《机电一体化原理》

第一章机电一体化的基本原理1

1.1 机电一体化的理论基础和技术基础1

1.1.1 现代机械1

1.1.2 机电一体化的理论基础4

1.1.3 机电一体化的技术基础5

1.2 现代机械匠机电一体化方法7

1.2.1 机电一体化产品的分类7

1.2.2 现代机械的机电一体化方向7

1.3 现代机械产品中机电一体化技术应用实例10

1.4 机电一体化系统的集成原理和方法22

1.4.1 机电一体化系统的功能集成22

1.4.2 硬件集成、信息流集成和机电集成25

1.4.3 现代设计方法25

1.4.4 系统设计的评价决策26

思考题与习题29

2.1.1 硬件基本组成及模式30

2.1 硬件系统组成30

第二章机电一体控制系统硬件集成原理30

2.1.2 控制系统基本组成33

2.1.3 常用系统介绍35

2.2 总线技术41

2.2.1 开放式体系结构和总线系统41

2.2.2 PC总线工控机44

2.2.3 STD总线47

2.3.1 基本原理53

2.3 可编程逻辑器件53

2.3.2 GAL的工作原理及开发58

2.3.3 应用实例61

2.4 开关量输出驱动电路及智能化功率集成电路64

2.4.1 开关量输出驱动电路64

2.4.2 智能化功率集成电路67

2.4.3 典型电路介绍69

思考题与习题73

3.1.1 信息流和数据流74

3.1 机电一体化系统的基本信息流74

第三章机电一体化系统信息流分析74

3.1.2 机电一体化系统的基本信息流75

3.1.3 数据流程图76

3.1.4 信息流处理的过程78

3.2 面向数据流的软件结构分析方法78

3.2.1 面向数据流程图的结构设计79

3.2.2 事务中心分析82

3.2.3 信息流图的绘制及软件结构的评价83

3.3 人机界面的输入/输出信息85

3.3.1 人机界面的信息输入86

3.3.2 控制语言的输入87

3.3.3 图形输入方法95

3.3.4 显示信息输出100

3.4 测控信息的输入/输出102

3.4.1 开关量检测信息输入102

3.4.2 模拟量检测信息输入104

3.4.3 交流检测信号的数字解码108

3.4.4 控制信息输出110

3.5 嵌入式软件和组态软件111

3.5.1 嵌入式操作系统112

3.5.2 工控组态软件113

思考题与习题114

第四章伺服驱动机构116

4.1 伺服控制系统分析116

4.1.1 机电一体化系统的基本单元116

4.1.2 反馈控制系统118

4.1.3 运动控制分析120

4.1.4 控制规律分解122

4.2 直流伺服驱动124

4.2.1 直流电机的驱动原理及特性124

4.2.2 直流电机的闭环伺服驱动125

4.2.3 微机控制直流伺服电机驱动系统128

4.2.4 小功率伺服驱动芯片L292/L291/L290131

4.2.5 伺服驱动专用芯片LM628133

4.3.1 交流伺服电机的工作原理134

4.3 交流伺服驱动134

4.3.2 典型交流伺服驱动系统介绍138

4.4 直接伺服驱动机构139

4.4.1 直接伺服驱动系统139

4.4.2 直接驱动电动机142

4.4.3 直接驱动中的角度传感器143

思考题与习题143

第五章机电集成原理144

5.1 概述144

5.1.1 机电集成的任务与焦点144

5.1.2 机电一体化产品中的先进机械技术及先进机械部件144

5.2 机械结构因素对伺服系统性能的影响148

5.2.1 摩擦149

5.2.2 间隙151

5.2.3 结构弹性变形154

5.3.1 电机及负载的转矩特性157

5.3 机电部件的静态匹配157

5.2.4 惯量157

5.3.2 传动比的选择159

5.3.3 传动比的分配161

5.4 动力学分析与匹配164

5.4.1 闭环系统164

5.4.2 半闭环系统166

5.4.3 闭环系统与弹性系统匹配169

5.5.1 机械传动系统的误差170

5.5 机电伺服系统的精度170

5.5.2 闭环控制系统的误差172

思考题与习题173

第六章机电系统数字控制算法175

6.1 概述175

6.2 DDC系统的基本概念175

6.2.1 模数（A/D）和数模（D/A）转换175

6.2.2 采样定理176

6.2.3 Z变换177

6.3.1 DDC系统的Z域分析179

6.3 DDC系统分析179

6.3.2 DDC系统的等效连续法分析183

6.4 数字控制器设计与实现187

6.4.1 数字控制器的设计187

6.4.2 数字控制器的实现189

6.4.3 字长问题191

6.5 数字PID控制器192

6.5.1 常规数字PID算法192

6.5.2 数字PID变形算法195

6.5.3 数字PID控制器参数选择198

6.6 自适应控制199

6.6.1 概述199

6.6.2 闭环条件下对象模型的在线辨识200

6.6.3 最小方差自校正调节器201

6.6.4 极点配置自校正控制算法202

思考题与习题203

7.1.1 人工智能205

7.1 人工智能与智能控制205

第七章智能控制与智能结构205

7.1.2 人工智能的研究领域206

7.1.3 人工智能与智能控制207

7.1.4 智能控制程序设计语言209

7.2 专家系统（ES）210

7.2.1 专家系统的组成与分类210

7.2.2 知识获取与知识表示211

7.2.3 搜索与推理策略212

7.2.4 专家系统的建立与工程应用213

7.3 模糊控制215

7.3.1 模糊控制系统的结构及其基本原理215

7.3.2 模糊PID控制217

7.4 人工神经网络控制219

7.4.1 人工神经网络基本结构219

7.4.2 神经元网络的训练学习与应用特点220

7.5 智能材料系统与结构223

思考题与习题225

主要参考文献227