1.5 本課程的主要內容和適用對象

“運動控制系統”課程是自動化專業、電氣工程及其自動化專業的一門核心專業課程。在先修課程中，學生學習了運動控制系統中所涉及的“自動控制理論”、“計算機控制技術”、“傳感器與檢測技術”及實現電氣能量形態變換的“電力電子技術”與“電機學”等課程。運動控制系統是典型的集成技術，它把學生前期學到的專業知識做了一次總復習和綜合應用。“運動控制系統”課程主要從運動學的角度論述運動軌跡的執行需要，從控制系統的角度討論執行器（電機）及負載的原理性內容，以及結合上述知識講述實現系統功能時所需的基本內容。那么，為什么要學習這門課程呢？

（1）從控制系統的角度看，運動控制系統具有系統的典型性和應用的廣泛性。

運動控制系統在國民經濟中應用廣泛，作用重大。大部分的運動控制系統都具有與圖1-15所示系統相似的結構，只是控制目標、執行機構和被控對象因系統的不同而不同。

（2）從知識體系的角度看，其知識體系和內容具有較好的代表性和綜合性。

對于自動化或電氣自動化專業的學生而言，具有系統控制及工程方面的知識和能力十分重要。圖1-18說明了設計和構成一個運動控制系統所涉及的知識體系，每個單元都有相關課程。本課程把以前所學的知識綜合起來，通過實際應用使學生明白所學過的知識到底有什么用處和應該怎樣使用，體現了所學知識的完整性。

本書所介紹的內容可大致歸納為一個主題和三條主線。

（1）一個主題 運動控制系統。

（2）三條主線 ①以運動軌跡的位置、速度、加速度、力和力矩等相關參數為研究對象的運動控制技術；②以滿足執行器為主的驅動技術；③以位置、速度、加速度、力或者壓力為主的反饋檢測技術。

學習電機時要關注以下內容。

（1）直流、交流電機的原理，相關電參數、磁參數和機械參數的關系。

（2）從使用角度考查電機的能量轉換效率、機電特性。

（3）當作為某一控制系統的被控對象時，電機的靜、動態數學模型的建立。

具體的要點是要掌握電機從電端口輸入的電氣量，與機械端口輸出的轉矩、轉速之間是如何聯系起來的；既要掌握相關物理概念，又要掌握數學建模方法，以至于建立具體的靜態電勢平衡方程、轉矩平衡方程、磁勢平衡方程、功率平衡方程及靜態和動態數學模型等；同時，還需要掌握各種電機的機械特性、等效電路、矢量圖，以及變量的選取、解耦等分析方法。

學習控制系統時要關注以下內容。

（1）系統的工程背景。所述系統的提出及逐步完善大都基于當時的經濟、技術條件和重大需求，學習這些問題提出的背景和解決思路，將有助于創新性思維和能力的提高。

（2）應用理論解決實際問題。例如，自動控制理論本身是很嚴謹的，但要從許多實際問題中抽象出理論，總要做一些假定，忽略次要矛盾，抓住主要矛盾。學過理論后，要把它用于實際，就得注意這些假定條件是否都對，如果都對，就可以用；如果有一條不對，就得修改，然后才能用。這就是結合實際，發展理論。

通過本課程學習，希望能夠掌握運動控制系統的設計原則和具體方法；熟悉滿足運動控制要求的各類控制器的特點和組成；掌握執行器的選擇依據；掌握直流電機PWM調壓調速控制器的基本原理和電路圖；掌握交流電機變頻器的使用方法；掌握伺服驅動器的使用。