Intelligent Motion Systems

课程简介

1. 智能运动系统结构：智能运动系统的规格和要求。运行模式：点到点运动、轨迹路径跟踪、速度路径跟踪、力和张力控制、顺应控制、振动抑制。运行模式之间的切换。 2. 运动执行器和驱动技术：使用压电陶瓷电机和直流有刷电机在运动控制中的应用。交流无刷电机、线性直接驱动交流无刷电机及其驱动技术。步进电机及其在运动跟踪系统中的局限性。步进电机的微步进和电子阻尼。 3. 运动传感与估计技术：光学编码器的工作原理、解码方法及通过插值提高分辨率。同步解算器的工作原理及接口电子。大速度范围执行器的速度估计和位置估计方法。 4. 运动控制平台：计算机硬件要求。紧密耦合系统与分布式系统的应用。运动控制中DSP的应用。运动系统中的通信方法。运动控制中的实时操作系统。 5. 运动控制和轨迹生成的智能算法：PID控制器及其变体。伺服调谐方法。基于状态空间配置的运动控制系统。状态观测和卡尔曼滤波器。在非刚性系统中使用陷波滤波器。轨迹生成和运动规划算法。 6. 多轴智能运动系统的若干问题：坐标映射和动力学变换。多轴运动规划和轨迹生成。轴间运动同步。在紧密耦合系统中应用MIMO结构。 7. 智能运动系统的案例研究：将从以下列表中选择三个案例：a. 光学基于的位置跟踪在CD-ROM和激光唱片中。b. 硬盘驱动器中的磁头定位。c. 多轴机器人操作器中的运动控制系统设计。d. 用于SMT组件插入机的龙门机器人运动系统。e. 高精度数控机床中的运动系统。案例研究：高性能运动控制系统应用实例的报告

学习目标

1. 使学生深入了解智能运动系统的结构和运行原理。 2. 比较和关联各种应用实例，范围从CD播放器和硬盘驱动器到机器人和组件插入机。 3. 使学生具备设计用于工业和家庭用途的运动控制系统的能力。

先修要求

无

教学模式

本课程主要通过正式讲座进行讲授，辅以习题课和实例分析。鼓励学生自主学习，并广泛使用网络资源。学期论文和相关演示有助于学生培养文献调研和写作技能。口头报告环节则培养学生的口头沟通能力和同伴评价能力。