運動控制技術是一門綜合性、多學科交叉的技術，是“推動新的產業革命的關鍵技術”，其發展是“制造自動化前進的旋律”。運動控制系統和產品得到了越來越廣泛的應用。本書全面、深入地介紹各種實用運動控制技術，包括：伺服電機及其驅動技術，運動控制中的傳感器和控制器，運動控制系統的設計，單軸運動控制技術，多軸運動協調控制技術，提高運動控制系統控制精度的技術，倒立擺系統的控制技術，復雜機器人控制技術，以及基于網絡的遠程運動控制技術等。
本書的目的，是為運動控制領域的工程師、產品制造廠商和廣大用戶，在設計、制造和選擇運動控制系統或部件時給予技術上的指導和幫助，同時為高校自動化、電機和機械等專業的本科生和研究生提供教材或參考書。

第1章 概述
1.1 基本術語
1.2 運動控制技術的發展歷史
1.2.1 自動控制技術的起源
1.2.2 伺服機構的提出及自動控制理論的發展
1.2.3 機器人和機電一體化技術的誕生
1.2.4 電氣伺服驅動及運動控制器的進步
1.2.5 運動控制的應用領域
1.3 現代控制理論與技術的發展和趨勢
1.3.1 現代控制理論的發展
1.3.2 運動控制中的關鍵技術
1.3.3 運動控制技術的發展趨勢
第2章 伺服電機及其驅動技術
2.1 直流伺服電機
2.1.1 基本結構和伺服原理
2.1.2 直流電機的驅動技術
2.1.3 直流電機的驅動控制
2.2 交流伺服電機
2.2.1 無刷直流伺服電機
2.2.2 兩相交流伺服電機
2.2.3 交流伺服電機的驅動技術
2.3 特殊直流電機
2.3.1 力矩電機和直接驅動電機
2.3.2 直線伺服電機
2.4 步進電機
2.4.1 步進電機概述
2.4.2 步進電機驅動器
2.4.3 步進電機的控制
2.4.4 步進電機的應用
2.5 步進電機和交流伺服電機性能比較
2.6 運動控制系統中的傳動機構
第3章 運動控制中的傳感器
3.1 引言
3.2 直接編碼式傳感器
3.2.1 增量式編碼器
3.2.2 增量式光電編碼器的幾個基本問題
3.2.3 絕對式編碼器
3.2.4 編碼式傳感器的讀碼技術
3.3 分解器
3.3.1 RDC轉換器的軟件
3.3.2 分解器誤差和多速分解器
3.4 電荷耦合圖像傳感器
3.5 激光式數字傳感器
3.5.1 激光相位調制式傳感器的工作原理
3.5.2 干涉條紋的辨向和細分技術
3.5.3 對光源、接收元件和調整裝置的要求
第4章 運動控制中的控制器
4.1 引言
4.2 可編程邏輯控制器
4.3 微處理器
4.4 數字信號處理器
4.5 通用運動控制器及Galil DMC-2100簡介
4.6 GT-400-SV四軸伺服運動控制器簡介
第5章 運動控制系統設計
5.1 運動控制系統的總體性能要求和設計任務
5.2 運動控制系統部件的選擇
5.2.1 執行電機
5.2.2 電機驅動器
5.2.3 位置和速度傳感器的選擇
5.2.4 運動控制器的選擇原則
5.2.5 系統部件的選擇實例
5.3 最優化設計
5.3.1 最優化設計問題的提出
5.3.2 速度最優化設計
5.3.3 齒輪速率最優化設計
5.3.4 最優電機選擇
第6章 位置伺服系統控制技術
6.1 不同系統的位置控制方式
6.2 閉環伺服系統的性能分析
6.2.1 系統性能的分析過程
6.2.2 幾個系統性能分析的例子
6.3 閉環伺服系統的設計
第7章 單軸運動控制系統控制技術
7.1 單軸運動控制系統組成
7.2 單軸運動控制系統模型辨識
7.2.1 電機正反向線性模型辨識
7.2.2 電機非線性摩擦力矩模型
7.3 PID控制算法
7.3.1 PID控制規律的離散化
7.3.2 PID控制器參數的選擇
7.4 PD串聯校正和速度負反饋
7.4.1 速度負反饋
7.4.2 PD串聯校正
7.4.3 速度負反饋和PD串聯校正比較
7.5 幾種速度負反饋形式的比較
7.5.1 測速電機直接模擬量負反饋
7.5.2 測速電機測量電壓A/D轉換后的速度負反饋
7.5.3 光電編碼器位置信號差分近似速度反饋
7.6 PID和PI-D控制
7.7 相位超前-滯后控制策略
7.8 復合控制
第8章 多軸運動協調控制技術
8.1 多軸運動控制器及其控制方案
8.2 二自由度機械臂控制技術
8.2.1 二自由度機械臂實驗平臺
8.2.2 機械臂工作空間分析
8.2.3 機械臂運動學解
8.2.4 直角坐標空間運動路徑規劃算法
8.2.5 直線插補和圓弧插補算法
8.3 機器人系統的軟件系統結構
8.3.1 機器人系統中的類對象
8.3.2 機器人系統中類對象間的關系及其軟件實現
8.4 機器人圖形示教系統的設計與實現
第9章 提高運動控制系統控制精度的技術
9.1 直線/圓弧插補方法與技術
9.1.1 直線插補
9.1.2 圓弧插補
9.1.3 小結
9.2 幾種消除噪聲和干擾的技術
9.2.1 數字濾波算法
9.2.2 系統的量測噪聲及消除
9.2.3 消除量測噪聲的濾波器設計
9.2.4 用統計方法消除尖峰干擾
9.2.5 平穩隨機干擾下的最小方差控制
9.3 小波去噪
9.3.1 小波去噪原理
9.3.2 閾值的選取和閾值量化
9.3.3 MATLAB中的小波去噪應用
第10章 倒立擺系統控制技術
10.1 倒立擺系統概述
10.2 單級倒立擺系統
10.2.1 系統模型的建立及動態特性分析
10.2.2 單級直線倒立擺系統的控制器設計
10.2.3 倒立擺控制系統的仿真
10.2.4 倒立擺控制系統軟硬件結構
10.2.5 實驗結果及對比分析
10.3 旋轉平行倒立擺系統控制的關鍵技術
10.3.1 動態系統數學模型及其線性化
10.3.2 起擺的能量控制技術
10.3.3 旋轉平行倒立擺的平衡控制技術
10.3.4 系統仿真及實際控制結果與分析
10.4 二級倒立擺在Simulink環境下的實時控制
第11章 復雜機器人控制技術
11.1 多自由度并聯機構的控制技術
11.1.1 并聯機構的特性及其分析
11.1.2 并聯機構的動力學模型
11.1.3 PD控制
11.1.4 增廣PD控制
11.1.5 計算力矩控制
11.1.6 最優控制器的設計
11.1.7 仿真實驗的性能對比及其分析
11.2 提高控制精度的并聯機構速度規劃
11.2.1 速度限制
11.2.2 加速度限制
11.2.3 并聯機構期望運動軌跡的描述
11.2.4 S型與梯形速度規劃算法及實驗分析
11.3 多軸協調運動中的交叉耦合控制
11.3.1 基于頻域法的傳統交叉耦合控制
11.3.2 基于輪廓誤差傳遞函數的交叉耦合控制
11.3.3 基于任務坐標系的多變量的交叉耦合控制
11.3.4 基于無源性的交叉耦合控制
11.3.5 各種設計方法的性能比較
11.3.6 交叉耦合控制與軌跡規劃結合的綜合設計
11.4 輪廓控制的誤差補償技術
11.4.1 非耦合輪廓控制
11.4.2 耦合輪廓控制
11.5 多軸運動控制的同步控制技術
第12章 基于網絡的遠程運動控制技術
12.1 基于Internet的遠程控制系統的結構
12.2 遠程控制系統的實現方式
12.2.1 遠程控制系統的軟件實現方式
12.2.2 遠程控制系統的硬件實現方式
12.3 遠程控制中的延時
12.4 延時的解決方法
12.4.1 Smith預估器的補償控制
12.4.2 預測控制
12.4.3 基于事件的智能控制
12.4.4 監督控制
12.5 網絡控制中不同結點驅動方式對系統性能影響
12.5.1 不同驅動方式下的系統狀態方程
12.5.2 結點的驅動方式對系統性能的影響
12.5.3 不同結點驅動方式的特點分析
12.6 基于預測控制的確定性延時補償技術
參考文獻
術語索引