本书作者希望通过深厚的控制理论基础与多年积累的应用经验，用简单易懂的语言向读者展示控制的魅力和伺服的魅力。全书共分为7章，第1章首先从概念上介绍什么是运动控制系统，什么是伺服控制，接着介绍伺服系统的构成以及各个构成部分对系统性能的影响，然后讨论运动控制系统的发展趋势。第2章至第6章分别对运动控制系统的构成(包括伺服电机、编码器、驱动器、运动控制器)进行详细介绍，同时也介绍了伺服系统优化方面的内容。第7章针对西门子运动控制系统在不同行业的应用举例进行说明，以加深读者对伺服应用的理解。

本书围绕运动与伺服控制技术，首先介绍了运动系统的基本概念；然后分章对运动系统的各个组成部分，包括伺服电机、伺服驱动编码器、伺服驱动器和运动控制器等，进行了详细的介绍，同时还介绍了伺服系统优化方面的内容；最后举例说明了伺服控制的应用，以加深读者对运动与伺服系统的认识。

本书是自动化控制领域广大技术人员的实用自学手册，也可供高等院校自动化、机电一体化专业的师生参考，同时也是一本非常实用的职业技术培训教材。

第1章 运动系统的基本概念 1

 1.1 运动控制的定义 1

 1.2 伺服系统的定义 2

 1.3 伺服系统的组成 2

 1.4 伺服系统的性能要求 4

 1.5 影响伺服系统性能的因素 5

 1.6 交流永磁同步电机伺服系统 7

 1.7 交流伺服的行业应用 8

 1.8 伺服技术的发展过程及趋势 10

第2章 伺服电机 13

 2.1 伺服电机的介绍 13

 2.2 伺服电机的特点 13

 2.3 伺服电机的分类 14

2.3.1 同步电机与异步电机 14

2.3.2 永磁同步电机与无刷直流电机 14

 2.4 电机数据 15

 2.5 西门子伺服电机 22

2.5.1 1FK、1FT同步伺服电机 22

2.5.2 1FW系列扭矩电机 23

2.5.3 1FN系列直线电机 27

2.5.4 1PH7、1PL6系列异步电机 29

 2.6 伺服电机的选择 30

 2.7 带Drive-CliQ接口的伺服电机 31

 2.8 电机的谐振频率 33

 2.9 选择电机的基本原则 34

 2.10 电机容量的计算步骤 35

 2.11 永磁同步电机的研究现状 35

 2.12 永磁同步电机的控制 36

第3章 伺服驱动编码器 39

 3.1 编码器介绍 39

 3.2 伺服编码器的特点与连接 43

3.2.1 EnDat 44

3.2.2 SSI 44

3.2.3 正/余弦编码器 45

3.2.4 编码器的相位调整 47

3.2.5 编码器的倍频 48

3.2.6 编码器的特征参数 49

3.2.7 驱动器与编码器的连接 49

第4章 伺服驱动器 55

 4.1 交流变频技术的发展 55

 4.2 基于矢量控制的伺服控制 57

 4.3 伺服系统的控制模型 57

 4.4 西门子伺服驱动器介绍 59

 4.5 西门子伺服驱动器 Sinamics S120 61

 4.6 伺服控制方式 65

 4.7 驱动器的过载能力 66

 4.8 Sinamics S120的调试软件 67

 4.9 S120的基本定位功能 68

 4.10 Trace功能介绍 71

 4.11 数字滤波器 72

 4.12 自动优化功能 75

 4.13 功能函数发生器 76

 4.14 Measuring功能介绍 77

 4.15 驱动器的通信功能 85

第5章 伺服系统的优化 87

 5.1 控制器模型 87

 5.2 系统模型 88

 5.3 伯德图 95

 5.4 控制器优化的关键 96

 5.5 电流环、速度环、位置环的优化 97

第6章 运动控制器 99

 6.1 西门子运动控制器Simotion 100

 6.2 工艺对象 101

6.2.1 轴 101

6.2.2 虚轴 102

 6.3 运动控制功能 102

6.3.1 定位 102

6.3.2 回零 106

6.3.3 点动 107

6.3.4 齿轮同步 108

6.3.5 圆周测试 109

6.3.6 凸轮 110

6.3.7 路径插补功能 111

6.3.8 凸轮输出 113

6.3.9 快速测量输入 113

6.3.10 位置控制器 114

6.3.11 压力控制器 115

 6.4 调试软件Scout 116

6.4.1 Scout软件介绍 116

6.4.2 编程语言 117

 6.5 Simotion的执行系统 119

 6.6 运动控制器的通信功能 120

6.6.1 与驱动器之间的通信 120

6.6.2 与控制器之间的通信 121

6.6.3 OPC 122

6.6.4 TCP/IP 122

 6.7 Simotion顺应了运动控制的发展趋势 122

 6.8 Simotion的应用场合 123

第7章 伺服控制应用举例 125

 7.1 印刷 125

 7.2 包装 127

 7.3 冲压 134

 7.4 轨道拖拽系统 135

 7.5 飞锯 137

参考文献 140