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第一章 绪论 1

第一节 机械电子学的概念 1

一、机械电子学的定义 1

二、机械电子学的研究内容 2

三、机械电子学的特点和范畴 3

第二节 机电一体化系统的功能构成和组成要素 4

一、机电一体化系统的功能构成 4

二、机电一体化系统的组成要素 6

第三节 机械电子学的共性关键技术 6

一、机械技术 6

二、计算机与信息处理技术 6

三、检测与传感技术 7

四、自动控制技术 7

五、伺服驱动技术 7

六、系统总体技术 7

第四节 机械电子学的应用与发展前景 7

一、机电一体化的效益与应用 7

二、机械电子学的发展前景 9

习题与思考题 11

第二章 机电一体化系统中的计算机 12

第一节 概述 12

第二节 单片机 12

一、单片机的结构特点 13

二、常用单片机及其性能 14

三、单片机的系统扩展 14

四、单片机的应用 15

第三节 工业控制计算机 16

一、总线式工控机的结构和特点 16

二、STD总线概述 17

三、STD总线工业控制计算机 19

四、STD总线工控机的功能模块 19

第四节 可编程控制器(PLC) 20

一、可编程控制器的定义和特点 20

二、PLC的基本结构和工作原理 21

三、PLC的编程语言 23

四、PLC控制系统的设计步骤 25

习题与思考题 26

第三章 传感器与检测系统 27

第一节 概述 27

一、检测系统的功用、组成及基本要求 27

二、传感器的分类与选用 28

三、检测系统设计的任务、方法和步骤 29

第二节 常用的传感器及其检测系统 30

一、旋转变压器检测系统 30

二、感应同步器检测系统 32

三、测速发电机检测系统 35

四、光栅检测系统 37

五、磁栅检测系统 40

六、编码器检测系统 42

第三节 检测信号的采集与处理 45

一、检测系统的典型组成 45

二、模拟量的转换输入 49

三、数字信号的预处理 52

习题与思考题 55

第四章 伺服驱动及其控制 56

第一节 概述 56

一、伺服驱动系统的一般组成 56

二、伺服驱动系统的分类 56

三、机电系统对伺服系统的要求 58

四、伺服系统的三种基本组成形式 58

第二节 步进式伺服驱动系统 58

一、步进电机 58

二、步进电机的开环控制 64

三、步进电机的闭环控制 69

第三节 直流伺服驱动系统 70

一、直流伺服电机特性和调速原理 70

二、直流电机的驱动调速方法 71

三、直流伺服系统的组成 76

第四节 交流伺服驱动系统 80

一、交流伺服电机特点及其调速方法 80

二、变频器调速装置(VFD) 81

三、交流伺服系统组成 85

四、交流伺服电机的矢量控制及应用实例 87

第五节 其它伺服驱动系统 89

一、直接驱动(DD)伺服系统 89

二、微进给装置 95

第六节 伺服系统的动力方法设计 100

一、惯量匹配 100

二、容量匹配 103

三、速度匹配 105

四、伺服电机的选择实例 106

习题与思考题 109

第五章 运动控制 111

第一节 概述 111

一、控制系统在机电一体化系统中的地位 111

二、自动控制技术概述 111

三、机电一体化系统中的基本控制类型 113

第二节 轨迹控制 114

一、轨迹控制的原理 114

二、插补的原理、分类和基本要求 114

三、脉冲增量插补 115

四、数字增量插补 128

第三节 动作控制 135

一、动态性能指标 136

二、系统动态设计的工程设计方法 138

第四节 计算机控制系统 146

一、计算机控制技术的基本概念 146

二、模拟装置的数字化方法 148

三、计算机控制系统中的数字控制器 150

四、计算机控制系统的设计方法 154

第五节 顺序控制 156

一、开关表法 156

二、状态图法 158

习题与思考题 159

第六章 机械结构 161

第一节 概述 161

第二节 机械结构因素对伺服系统性能的影响 161

一、摩擦的影响 161

二、传动间隙的影响 164

三、结构弹性变形的影响 166

四、质量与转动惯量的影响 167

第三节 机电一体化系统常用机械零部件 168

一、机械传动部件 168

二、导轨 179

三、支承件 182

习题与思考题 186

第七章 系统总体技术 187

第一节 机电一体化系统的接口 187

一、接口的定义和分类 187

二、电气接口 188

第二节 机电一体化系统的精度设计 194

一、精度设计中的基本概念 194

二、机电一体化系统的精度分配 195

三、误差的综合 197

四、实例：数控机床的精度分析 200

第三节 机电一体化系统的可靠性设计 201

一、机电一体化系统的可靠性描述 201

二、机电一体化系统常见的故障类型 204

三、机电一体化系统的干扰抑制与防护 207

四、机电一体化系统的故障诊断与容错技术 210

习题与思考题 213

第八章 机电一体化系统设计方法和实例 214

第一节 机电一体化系统设计方法 214

一、系统设计的评价与分析方法 214

二、机电有机结合的方法 215

三、机电一体化产品设计的工程路线 215

第二节 CNC机床 219

一、CNC机床的组成与分类 220

二、CNC系统的软件结构 222

三、有关数控机床的规定 223

四、YH—T1教学型数控车床介绍及编程举例 226

第三节 BDJP—Ⅰ型机器人 232

一、主要技术参数 232

二、机器人本体结构 233

三、检测、控制及驱动系统 233

四、控制算法简介 235

第四节 LQ—1600K汉字打印机 237

一、系统构成和功能 237

二、系统工作原理 237

三、控制软件 241

第五节 活塞外轮廓测量仪 243

一、概述 243

二、系统原理与构成 243

三、系统硬件介绍 244

四、软件介绍 246

第六节 防空导弹发射装置的数字伺服系统 248

一、防空导弹发射装置伺服系统的功能 248

二、发射装置伺服系统的组成 248

三、数字伺服系统的工作原理 250

习题与思考题 251

参考文献 252