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第一章 微机电液控制技术概述1

1．1 微机电液控制技术的形成和发展1

1．2 微机电液控制系统的构成和特点2

1．3 微机电液控制系统的分类4

第二章 微控制器的设计6

2．1 单片机内部结构6

一、内部结构和主要特性6

二、管脚功能7

三、CPU时序9

四、存贮器地址分配、特殊功能寄存器、寻址方式和布尔处理器11

2．2 时钟电路及设计14

一、HMOS型振荡器电路15

二、CHMOS型振荡器电路15

2．3 复位电路及设计17

一、单片机复位状态17

二、复位电路及设计17

2．4 定时器／计时器18

一、定时器T0和定时器T118

二、定时器T221

三、定时器的编程23

2．5 串行口24

一、串行口控制寄存器25

二、串行口工作方式25

三、波特率28

四、多机通讯30

2．6 中断31

一、中断允许寄存器32

二、中断优先级寄存器32

三、中断响应34

2．7 系统扩展34

一、概述34

二、地址译码35

三、总线驱动36

四、程序存贮器的扩展39

五、数据存贮器的扩展40

六、通用I/O口扩展41

七、键盘接口电路52

八、显示接口电路52

九、微型打印机接口电路58

十、A/D、D/A转换器接口电路61

2．8 编程技术65

一、MCS-51系列单片机指令系统65

二、软件结构71

三、程序存贮器和数据存贮器规划73

四、软件可靠性设计74

五、常用程序设计74

2．9 开发系统86

一、SICE-Ⅲ开发系统结构86

二、SICE-Ⅲ仿真特性87

三、SICE-Ⅲ软件功能88

四、EPROM固化/读出器89

五、SICE-Ⅲ连主机方式的系统组成90

第三章 电液控制元件92

3．1 光电隔离92

3．2 功率放大器92

一、开关功率放大器93

二、线性功率放大器93

3．3 电-机械转换器98

一、普通电磁铁99

二、直流/交流伺服电机99

三、步进电机101

四、动圈式力马达104

五、动铁式力距马达107

六、耐高压直流比例电磁铁109

七、多层压电晶体驱动器112

3．4 电液开关阀117

一、工作原理117

二、种类和性能119

三、液压特性和电气特性参数121

四、型号和主要技术参数121

3．5 电液伺服阀122

一、静态特性123

二、动态特性125

三、电气特性126

四、电液伺服阀的选择127

3．6 电液比例阀128

一、静态性能指标129

二、动态性能指标130

三、电液比例阀的应用130

3．7 电液数字阀130

一、工作原理130

二、性能指标131

三、应用132

3．8 电液步进马达和电液步进缸133

一、电液步进马达特性和选用原则133

二、电液步进缸特性和应用135

第四章 传感器与信号检测136

4．1 传感器概述136

一、传感器的分类136

二、传感器的性能指标136

三、测量电路138

4．2 位移/角位移信号检测139

一、电位器对位移/角位移信号的检测139

二、旋转变压器139

三、自整角机141

四、差动变压器和差动式电感位移传感器141

五、数字式传感器143

4．3 速度/转速信号检测144

一、动铁式速度传感器144

二、动圈式速度传感器144

三、电涡流式速度传感器145

四、直流测速发电机145

五、交流测速发电机145

4．4 压力信号检测146

一、利用电阻式压力传感器检测147

二、利用压电式压力传感器检测148

三、谐振式数字压力传感器149

四、压力继电器151

4．5 流量信号检测151

一、电磁脉冲式流量传感器151

二、磁性流体流量计152

三、超声波流量计152

4．6温度信号检测155

一、热电偶155

二、热电阻和热敏电阻156

4．7 浓度信号检测157

一、超声波浓度传感器157

二、阻容式浓度传感器157

4．8 液位信号检测159

一、概述159

二、磁性浮子干簧管式液位传感器161

三、超声波液位传感器162

四、电容式液位传感器163

第五章 微机电液控制系统的控制规律166

5．1 常规控制规律166

一、PID调节166

二、串级控制167

三、前馈控制167

四、时间最优控制168

五、预估控制168

六、解耦控制169

七、计算指标控制173

八、选择性控制173

5．2 模糊控制规律174

一、模糊控制系统的结构组成174

二、模糊逻辑分析176

三、模糊控制器的设计183

5．3 自适应控制规律185

一、自适应控制概述185

二、模型参考自适应控制系统187

三、在线辨识自适应控制系统188

第六章 微机电液控制系统的设计与综合189

6．1 设计内容与步骤189

6．2 明确系统设计要求189

一、执行元件和负载条件189

二、拖动与控制性能192

三、工作环境与其它要求192

6．3 拟定拖动控制方案和控制系统原理图192

一、开环控制和闭环控制193

二、阀控和泵控193

三、阀类型选择193

四、功率放大器型式选择194

五、传感器类型选择194

6．4 动力元件及参数选择194

一、供油压力Ps的确定194

二、执行元件主要规格尺寸的确定195

三、电液控制阀空载流量Q0m的确定195

四、电液控制阀的选择195

6．5 控制器软硬件设计196

一、按模拟系统设计方法196

二、离散设计方法199

三、状态空间设计方法202

6．6 验算系统静动态特性203

一、拖动性能验算203

二、动态性能验算203

三、静态性能验算203

6．7 绘制系统工作图和编制技术文件203

一、绘制工作图203

二、编制技术文件204

第七章 泵站微机监控系统205

7．1 概述205

7．2 系统结构206

7．3 计算机硬件、软件设计207

一、程序存贮器的扩展207

二、A/D转换器的扩展207

三、输入输出口扩展208

四、显示器扩展209

五、按键电路扩展210

六、串行口扩展211

七、V/F转换器扩展211

八、软件设计211

7．4 传感器与信号转换电路212

一、污染度检测与转换212

二、浓度检测与转换212

三、液位和油位检测与转换212

四、压力信号检测与转换213

7．5 控制电路与执行元件213

一、微电机一油泵驱动电路213

二、电磁阀控制电路214

三、泵站闭锁控制电路214

7．6 防爆设计215

一、引用标准215

二、防爆类型216

三、隔爆电气设计216

四、本安电路设计216

7．7 试验217

一、数据传输与联网通讯试验217

二、污染度测试219

三、浓度测试220

四、液位和油位测试220

7．8 结论220

第八章 泵控马达装置微机电液控制系统221

8．1 概述221

8．2 系统原理223

8．3 系统模型及其辨识试验223

一、电液伺服阀传递函数Gv(S)223

二、阀控油缸系统数学模型224

三、泵控马达系统数学模型226

8．4 模拟计算机对采煤机实际工况的模拟229

一、采煤机牵引部泵控马达系统的负载特性229

二、模拟计算机对负载特性方程的模拟229

三、负载扭距的模拟230

四、采煤机功率模拟230

五、摩擦力模拟230

8．5 压力信号实时处理231

一、超压保护231

二、牵引部泵控马达装置液压恒功率控制231

三、动压反馈231

8．6 采样周期选取和稳定性分析233

一、动压反馈环节(压力控制回路)采样周期Tp233

二、牵引部泵控马达装置压力控制囚路稳定性分析233

三、泵控马达装置微机电液控制系统采样周期TN233

四、泵控马达装置微机电液控制系统稳定性分析234

8．7 软件设置235

8．8 泵控马达装置微机电液控制系统试验236

8．9 结论236

第九章 分级分布式微机电液控制系统239

9．1 采煤工作面液压支架控制模型239

一、按钮型成组控制模型239

二、自联动型成组控制模型241

三、手控模型242

9．2 分级分布式微机电液控制系统总体结构243

一、主控箱243

二、通讯站与分机的通讯联络244

三、液压支架微机电液控制系统245

四、控制执行系统246

9．3 结论246

主要参考文献248