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| 內容簡介： |
本书结合作者团队近年来在机电伺服系统随动控制领域的研究成果，对高端机电装备随动控制技术进行了系统的阐述和讨论，主要内容包括：机电装备随动系统组成、工作原理和发展趋势；机电装备随动系统结构方案设计；机电装备随动系统信息源；机电装备随动系统经典控制策略设计；机电装备随动系统自抗扰控制策略设计；机电装备随动系统自适应鲁棒控制策略设计；机电装备随动系统滑模控制策略设计；机电装备随动系统智能控制策略设计；机电装备随动系统通信方式；机电装备随动控制器软硬件设计以及机电装备随动控制系统实验等内容。
本书可作为机械电子工程相关专业方向的高年级本科生和研究生教材，也可供从事机电装备随动系统领域技术管理、科研、生产的人员参考。
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| 關於作者： |
胡健，分别于2002年和2007年于东南大学获得学士学位和博士学位，现任南京理工大学机械工程学院副教授，硕士生导师。主要从事机电伺服系统非线性控制技术、智能控制方法等方面的研究。
姚建勇，2006年于天津大学获得学士学位，2012年于北京航空航天大学获得博士学位，现任南京理工大学机械工程学院教授、博士生导师。江苏省杰出青年基金获得者，中组部“万人计划”青年拔尖人才，江苏省六大人才高峰人才，中国科协“青托”人才。主要从事机电伺服系统高性能控制等领域的研究工作。
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| 目錄：
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第1章绪论
11火箭发射技术的发展
12火箭炮随动系统简介
121火箭炮随动系统的组成
122火箭炮随动系统工作原理
13火箭炮随动技术的发展与趋势
131火箭炮随动控制技术的发展
132火箭炮随动系统非线性补偿方法的发展
133火箭炮随动技术的发展趋势
14本书主要内容
参考文献
第2章火箭炮随动控制系统总体设计
21稳定性与闭环控制系统
22火箭炮随动系统性能要求
221控制精度
222瞬态响应特性
223灵敏度
224抗干扰性
23火箭炮随动转塔的结构设计
231火箭炮随动系统总体结构
232火箭炮随动系统方位回转传动机构
233火箭炮随动系统俯仰回转传动机构
234储运发射箱
235方位、俯仰传动系统电机与减速器
24火箭炮随动系统参数计算
25火箭炮随动系统元器件选型
251电机与减速器的选型
252传感器的选型
26本章小结
参考文献
第3章火箭炮随动系统信息源
31光电编码器
311式编码器
312增量式编码器
32旋转变压器
321旋转变压器的工作原理
322旋转变压器的信号采集与处理
323旋转变压器的主要参数
33本章小结
参考文献
第4章火箭炮随动系统经典控制策略设计
41基于传递函数的火箭炮随动系统数学模型
411火箭炮方位与俯仰两轴系统运动方程
412火箭炮执行器数学模型
413火箭炮随动系统数学模型
42火箭炮随动系统PID控制
421PID控制原理
422PID与前馈复合控制原理
423火箭炮随动系统阶跃响应性能分析
424火箭炮随动系统正弦响应性能分析
425仿真分析
43本章小结
参考文献
第5章火箭炮随动系统自抗扰控制策略设计
51自抗扰控制理论
511抗扰范式
512跟踪微分器
513扩张状态观测器
514自抗扰控制器组成
515线性扩张状态观测器
516稳定性分析
52火箭炮随动系统自抗扰控制
521简化模型的抗干扰控制器设计
522惯性近似模型的控制器设计
523反馈控制器u0的设计
524微分跟踪器设计
53仿真分析
531阶跃响应
532斜坡跟踪
533正弦跟踪
54本章小结
参考文献
第6章火箭炮随动系统自适应鲁棒控制策略设计
61自适应鲁棒控制理论
611问题描述
612反馈线性化
613自适应控制
614鲁棒控制
615自适应鲁棒控制
62基于状态方程的火箭炮随动系统数学模型
621火箭炮随动系统非线性数学模型
622系统状态空间模型
63火箭炮随动系统自适应鲁棒控制
631自适应律的不连续映射
632控制器设计
633输出微分观测器
634仿真结果与分析
64基于线性扩张状态观测器的自适应鲁棒控制器设计
641线性扩张状态观测器设计
642控制器设计
643仿真结果与分析
65本章小结
参考文献
第7章火箭炮随动系统滑模控制策略设计
71滑模变结构控制理论
711基本概念
712滑模控制律
713稳定性理论
72火箭炮滑模变结构控制器设计
721反推滑模控制器的设计
722基于上界估计的反推滑模控制器设计
723仿真分析
73本章小结
参考文献
第8章火箭炮随动系统智能控制策略设计
81神经网络理论基础
811神经网络原理
812神经网络学习算法
813典型神经网络
82基于神经网络在线调参的智能PID控制
821控制器结构
822仿真分析
83基于神经网络的自适应鲁棒控制器设计
831针对时变扰动的神经网络观测器设计
832基于神经网络观测器的ARC控制器设计
833稳定性分析
834仿真分析
84本章小结
参考文献
第9章火箭炮随动系统通信方式
91串口通信
911通信的基本概念
912串口通信的工作方式
913串口电路的连接方式
914串口通信的数据格式
92CAN总线通信
921CAN总线的基本概念
922CAN总线协议概述
923CAN总线物理层
924CAN总线数据链路层
925CAN总线应用层
93以太网通信
931以太网技术
932以太网工作原理
933以太网物理层
934以太网数据链路层
935以太网网络层协议
936以太网运输层协议
937以太网应用层协议
94本章小结
参考文献
第10章火箭炮随动控制器软硬件设计
101控制器处理器简介
1011处理器内核结构
1012存储器结构
1013中断系统
102软件开发环境与过程简介
1021了解CCS60的布局和结构
1022完整工程的构建
1023用C语言操作DSP的寄存器
1024寄存器文件的空间分配
103基于DSP的随动控制器硬件设计
1031电源转换模块
1032DSP小系统电路
1033以太网通信模块
1034励磁电路模块
1035RDC模块
1036CAN总线通信模块
1037D/A模块
1038串口通信电路设计
104基于DSP的随动控制器软件设计
1041主程序设计
1042定时器中断程序设计
1043串口通信模块
1044CAN中断模块
1045以太网通信模块
105本章小结
参考文献
第11章基于DSP的火箭炮随动控制系统实验
111实验系统介绍
112随动控制器代码实现
1121数据结构定义
1122主程序设计
1123定时器中断服务程序设计
1124PID控制程序设计
1125串口中断服务程序设计
1126DA输出程序设计
113实验结果
1131阶跃信号跟踪实验
1132系统斜坡响应特性分析
1133正弦信号跟踪实验
114本章小结
附录非线性控制理论基础
11数学基础
12非线性系统相关控制理论
13反推控制方法
14速度模式与转矩模式下随动系统数学模型等效性说明
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| 內容試閱：
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高端机电装备通常由执行器（如伺服电机）、机械传动机构（如联轴器、减速器等）、负载、传感器（如旋转变压器、光电编码器等）和控制器组成，是一个典型的多变量、强耦合的非线性系统，同时具有较高的随动控制精度、可靠性和较强的鲁棒性。电机驱动的火箭炮随动系统是一类典型的高端机电装备，其通常由方位轴传动子系统和俯仰轴传动子系统组成，每个子系统均含有执行器、机械传动机构、负载、传感器和控制器等一套完整的机电元件。火箭炮具有较好的机动性，可以工作于各种地形情况下，如地势低平的平原盆地、波状起伏的丘陵，甚至道路崎岖的山岭等，因此其所处的工况较为复杂。其主要用于瞄准既定目标发射动能载荷，达到打击目标的目的，在军事领域有着广泛的应用，如用于防空反导，打击入侵目标等。如何提高火箭炮瞄准目标的快速性及准确性、降低动能载荷发射初始飞行扰动以及提高发射冲击载荷作用下系统的稳定性，一直是国内外学者研究的热点问题。要提高火箭炮随动系统上述综合性能所面临的挑战主要来自以下几个方面：（1）在发射动能载荷时，会产生强大的燃气流冲击力，对系统造成瞬时的强烈外部扰动，导致系统剧烈振动，从而严重影响系统控制精度及后续载荷的发射精度；（2）动能载荷发射过程中，会产生强大的热场从而导致系统的一些重要参数发生变化（如黏性摩擦系数、电气增益），此外系统转动惯量、不平衡力矩等重要参数也会发生显著改变，从而给系统的高性能控制带来较大的困难；（3）发射平台由方位回转机构和俯仰回转机构组成，当两套机构绕着各自的回转轴转动时，由于陀螺效应会对另外的回转机构产生陀螺力矩即干扰力矩，因此给系统的高精度控制又增添了新的难度；（4）火箭炮机械传动中往往存在着齿隙，齿隙的存在会给系统带来冲击，导致极限环震荡，大大影响系统的伺服性能，甚至造成系统不稳定；（5）火箭炮机械传动中还存在着摩擦非线性，摩擦非线性的存在会大大影响系统的低速伺服性能。因此针对上述问题，以火箭炮随动系统为对象，研究高端机电装备快速高精度响应的控制方法对于提高火箭炮随动系统及这一类的高端机电装备的动态性能与稳定性是具有极其重要的理论意义和实际应用价值的。
我们自2007年开始了高端机电装备随动控制技术的研究工作。早期采用经典的PID加前馈控制策略，获得了满意的控制性能。但是随着工业及国防领域技术水平的不断进步，传统基于线性理论的三环控制方法由于不具备学习能力、不具备对系统结构变化的适应性，已逐渐不能满足高端机电装备随动系统的高性能需求。2010年姚建勇教授前往美国普渡大学（Purdue University）进行访问研究，开展了基于模型的先进非线性控制理论与技术的研究工作，并得到国际知名非线性控制学者Bin Yao的指导和帮助。2013年胡健副教授前往美国加州大学欧文分校（University of California-Irvine）进行访问研究，开展了智能控制理论与技术的研究工作，并得到了美国机电及气动伺服控制领域的著名专家JEBobbrow教授的指导与帮助。回国后，我们将非线性控制方法和智能控制方法应用到我们的火箭炮随动系统中，较好地提高了火箭炮随动系统的跟踪精度、稳定性和鲁棒性。
本书是作者在承担国家自然科学基金面上项目（No51975294）、中南大学高性能复杂制造国家重点实验室开放课题基金项目（NoKfkt2019-11）、国家自然科学基金青年基金项目（No51505224）、江苏省自然科学基金青年基金项目（NoBK20150776）研究成果的基础上撰写的，也是作者近年来潜心学习和研究非线性控制、智能控制及在高端机电装备随动系统中应用技术研究成果的一个总结。
本书结合我们近年来在高端机电装备随动控制领域的研究成果，以火箭炮为对象，对高端机电装备随动控制技术各个方面进行了较系统的阐述和讨论。全书共11章，第1章主要介绍火箭发射技术的发展、火箭炮随动系统的组成和工作原理，以及火箭炮随动技术的发展与趋势；第2章主要介绍针对火箭炮主要战术指标，进行两轴火箭炮随动系统结构方案设计及选择合适的电气设备的方法；第3章主要介绍常用的火箭炮随动系统信息源——光电编码器和旋转变压器的工作原理及应用；第4章主要介绍火箭炮随动系统经典控制策略设计方法；第5章主要介绍火箭炮随动系统自抗扰控制策略设计方法；第6章主要介绍火箭炮随动系统自适应鲁棒控制策略设计方法；第7章主要介绍火箭炮随动系统滑模控制策略设计方法；第8章主要介绍火箭炮随动系统智能控制策略设计方法；第9章主要介绍火箭炮随动系统通信方式；第10章主要介绍火箭炮随动控制器软硬件设计方法；第11章主要介绍基于DSP的火箭炮随动控制系统实验。本书适合作为机械电子工程、武器系统与工程专业方向高年级本科生和研究生的学习教材。
本书的第1~5、8~9章由胡健副教授撰写和统稿，第6~7、10~11章由姚建勇教授撰写和统稿，姚建勇教授对整本书进行了校对。在本书的撰写、编辑、修改和参考文献的整理过程中，作者的研究生陈伟、徐晨晨、赵杰彦、王俊龙、胡良军、曹萌萌、王海建、王泽鸣、宋秋雨、白艳春、沙英哲、杨正银、邢浩晨、王鹏飞、李曦、魏科鹏做了大量而具体的工作，作者对他们的辛勤工作表示衷心的感谢。同时感谢北京理工大学出版社的邓雪飞编辑对本书出版所做的认真而细致的工作。
高端机电装备随动控制技术是一个多学科交叉的研究方向，其理论和应用均有许多问题尚待深入研究。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，真诚欢迎读者、同行批评指正。
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