01
位置环控制概述
什么是位置环？位置环在伺服系统中的作用、位置环与速度环/电流环的关系。
基础概念
02
位置环的数学模型
位置环的传递函数、PID控制器的位置环形式、位置环的离散化方法。
数学PID
03
位置环的硬件基础
编码器原理（增量式/绝对式）、编码器分辨率与精度、位置采样周期选择。
硬件编码器
04
位置环的软件架构
位置环在MCU/DSP中的实现框架、中断服务程序与主循环的配合、实时性要求。
软件架构
05
位置环的PID参数整定
比例增益Kp的作用与调试、积分增益Ki、微分增益Kd的作用与调试。
整定PID
06
位置环的积分饱和问题
积分饱和的产生原因、抗积分饱和方法（条件积分、积分限幅）、项目处理技巧。
积分抗饱和
07
位置环的前馈控制
前馈控制的基本原理、速度前馈与加速度前馈、前馈系数的整定方法。
前馈加速
08
位置环的滤波处理
低通滤波器在位置环中的应用、陷波滤波器抑制机械谐振、相位延迟补偿。
滤波谐振
09
位置环的轨迹规划
梯形速度曲线规划、S形速度曲线规划、位置指令的平滑处理。
轨迹S形
10
位置环的加减速控制
直线加减速、指数加减速、S形加减速的实现与对比。
加减速对比
11
位置环的电子齿轮
电子齿轮的原理、电子齿轮比的设置、与机械齿轮的配合。
电子齿轮同步
12
位置环的电子凸轮
电子凸轮的基本概念、凸轮曲线的生成、在包装机械中的应用。
凸轮包装
13
多轴同步控制
主从同步模式、虚拟主轴模式、交叉耦合控制。
多轴同步
14
跟随误差分析
跟随误差的定义、稳态误差与动态误差、误差补偿策略。
误差补偿
15
稳定性分析
奈奎斯特判据、相位裕度与增益裕度、位置环的稳定边界。
稳定判据
16
带宽设计
位置环带宽的定义、带宽与响应速度的关系、带宽的限制因素。
带宽响应
17
振动抑制
机械谐振的识别、陷波滤波器设计、加速度反馈抑制振动。
振动抑制
18
摩擦补偿
摩擦模型（库仑摩擦、粘滞摩擦）、摩擦前馈补偿、自适应摩擦补偿。
摩擦补偿
19
间隙补偿
机械间隙的影响、间隙补偿算法、反向间隙的测量与补偿。
间隙反向
20
鲁棒控制
滑模控制在位置环中的应用、H∞控制、自适应位置环控制。
鲁棒滑模
21
现场总线应用
EtherCAT在位置环中的应用、CANopen位置环通信、同步时钟。
总线EtherCAT
22
故障诊断
位置超差检测、编码器故障诊断、位置环异常处理机制。
诊断异常
23
标定与校准
零点标定、行程限位标定、位置环的自动校准流程。
标定校准
24
在机器人中的应用
关节位置控制、笛卡尔空间位置控制、力位混合控制。
机器人力位
25
在CNC中的应用
插补器与位置环的配合、前瞻控制、轮廓误差控制。
CNC插补
26
在3D打印中的应用
步进电机位置控制、打印路径平滑处理、层高精度控制。
3D打印步进
27
在AGV中的应用
轮式AGV位置控制、磁导航与激光导航的位置环、停车精度控制。
AGV导航
28
仿真与建模
Matlab/Simulink位置环仿真、Python位置环仿真、仿真与实测对比。
仿真建模
29
调试工具
示波器在位置环调试中的应用、上位机调试软件、常见问题。
调试工具
30
综合实战项目
基于STM32的直流电机位置环控制、基于FPGA的伺服位置环控制、性能评估与优化。
实战STM32FPGA