伺服运动控制系统的结构及应用

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出版者:机械工业出版社
作者:李幼涵
出品人:
页数:270
译者:
出版时间:2006-10
价格:30.0
装帧:平装
isbn号码:9787111198321
丛书系列:
图书标签:
  • 运动控制
  • 伺服相关
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  • 自动化
  • 电机控制
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  • 嵌入式系统
  • 机器人
  • 驱动技术
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具体描述

本书从实用设计角度出发,详细地阐述了在自动控制系统中,伺服运动控制系统的结构、组态模式和应用解决方案。详细地描述了各种最新伺服技术在定长控制,速度、扭矩控制,电子齿轮,电子凸轮控制及多轴插补控制的实现方法。本书还特别详尽地描述了各种现场总线在运动控制中的应用。适合于在纺织、包装、物流、印染、印刷和加工等领域做应用设计的工程师参考。

机械动力学基础与优化设计 本书聚焦于现代机械系统设计中至关重要的动力学分析、系统建模与性能优化,旨在为工程专业人士和高年级学生提供一套全面且深入的理论框架与实践指导。 本书内容不涉及伺服系统、运动控制器的具体结构或应用细节,而是将视角聚焦于驱动系统在物理层面的运动规律、载荷特性以及如何通过结构设计与参数选择来提升整体的机械效率与可靠性。 --- 第一部分:机械系统动力学建模与分析 本部分奠定了理解任何复杂机械系统运动行为的数学基础。我们首先从经典的拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程出发,建立起描述多自由度机械系统运动状态的微分方程组。 1. 刚体动力学基础: 详细阐述了刚体运动的描述(如欧拉角、四元数及其在动力学中的应用),重点分析了惯性张量、质心运动与绕质心转动的耦合关系。为后续的柔性体分析打下坚实基础。 2. 运动学与约束分析: 深入探讨了复杂机构的运动学约束(如闭环机构、串联与并联结构)的建立方法。内容包括齐次变换、雅可比矩阵的几何与代数意义,以及如何利用雅可比矩阵分析机构的运动奇异点和可操作性。 3. 柔性体动力学建模: 认识到真实机械系统中的弹性变形不可忽略,本书引入了模态分析的概念。通过有限元(FEA)方法提取结构的固有频率和振型,并将其叠加到刚体运动方程中,形成考虑弹性形变的耦合动力学模型。重点讨论了模态截断对仿真精度的影响及其校正方法。 4. 非线性动力学考量: 针对摩擦、间隙(Backlash)以及非线性弹簧等实际工程问题,本书提供了处理这些复杂力的数学模型,并探讨了系统在存在这些非线性因素时的稳定性分析方法,如李雅普诺夫稳定性理论的初步应用。 第二部分:驱动与载荷耦合分析 本部分将焦点从纯粹的机械结构转移到驱动元件与实际工作载荷之间的相互作用,这是机械系统性能的关键瓶颈所在。 1. 机械传动系统的阻抗特性: 详细分析了齿轮箱、蜗轮蜗杆、带传动等常见传动链的动态特性,包括齿侧间隙引起的瞬态冲击、弹性变形引起的能量损耗,以及不同传动比下的等效惯量转换。建立了描述系统等效机械阻抗的数学模型。 2. 负载特性识别与建模: 针对不同应用场景(如机床进给轴、机器人末端执行器、压缩机等),系统地归纳了常见负载的动态特性,包括惯性负载、弹性负载(如弹簧-质量系统)和粘性/库仑摩擦负载。强调了如何通过实验辨识(如阶跃响应法)来精确获取负载的等效动力学参数。 3. 驱动源与机械系统的匹配: 探讨了理想驱动源(如力矩源或速度源)与实际机械负载之间的能量传递效率。引入了机械共振的概念,分析了当驱动频率或系统固有频率接近时,系统响应的急剧变化,并给出了避免或抑制共振的初步设计准则。 第三部分:系统性能优化与鲁棒性设计 本部分致力于将动力学模型应用于实际工程的优化过程,以期获得在特定性能指标下最优化的系统结构和参数配置。 1. 性能指标的量化: 系统阐述了如何将模糊的“高性能”转化为可量化的指标,例如:响应时间(Settling Time)、超调量(Overshoot)、稳态误差、最大允许加速度与振动能量密度。 2. 结构参数的灵敏度分析: 利用模型建立的微分方程,分析关键结构参数(如连杆长度、齿轮模数、轴的刚度)对上述性能指标的影响程度。这指导工程师识别出对系统性能起决定性作用的“关键尺寸”。 3. 机械系统的初步优化方法: 介绍了几种工程上常用的优化技术,重点是基于模态的优化。例如,如何通过增加支撑刚度或调整质量分布来提升系统的固有频率,从而将系统的主要振动模式推离工作频率范围。讨论了如何在满足强度约束的前提下,通过拓扑优化思想来减轻结构质量,以提高系统的加速度能力。 4. 鲁棒性初步探讨: 讨论了在参数不确定性(如制造公差、温度漂移)情况下,机械系统性能下降的问题。引入了设计裕度的概念,并提供了基于最坏情况分析的初步设计方法,以确保系统在实际工作环境中的稳定性。 --- 本书特色: 理论的深度与工程的广度相结合: 既包含了详细的数学推导,又紧密结合了实际工程中的挑战和解决方案。 强调物理直觉的培养: 通过大量的案例分析,帮助读者理解不同动力学现象背后的物理原因,而非仅仅停留在公式层面。 面向未来机械设计: 为读者提供了理解和分析高精度、高速度、轻量化机械系统的理论工具,是后续学习更高级控制算法和精密机构设计的坚实基础。 本书适合对象: 机械工程、车辆工程、航空航天工程、精密仪器等相关专业的本科高年级学生、研究生,以及从事复杂机械系统设计、分析与测试的工程师。

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读后感

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用户评价

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这本书的风格实在让我难以接受,它的语言过于晦涩难懂,充斥着大量我从未见过的专业术语,而且缺乏必要的解释。我原本寄希望于它能为我打开一扇关于金融市场分析的大门,希望了解一些基本的宏观经济指标如何影响股市,或者常见的技术分析指标的原理和应用。我希望看到清晰的图表、案例分析,以及对不同投资策略的优劣对比。但这本书却更像是一本学术论文的合集,充满了复杂的公式和抽象的理论模型,读起来非常吃力。我花了很长时间去查阅各种资料来理解其中的概念,但这反而让我更加确信,这本书的内容并没有以一个清晰易懂的方式呈现给读者。我感觉作者似乎默认读者已经具备了相当高的专业背景,而忽视了对入门者的引导。这种高高在上的学术腔调,让我产生了强烈的抵触情绪。

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读完这本书,我有一种深深的失落感,因为它完全没有触及我真正感兴趣的领域。我一直以来都在积极地学习和研究人工智能的最新进展,特别是关于机器学习算法的理论推导和数学模型。我希望能在这本书中找到关于深度学习模型、神经网络的构建原理、反向传播的数学细节,或者是在自然语言处理、计算机视觉等具体应用方向上的一些前沿研究。然而,这本书的内容却完全是另一个方向。它似乎更侧重于某个行业内的特定技术应用,比如一些工业自动化或者制造流程的介绍,这些内容对我来说既陌生又缺乏吸引力。我花了很多时间去理解书中的术语和概念,却发现它们与我想要学习的AI知识体系毫无关联。这种完全错位的期待让我感到非常沮丧,也浪费了我宝贵的时间。我希望下一本书能够更精准地反映其内容,避免让读者产生误解。

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我对这本书的整体感受是“难以入门,难以坚持”。当我试图深入阅读时,发现里面的概念跳跃性很大,而且很多背景知识都没有得到充分的铺垫。我本来期望能够学习到一些关于项目管理或者团队协作的系统性方法论,比如敏捷开发流程、Scrum框架的详细实践,或者如何有效地进行需求分析和风险评估。然而,这本书给我的感觉就像是散乱的笔记集合,每个章节都在谈论一些孤立的观点,缺乏一个清晰的主线和逻辑递进。我需要反复翻阅前面的章节,试图找到某个概念的源头,但往往徒劳无功。书中的例子也显得比较生硬,难以将理论与实践联系起来。我尝试着去理解,但每隔几页就遇到了新的障碍,这让我的学习过程变得异常缓慢和痛苦。最终,我不得不承认,这本书的写作风格和内容组织方式并不适合我的学习习惯。

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这本书的包装很精美,封面设计也很有吸引力,我一开始是被它吸引才购买的。然而,当我翻开第一页,我就发现这本书似乎与我预期的内容大相径庭。我本来以为会看到一些关于编程语言基础知识、算法原理或者数据结构方面的深入探讨,毕竟这些是计算机科学的基石。但是,这本书的内容却偏向于实际操作和软件工具的演示,更多的是讲解如何使用某个特定的软件来解决一些技术问题,而不是深入剖析问题的本质。虽然实用性可能不错,但对于我这种希望夯实理论基础的读者来说,显得有些浅尝辄止。我期待的是能够理解“为什么”这样做,而不是仅仅学会“怎么”做。书中的图文并茂固然是一个优点,但很多插图和示例代码的上下文关联性不够强,需要反复阅读才能理解其意图。我感觉这本书更适合已经具备一定基础,想要快速上手某个领域的工程师,而不是像我这样还在探索和学习阶段的读者。

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这本书的内容似乎与我的职业发展方向完全不符,让我感到十分困惑。我目前的工作领域是软件开发,我一直希望能够深入学习一些关于算法优化、性能调优的实战技巧,或者了解一些分布式系统的设计原则和架构模式。我期待书中能够提供一些具体的代码示例,讲解如何分析程序的瓶颈,如何通过并行计算或者数据结构的选择来提升效率。然而,这本书的内容却完全偏离了我的预期。它更像是关于某个特定行业的历史发展或者市场趋势的分析,充斥着大量的行业数据和商业策略的讨论。虽然这些内容可能对于某些人来说很有价值,但对我而言,却完全不具备相关的专业性。我找不到任何能够将其与我日常工作联系起来的点,也无法从中提取出有用的技术知识。这让我不禁怀疑,我当初选择这本书是否源于对书名理解的偏差。

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