章QUARC软件与硬件接口模块介绍1
1.1QUARC实时控制软件1
1.2数据采集板3
1.2.1设备简介3
1.2.2主要技术参数4
1.3功率放大器6
1.3.1设备简介6
1.3.2主要技术参数7
第2章QUBE-Servo2USB旋转倒立摆8
2.1系统介绍8
2.1.1系统结构8
2.1.2主要部件及技术参数10
2.2系统实验13
2.2.1电机控制基础13
2.2.2信号滤波15
2.2.3稳定性分析17
2.2.4阶跃响应法建模18
2.2.5机理法建模21
2.2.6二阶系统23
2.2.7PD控制24
2.2.8超前校正27
2.2.9摆杆转动惯量测量30
2.2.10旋转倒立摆测量模型31
2.2.11稳摆控制33
2.2.12状态空间法建模36
2.2.13起摆控制38
2.2.14最优LQR控制41
第3章SRV02旋转伺服基本单元45
3.1系统介绍45
3.1.1系统结构45
3.1.2主要部件及技术参数46
3.1.3设备连接50
3.1.4部件测试与故障诊断53
3.2SRV02建模54
3.2.1机理法建模55
3.2.2实验建模57
3.2.3建模结果62
3.3SRV02位置控制62
3.3.1系统设计指标62
3.3.2控制器设计62
3.3.3实验准备64
3.3.4实验练习65
3.3.5实验结果70
3.4SRV02速度控制71
3.4.1系统设计指标71
3.4.2控制器设计71
3.4.3实验准备76
3.4.4实验练习76
3.4.5实验结果80
第4章BB01球杆系统82
4.1系统介绍82
4.1.1系统结构82
4.1.2主要部件及技术参数83
4.1.3系统装配与设备连接84
4.2系统分析与建模86
4.2.1机理法建模86
4.2.2球杆系统串级控制设计89
4.3实验准备92
4.4实验练习93
4.4.1运用理想PD控制器的串级控制系统仿真93
4.4.2运用实际PD控制器、考虑伺服单元的串级控制97
4.5实验结果100
第5章旋转柔性尺101
5.1系统介绍101
5.1.1系统结构101
5.1.2柔性尺模块技术参数102
5.1.3系统装配与设备连接102
5.2系统分析与建模104
5.2.1系统的数学建模104
5.2.2实验准备108
5.2.3实验练习109
5.2.4建模实验结果112
5.3控制系统设计112
5.3.1系统设计指标112
5.3.2系统分析与设计113
5.3.3实验准备114
5.3.4实验练习114
5.3.5实验结果117
第6章旋转柔性关节119
6.1系统介绍119
6.1.1系统结构119
6.1.2主要部件及技术参数120
6.1.3系统装配与设备连接121
6.2系统分析与建模123
6.2.1系统的数学建模123
6.2.2实验准备125
6.2.3实验练习125
6.2.4建模实验结果129
6.3控制系统设计130
6.3.1系统设计指标130
6.3.2系统分析与设计130
6.3.3实验准备132
6.3.4实验练习132
6.3.5实验结果136
附录ASRV02接口功能实现137
A.1直流电机驱动137
A.2使用电位器测量位置140
A.3使用转速计测量速度142
A.4使用编码器测量位置144
A.5数据保存与曲线绘制146

本书以Quanser旋转运动系列实验装置为基础，全面系统地介绍了运动控制系统结构方案及运动控制设计理论与方法。全书分6章，章介绍Quanser实时仿真控制系统的软件平台及硬件接口。第2～6章针对五种典型的旋转运动实验装置（QUBE-Servo2USB旋转倒立摆、SRV02旋转伺服基本单元、BB01球杆系统、旋转柔性尺、旋转柔性关节）编排教程内容，包括实验系统介绍、系统分析与建模、实验准备、实验练习、实验结果。实验内容涵盖对象建模、稳定性分析、速度与位置控制、经典与现代控制算法设计等。附录A介绍了SRV02旋转伺服基本单元接口功能的实现方法。书中还结合具体实验，针对控制过程中存在的非线性、饱和、噪声等实际工程问题引导学生展开分析研究。本书可作为自动化、人工智能、机器人等专业“控制工程基础”“现代控制理论基础”“运动控制系统”等课程及各类创新实践活动的实验指导书，也可作为运动控制技术研究人员的参考书。