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前言1

第一章 绪论1

1.1引言1

1.2运动控制系统分类与特点3

1.3运动控制系统功能设计8

1.4运动控制系统设计关键技术9

1.5最新进展10

1.6本书章节安排12

第二章 ADSP-2181原理与系统设计13

2.1ADSP-21xx系列定点DSP结构13

2.1.1基本内核结构13

2.1.221xx系列定点DSP结构与选型14

2.1.321xx系列定点DSP特点17

2.2ADSP-2181应用系统设计20

2.2.12181资源20

2.2.22181应用系统设计22

2.3ADSP-2181PM／DM／IO扩展25

2.3.12181基本系统配置25

2.3.2程序存储器（PM）扩展27

2.3.3数据存储器（DM）扩展28

2.3.4I／O扩展28

2.3.5复合存储器扩展29

2.4ADSP-2181DMA功能与扩展31

2.4.1BDMA功能31

2.4.2IDMA功能32

2.4.3总线请求与确认36

2.5ADSP-2181串口扩展37

2.6本章小结38

第三章 传感与反馈系统39

3.1转换原理与结构39

3.1.1A／D转换原理与结构40

3.1.2V／F原理与结构43

3.2常用转换器选型44

3.2.1A／D转换器选型45

3.2.2V／F转换器选型51

3.3电学量检测原理与系统设计51

3.4机械量检测原理与系统设计52

3.4.1位移／位置量检测方法52

3.4.2速度量检测方法56

3.4.3加速度量检测方法56

3.5力学量检测原理与系统设计57

3.6传感与反馈系统设计注意事项58

3.7本章小结60

第四章 伺服电机与运动控制系统61

4.1驱动电机分类与选择61

4.2直流电机与伺服驱动62

4.2.1直流电机控制原理62

4.2.2直流电机PWM控制65

4.2.3直流电机D／A控制75

4.2.4直流电机混合控制78

4.3交流电机与伺服驱动79

4.3.1交流异步电机控制原理79

4.3.2恒U／f比变频调速与SPWM调速80

4.3.3磁链跟踪控制84

4.3.4磁束矢量控制原理与系统实现85

4.3.5直接转矩控制原理与系统实现88

4.4本章小结89

第五章 数据通讯系统设计（一）90

5.1数据通讯系统结构90

5.2RS-232通讯网络91

5.2.1RS-232硬件电路设计91

5.2.2RS-232数据通讯程序设计95

5.2.3RS-232数据通讯网络实现注意事项99

5.3RS-485通讯网络100

5.3.1RS-485硬件电路设计100

5.3.2RS-485数据通讯程序设计104

5.3.3RS-485数据通讯网络实现注意事项106

5.4本章小结106

第六章 数据通讯系统（二）107

6.1CAN总线通讯网络107

6.1.1CAN硬件电路设计108

6.1.2CAN数据通讯程序设计115

6.1.3CAN数据通讯网络实现注意事项119

6.2USB总线通讯网络120

6.2.1USB硬件电路设计120

6.2.2USB数据通讯程序设计125

6.2.3混合式串行数据通讯系统设计126

6.2.4USB数据通讯网络实现注意事项127

6.3并行数据通讯系统128

6.4本章小结131

第七章 可编程芯片与嵌入式系统（一）134

7.1可编程芯片简介134

7.2GAL16V8芯片系统设计136

7.2.1工作模式和组态137

7.2.2常用开发工具138

7.2.3GAL16V8开发实例139

7.2.4GAL器件开发注意事项144

7.3PSD芯片系统设计144

7.3.1PSD系列芯片基本特征145

7.3.2PSD813Fx芯片功能145

7.3.3PSD813Fx芯片开发过程151

7.3.4PSD芯片开发注意事项154

7.4本章小结154

第八章 可编程芯片与嵌入式系统（二）155

8.1CPLD／FPGA芯片特点155

8.2CPLD芯片系统设计155

8.2.1EPM7128芯片基本特征156

8.2.2EPM7128芯片功能157

8.2.3EPM7128S芯片开发过程159

8.2.4EPM7128S芯片开发注意事项168

8.3FPGA芯片系统设计169

8.3.1FLEX6000芯片基本特征169

8.3.2EPF6016芯片功能170

8.3.3EPF6016芯片开发过程171

8.3.4EPF6016芯片开发注意事项176

8.4本章小结176

第九章 PC-based运动控制系统设计177

9.1微机原理简介177

9.1.1PC主板结构178

9.1.2常用芯片组178

9.1.3芯片组架构179

9.1.4微机总线180

9.2ISA总线及板卡设计原理181

9.2.1ISA总线特点181

9.2.2ISA总线板卡设计原理183

9.2.3ISA总线板卡常用结构184

9.2.4其他ISA总线185

9.3PCI总线及板卡设计原理185

9.3.1PCI总线特点186

9.3.2PCI总线板卡设计原理187

9.3.3PCI板卡常用结构189

9.3.4其他PCI总线190

9.4板卡驱动程序设计192

9.4.1驱动程序类型192

9.4.2WDM模型结构193

9.4.3常用开发工具194

9.4.4WinDriver板卡驱动程序开发195

9.5PC-based运动控制程序设计198

9.6本章小结202

第十章 PID控制与实现203

10.1PID控制概述203

10.1.1PID控制原理203

10.1.2PID控制特点204

10.1.3PID控制的应用205

10.1.4PID控制器的参数整定205

10.2比例（P）控制环节206

10.3积分（Ⅰ）控制环节207

10.4比例积分（PI）控制208

10.5微分（D）及比例微分（PD）控制环节209

10.6比例积分微分（PID）控制211

10.7控制方式的选择212

10.8PID控制器的参数整定213

10.8.1参数整定的说明213

10.8.2临界比例度法213

10.8.3衰减曲线法214

10.8.4经验法215

10.9PID控制实例216

10.9.1系统硬件组成216

10.9.2建模与仿真216

10.9.3上位机控制的实现223

10.10本章小结223

第十一章 模糊控制技术与实现224

11.1概述224

11.1.1模糊控制的背景起源及特点224

11.1.2模糊控制的发展阶段与应用概况225

11.2模糊理论的数学基础226

11.2.1经典集合及其运算226

11.2.2模糊集合及其运算227

11.2.3模糊集合与经典集合的联系229

11.2.4关于隶属函数229

11.3模糊逻辑与模糊推理230

11.3.1模糊逻辑230

11.3.2模糊推理231

11.4模糊控制技术基础234

11.4.1模糊控制基本原理234

11.4.2模糊化方法234

11.4.3解模糊方法236

11.4.4模糊控制规则及控制算法237

11.5模糊控制器的设计239

11.5.1模糊控制器的基本结构239

11.5.2模糊控制器的结构设计240

11.6模糊控制应用实例240

11.7本章小结242

第十二章 运动控制系统实例（一）243

12.1溜冰机器人运动控制系统实例243

12.1.1溜冰机器人原理与结构243

12.1.2溜冰机器人非完整运动学状态空间方程244

12.1.3溜冰机器人控制系统设计246

12.2自动导引车运动控制系统实例249

12.2.1AGV结构与原理249

12.2.2运动学假设与分析250

12.2.3非完整运动学状态空间的建立251

12.2.4AGV控制器设计252

12.2.5运动控制程序设计257

第十三章 DAS运动控制系统实例（二）262

13.1多机器人协调吊装实验平台实例262

13.1.1系统功能与结构262

13.1.2硬件电路设计263

13.1.3软件设计266

13.1.4控制算法268

13.2倒立摆运动控制实例268

13.2.1单级倒立摆机械系统结构269

13.2.2倒立摆运动控制系统269

13.2.3运动控制算法271

13.3旋翼直升机运动控制系统实例274

13.3.1刚体与非完整系统假定274

13.3.2非完整运动学状态空间方程的建立274

13.3.3基于极点配置法的全状态反馈控制器设计277

13.3.4嵌入式运动控制器硬件设计279

13.3.5PWM信号占空比的确定280

参考文献284

附录298