多年来从事交流步进传动系统研究工作的总结。

在分析增量运动控制机理的基础上，深入浅出地论述同步电动机

步进传动的基本特征、供电方式、动态特性、步进控制、离散技

术、参数影响以及应用实例。内容新颖，注重概念，强调实用，适

宜自学，激发读者的研究兴趣，拓宽电气传动的科研领域。

本书适宜于从事电气自动化技术的工程技术人员阅读，也可

作为高等院校有关专业教师、研究生和学生的教学参考书。

《工业机器人末端执行器设计与应用》本书深入探讨工业机器人末端执行器（End-Effector）的设计理论、关键技术及广泛应用。末端执行器作为机器人完成特定任务的关键部件，其性能直接决定了机器人的作业效率、精度和灵活性。本书旨在为从事机器人技术研发、制造、应用及维护的工程师、技术人员以及相关专业学生提供一套系统、详实的理论指导和实践参考。第一部分：末端执行器基础理论与分类本部分首先从工业机器人的整体结构出发，阐述末端执行器在机器人系统中的核心地位和功能。我们将深入解析末端执行器的工作原理，包括其如何接收来自机器人控制器指令并转化为实际的物理动作。接下来，我们将对末端执行器进行全面系统的分类。根据不同的功能需求和应用场景，末端执行器可以被划分为多种类型：夹持器（Grippers）：这是最常见的一类末端执行器，用于抓取、搬运和定位工件。我们将详细介绍不同类型的夹持器，包括：气动夹持器：探讨其工作原理、结构特点、驱动方式（单作用、双作用）、手指设计（平行、角度、通用型）以及在轻载、高速应用中的优势。电动夹持器：重点分析伺服电机驱动的夹持器，讲解其高精度、可控的夹持力、位置反馈以及在精密装配、包装等领域的应用。液压夹持器：介绍其在重载、高要求的工业环境中的应用，分析其高夹持力和稳定性。电磁夹持器：阐述其用于吸附和搬运铁磁性材料的原理，讨论其结构、控制以及在钣金加工、焊接等行业的应用。真空吸盘：详细介绍真空吸盘的工作原理、材料选择、吸附力计算、真空发生器（泵、文丘里管）的匹配，以及在玻璃、电子元件、纸张搬运中的广泛应用。工具类末端执行器（Tool End-Effectors）：这类末端执行器执行的是特定的加工或操作任务，而非简单的抓取。我们将深入研究：焊接工具：包括点焊枪、弧焊工具（MIG/MAG、TIG）、激光焊接工具等。分析其结构、供电方式、气体保护、送丝系统以及在汽车制造、金属加工等领域的关键作用。喷涂工具：如喷枪、静电喷涂设备。讲解其雾化原理、喷雾模式、流量控制以及在家具、汽车、家电行业的应用。打磨/抛光工具：包括砂轮、抛光轮、打磨盘等。分析其驱动方式（气动、电动）、转速控制、磨料选择以及在表面处理、去毛刺、精密加工中的应用。钻孔/攻丝工具：探讨其主轴结构、刀具夹持、转速及进给控制，以及在机械制造、电子产品组装中的作用。切割工具：如等离子切割、激光切割、水射流切割工具。介绍其工作原理、功率调节、切割路径规划及其在金属加工、航空航天领域的应用。螺丝刀/拧紧工具：讲解其扭矩控制、螺纹拧入技术、自动化拧紧策略，以及在电子产品、汽车零部件组装中的重要性。传感器集成末端执行器（Sensor Integrated End-Effectors）：强调末端执行器与传感器的结合，以增强机器人的感知能力。我们将探讨：力/力矩传感器：集成在末端执行器中，用于实现力控装配、力反馈操作、接触检测等。视觉传感器（相机）：集成于末端执行器，用于目标识别、定位、引导抓取，实现“看得到”的机器人。接近传感器/安全传感器：用于检测障碍物、碰撞预警、人员安全等。第二部分：末端执行器关键技术详解本部分将聚焦于末端执行器设计中至关重要的技术细节：驱动与控制技术：驱动方式：深入解析气动、电动（直流电机、步进电机、伺服电机）、液压等驱动方式的优缺点、适用场景和控制策略。执行器类型：探讨直线执行器、旋转执行器、关节执行器等在末端执行器中的应用。精密定位与控制：讲解高精度定位、速度控制、力/力矩控制、位置反馈和前馈控制等技术，以及PID控制、模糊控制等先进控制算法的应用。结构设计与材料选择：轻量化设计：探讨如何通过拓扑优化、新型材料（如碳纤维、铝合金）的应用，降低末端执行器的质量，提高响应速度和降低能耗。模块化设计：介绍模块化末端执行器的优势，如快速更换、易于维护、功能扩展性强。人机工程学考量：在工具类末端执行器设计中，如何考虑操作便利性、安全性及舒适性。材料力学与疲劳分析：确保末端执行器在反复高强度工作下的可靠性和寿命。耐磨损与耐腐蚀材料：在特定工业环境下的材料选择策略。快速更换系统（Quick-Change Systems）：连接器设计：讲解气、电、信号的自动连接和断开机制。机械锁定与解锁：探讨各种锁定机构（如卡爪、销子）的设计和控制，实现末端执行器的自动化、智能化快速更换。标准与互换性：讨论各种快速更换接口标准的优劣及在不同品牌机器人间的兼容性。安全性与可靠性设计：过载保护：夹持力过载、工具过载的保护机制。故障诊断与自恢复：如何设计末端执行器内置的传感器和诊断程序，实现故障的早期预警和有限的自恢复能力。安全冗余设计：在关键功能上采用冗余设计，提高系统的可靠性。 EMC/EMI 考虑：确保末端执行器在电磁干扰环境下正常工作。第三部分：末端执行器应用实例与发展趋势本部分将通过具体的工业场景，展示末端执行器的应用价值，并展望未来发展方向：汽车制造：机器人点焊、弧焊、装配、涂装、搬运等场景下的末端执行器应用。电子产品制造：精密元器件抓取、PCB板插件、SMT设备吸嘴、自动化测试夹具等。食品与医药行业：无菌环境下的物料搬运、包装、分拣，以及对卫生级末端执行器的要求。物流与仓储：自动化分拣、码垛、搬运机器人末端执行器。新能源与航空航天：复杂工件的抓取、装配、加工，对末端执行器的精度、可靠性和定制化要求极高。协作机器人（Cobots）的末端执行器：强调人机协作场景下的安全性、易用性及灵活性。发展趋势：智能化与感知化：集成更多传感器，实现更强的环境感知和自主决策能力。柔性化与适应性：发展能够适应不同形状、尺寸、材质工件的通用型、柔性末端执行器。人机协作友好性：设计更安全、更易于操作和编程的末端执行器，以支持人机协同工作。绿色与节能：关注末端执行器的能耗，开发更高效、环保的驱动与控制技术。 3D打印技术的应用：利用3D打印技术实现末端执行器的快速原型开发、定制化设计和轻量化制造。本书结构清晰，理论与实践并重，配以丰富的图例和案例分析，力求为读者提供一个全面、深入的了解工业机器人末端执行器世界的视角。

作者简介

目录信息

目录
《电气自动化新技术丛书》序言
前言
第1章导论
1.1概述
1.2增量运动中的电动机
1.2.1步进电动机
1.2.2开关磁阻电动机
1.2.3无换向器电动机
1.2.4交流步进同步电动机
1.3增量运动的交流控制
1.3.1增量运动控制与电力电子技术
1.3.2正弦波与阶梯波
1.3.3离散控制与数字控制
第2章步进电动机的步进传动
2.1概述
2.2由定位电磁铁构成的步进电动机
2.3反应式步进电动机
2.3.1多段反应式步进电动机
2.3.2单段反应式步进电动机
2.3.3反应转矩
2.3.4反应式步进电动机的供电方式和转矩星形图
2.4两相混合式步进电动机
2.4.1结构
2.4.2工作原理
2.4.3供电方式
2.5五相混合式步进电动机
2.5.1结构
2.5.2工作原理
2.5.3供电方式
2.6直线步进电动机
2.6.1结构
2.6.2工作原理
第3章同步电动机步进运动的基本特征
3.1概述
3.2圆旋转磁场的离散化
3.2.1三相交流电动机的旋转磁场
3.2.2旋转磁场离散为步进磁场
3.2.3马鞍形直流电流的离散
3.2.4离散波形分析
3.3步进运动的转矩矢量
3.3.1步进运动的矩角特性
3.3.2定位转矩星形图
3.4旋转矢量的解耦
3.4.1矢量分解法
3.4.2三相电动机的矢量变换
3.5同步电动机的步进运动及数学描述
3.5.1反应式同步电动机
3.5.2永磁式同步电动机
3.5.3直流励磁同步电动机
第4章交流步进电源
4.1概述
4.2步进传动的直流供电
4.2.1步进电动机的直流供电
4.2.2马鞍形直流供电
4.2.3普通同步电动机的直流供电
4.3交－直－交电流型变频器
4.3.1工作原理
4.3.2交－直－交步进电源
4.4电流型变频器的多重化
4.4.1多重化技术
4.4.2步进传动的多重化
4.5交－交变频器
4.5.1工作原理
4.5.2由六个三相全控桥构成的变频器
4.5.3由四个三相全控桥构成的变频器
4.5.4由三个三相全控桥构成的变频器
4.5.5双H桥交－交变频器
第5章步进传动的动态计算
5.1概述
5.2步进传动特性的计算
5.2.1步进传动系统的传动比
5.2.2步进传动系统的转速和调速比
5.3步进传动的折算
5.3.1转矩的折算
5.3.2转动惯量的折算
5.4步进传动的静态角误差
5.4.1静态角误差
5.4.2永磁式步进同步电动机的静态角误差
5.4.3反应式步进同步电动机的静态角误差
5.4.4步进电动机的静态角误差
5.5步进传动的动态角误差
5.5.1点动过程
5.5.2突跳过程
5.5.3动态角误差
5.5.4突跳频率的计算
5.6步进传动的基本工作状态
5.6.1静态
5.6.2极限同步状态
5.6.3非极限同步状态
5.6.4过渡状态
第6章同步电动机的步进控制
6.1概述
6.2步进传动的控制特性
6.2.1典型控制特性
6.2.2混合式步进电动机的矩频特性
6.3同步电动机的位置开环控制
6.3.1点动控制
6.3.2恒频控制
6.3.3升降频控制
6.3.4电轴和电齿轮
6.4同步电动机的位置闭环控制
6.4.1旋转编码器
6.4.2转换角与超前角
6.4.3转换角与超前角在闭环控制中的作用
6.4.4采用编码器反馈的闭环点位控制
6.4.5同步电动机伺服系统
6.5同步电动机的矩角直接控制
6.5.1磁动势幅值恒定的矩角控制
6.5.2功率因数为1的矩角控制
6.5.3步进运动的转矩矢量控制
6.6同步电动机的数字控制
6.6.1电压前馈控制
6.6.2位置状态反馈控制
第7章同步电动机步进运动的分析方法
7.1概述
7.2步进运动的状态空间描述
7.2.1转子磁链的状态方程
7.2.2电磁转矩的状态方程
7.2.3电压的状态方程
7.3步进运动的状态关系
7.3.1定子电流与磁链的状态关系
7.3.2电压的状态关系
7.4步进运动的状态空间分析
7.4.1状态空间稳态分析
7.4.2稳定性分析
7.5同步电动机步进运动的电路仿真模型
7.5.1PSPICE及器件的建模
7.5.2同步电动机的电路仿真模型
7.5.3同步电动机步进控制的电路仿真模型
7.5.4模拟计算机运算部件的电路模拟
7.6步进运动的谐波分析与抑制
7.6.1电流谐波的傅里叶分析
7.6.2谐波的抑制与消除对策
第8章电动机参数对同步电动机步进运动的动态影响
8.1概述
8.2同步电动机参数的辨识
8.2.1直流衰减法中参数的辨识
8.2.2同步电动机参数的计算
8.2.3基于微机的参数测定
8.3电动机参数对步进运动特性的影响
8.3.1动态分析基础
8.3.2定子电阻对步进特性的影响
8.3.3转子电阻对步进特性的影响
8.3.4电枢反应电感对步进特性的影响
8.3.5漏感对步进特性的影响
8.4电动机结构对步进运动特性的影响
8.4.1同步电动机转子结构特性分析
8.4.2步进运动中凸极的作用
8.4.3步进运动中阻尼绕组的作用
第9章交流步进控制的应用
9.1概述
9.2基于步进磁场的步进电动机设计
9.2.1伯格五相步进电动机的改进
9.2.2他励减速式步进同步电动机
9.3步进控制的大功率晶体管PWM变频器
9.3.1实用型PWM变频器
9.3.2开关模式及步进控制
9.3.3变频器及步进系统特性
9.4同步电动机电齿轮在异步恒延伸轧制中的应用
9.4.1异步恒延伸轧制对S辊传动电动机的要求
9.4.2同步电动机电齿轮控制系统
9.4.3同步电动机电齿轮的实现
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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最近在琢磨智能制造和工业物联网（IIoT）这个大概念，特别是如何通过技术手段实现生产流程的智能化升级。我一直觉得，传统的生产模式已经很难满足日益变化的市场需求，而引入先进的自动化和智能化技术，是企业提升竞争力的必由之路。我个人对机器人技术，特别是工业机器人臂的精确控制和协同工作非常有兴趣。如何让机器人手臂完成更加复杂、精密的动作，并且能与其他设备无缝协作，实现柔性生产，这是我一直想深入了解的。此外，我也对工厂设备的预测性维护技术很关注，通过传感器和数据分析，提前发现设备故障的迹象，避免意外停机造成的损失，这对于提高生产效率和降低运营成本有着巨大的价值。数据采集和分析在其中扮演着核心角色，如何有效地从海量生产数据中提取有用的信息，并转化为可执行的指令，是需要解决的关键问题。这本书的书名虽然聚焦于“交流步进传动系统”，但我希望它能在电气自动化的整体框架下，探讨一些更广泛的关于智能化升级和物联网应用的思路。

评分☆☆☆☆☆

最近对工业自动化领域特别感兴趣，尤其是伺服和步进电机方面的技术，一直在寻找一本能够深入浅出讲解这类知识的书籍。我一直对精密运动控制有着浓厚的兴趣，觉得步进电机和伺服电机在机器人、数控机床、以及各种自动化生产线上的应用实在是太神奇了。我之前接触过一些基础的电机原理，但对于如何将它们集成到实际的传动系统中，以及其中的电气控制原理，还是感觉有些模糊。特别是那种能够实现高精度定位和速度控制的系统，感觉就像是现代工业的“大脑”和“神经”。我希望找到一本不仅能讲清楚电机本身的工作原理，还能深入剖析其传动和控制系统的书籍。比如，不同类型的步进电机（两相、五相）各自的优缺点，以及在不同负载情况下如何选择合适的电机；还有驱动器的工作原理，PWM控制、细分技术等等，这些都是我非常想了解的内容。同时，我也很关心如何将这些电机与PLC、单片机等控制器进行有效的连接和通信，实现复杂的运动轨迹规划和实时反馈控制。如果书中能包含一些实际的工程案例或者设计思路，那就更好了，这样可以直接将理论知识与实际应用联系起来，帮助我更好地理解和掌握这些技术。

评分☆☆☆☆☆

我本身对家电的智能化和节能化发展趋势比较感兴趣，觉得未来的家居生活会更加便捷和舒适。我一直很好奇，家里那些看似普通的家电，比如洗衣机、冰箱、空调等等，是如何实现精准的温度控制、水位控制、以及高效的运行模式的。特别是那些带有变频技术的家电，能够根据实际需求自动调节运行功率，实现节能和静音，这背后的控制技术肯定非常复杂。我希望能够了解到一些关于电机控制、传感器应用以及智能算法在这些家电产品中的具体实现方式。比如，洗衣机如何根据衣物种类和重量，智能调整洗涤程序和力度；空调如何根据室内外温度变化，精准调节制冷或制热量，并保持舒适的室内环境。此外，我也对家电的互联互通和智能家居平台的构建比较感兴趣，如何让不同的家电设备能够相互通信，协同工作，形成一个智能的家居生态系统。这本书的书名虽然是“交流步进传动系统”，但我直觉上觉得，电机控制和传动系统是实现这些家电智能化和高效运行的基础，所以这本书的内容或许能为我提供一些基础性的理论知识，帮助我理解这些日常生活中常见的技术。

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这次在书店闲逛，偶然看到了这本《交流步进传动系统/电气自动化新技术丛书》。虽然我不是直接研究这个领域，但它在电气自动化新技术丛书系列里的名字，还是引起了我的好奇。我本身对新能源汽车的电池管理系统（BMS）和电驱动技术有点关注，觉得这个领域未来发展潜力巨大。比如，高效的电池能量管理策略，如何优化充电和放电过程，延长电池寿命，提高续航里程，这些都是非常关键的技术难题。还有电机驱动方面，如何实现高效率、低损耗的电机控制，减少能量浪费，同时保证动力输出的平顺性和响应速度，对于提升电动汽车的整体性能至关重要。另外，我也对智能电网和分布式能源系统集成比较感兴趣，了解如何在复杂的电网环境下，实现能源的有效调配和优化利用，比如微电网的建设和管理，以及智能家居电力系统的互联互通。这本书虽然名字听起来很专业，但“电气自动化新技术”这个大方向，让我觉得可能涵盖了某些与我关注领域相关的技术发展趋势，也许能从中获得一些启发性的思考，或者了解到一些通用的自动化控制原理，这些原理可以迁移到我感兴趣的其他方向上。

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我一直对城市轨道交通的智能化控制系统比较关注，觉得这个领域的技术发展对现代城市生活至关重要。特别是列车的运行控制系统，如何保证列车运行的安全、准时和高效，是保障城市交通顺畅的关键。我非常好奇信号系统、调度系统以及列车本身动力系统的集成和协调工作。比如，先进的列车自动驾驶技术（ATO），是如何通过传感器和算法实现精准的启停、加速和减速，以及在复杂线路上的自主运行。还有，如何通过智能化的调度系统，优化列车发车间隔，减少乘客等待时间，同时最大化线路运力。另外，我也对电力牵引系统和能源回收技术感兴趣，如何通过高效的电力传输和制动能量回收，来降低能源消耗，实现绿色交通。这本书的书名虽然是“交流步进传动系统”，但“电气自动化”这个词让我觉得，它可能在某种程度上触及了动力传输和控制的某些基础原理，而这些原理很有可能被应用于轨道交通等领域，即使不是直接的应用，也能从中获得一些关于动力控制和系统集成的理论知识。

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