机电一体化导论PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 机电一体化系统概述 1

1.1.1 机电一体化概念的产生 1

1.1.2 机电一体化系统的组成 4

1.1.3 机电一体化系统的相关技术 6

1.1.4 机电一体化技术与其他相关技术的区别 8

1.1.5 机电一体化技术的特点 9

1.2 机电一体化系统的设计 10

1.2.1 机电一体化产品的分类 10

1.2.2 机电一体化系统（产品）设计的类型 11

1.2.3 机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法 11

1.2.4 机电一体化系统设计过程 12

1.3 机电一体化的发展趋势 15

1.3.1 机电一体化的技术现状 15

1.3.2 机电一体化技术的发展趋势 17

思考题 19

第2章 机电一体化产品的组成 20

2.1 机电一体化产品的控制器 20

2.1.1 单片机与单板机 20

2.1.2 可编程序控制器 23

2.1.3 工业计算机 24

2.1.4 嵌入式系统 25

2.2 机电一体化产品中的传感器 26

2.2.1 传感器概述 27

2.2.2 传感器的选用原则及注意事项 28

2.2.3 智能传感器 29

2.3 机电一体化产品的驱动器 30

2.3.1 驱动器的种类及其应满足的基本要求 30

2.3.2 直流伺服系统 31

2.3.3 交流伺服系统 32

2.4 机电一体化产品的机械传动与执行机构 34

2.4.1 传动机构 35

2.4.2 执行机构 36

思考题 38

第3章 机电一体化产品的控制策略 39

3.1 传统控制策略 39

3.1.1 比例-积分-微分（PID）控制 39

3.1.2 串级控制 41

3.1.3 纯滞后对象的控制 42

3.1.4 解耦控制 44

3.2 现代控制策略 45

3.2.1 自适应控制 45

3.2.2 变结构控制 46

3.2.3 鲁棒控制 47

3.2.4 预测控制 48

3.3 智能控制策略 49

3.3.1 模糊控制 49

3.3.2 专家控制系统 51

3.3.3 神经网络控制 52

3.3.4 遗传算法 54

3.4 控制策略的渗透和结合 56

3.4.1 模糊预测控制 56

3.4.2 神经模糊控制 56

3.4.3 自适应PID控制 56

3.4.4 神经网络预测控制 57

3.4.5 神经网络自适应控制 57

3.4.6 神经网络PID控制 58

思考题 59

第4章 液压气动及其控制技术 60

4.1 液压气动概述 61

4.1.1 液压气动的工作原理 61

4.1.2 液压气动系统组成 61

4.1.3 液压气动系统的控制方式 62

4.1.4 液压气动系统的特点 62

4.2 液压气动动力元件 63

4.2.1 液压泵 63

4.2.2 空气压缩机 64

4.3 液压气动执行元件 65

4.3.1 液压执行元件 65

4.3.2 气动执行元件 66

4.4 液压气动控制元件和控制回路 68

4.4.1 液压控制元件和控制回路 68

4.4.2 气动控制元件和控制回路 71

4.5 液压气动控制方式 75

4.5.1 连续控制 75

4.5.2 脉冲控制 76

4.5.3 开环和闭环控制 76

4.5.4 伺服控制 77

4.6 液压气动技术的发展趋势 78

4.6.1 液压技术发展趋势 78

4.6.2 气动技术发展趋势 79

思考题 81

第5章 计算机接口及控制技术 82

5.1 计算机接口技术概述 82

5.1.1 计算机接口的组成 82

5.1.2 计算机接口的功能 83

5.2 人机接口 83

5.2.1 键盘及接口 83

5.2.2 鼠标及接口 84

5.2.3 LED数码显示器接口 85

5.2.4 CRT显示器接口 87

5.2.5 打印机接口 87

5.2.6 串行和并行通信接口 88

5.3 机电接口 90

5.3.1 信息采集接口 90

5.3.2 控制输出接口 92

5.4 外存储器接口 93

5.4.1 软盘接口 94

5.4.2 硬盘接口 94

5.4.3 移动硬盘和U盘接口 96

5.4.4 光盘驱动接口 96

5.5 计算机控制技术 96

5.5.1 计算机控制系统 96

5.5.2 计算机控制系统的分类 98

5.5.3 计算机数字控制方法 100

5.6 计算机接口及控制技术的发展趋势 101

思考题 102

第6章 数控技术 103

6.1 数控技术概述 103

6.1.1 数控机床的基本概念 103

6.1.2 计算机数控系统的工作原理 104

6.1.3 数控机床的分类 104

6.2 数控系统的组成 106

6.2.1 数控机床的组成 106

6.2.2 计算机数控装置的硬件结构 107

6.2.3 计算机数控装置的软件结构 109

6.3 数控机床的进给和主轴控制系统 110

6.3.1 数控机床的进给控制 111

6.3.2 电机的控制方式 113

6.3.3 数控机床的主轴控制 114

6.4 数控机床的编程 116

6.4.1 数控机床编程的概念 116

6.4.2 数控机床编程概述 116

6.4.3 自动编程 117

6.5 数控技术的发展趋势 120

思考题 122

第7章 机器人技术 123

7.1 机器人概述 123

7.1.1 机器人的定义 124

7.1.2 机器人的组成 124

7.2 机器人的机械系统 126

7.2.1 机器人手臂的典型机构 126

7.2.2 机器人手腕结构 127

7.2.3 机器人的手部结构 129

7.2.4 仿生多指灵巧手 131

7.3 机器人的传感器 132

7.3.1 机器人常用传感器 132

7.3.2 其他传感器 136

7.3.3 传感系统、智能传感器、多传感器融合 136

7.4 机器人的控制系统 137

7.4.1 机器人控制系统的作用及结构 138

7.4.2 位置和力控制系统结构 139

7.4.3 刚性控制 141

7.5 机器人的编程 141

7.6 机器人技术的发展趋势 144

思考题 145

第8章 机电一体化产品的检测技术 146

8.1 检测技术的地位与作用 146

8.2 检测系统的组成 147

8.2.1 模拟信号检测系统 147

8.2.2 数字信号检测系统 148

8.3 检测系统的分类 151

8.4 检测系统的信号变换 153

8.4.1 模拟量的输入转换 153

8.4.2 数字信号的预处理 156

8.5 检测技术的发展趋势 160

思考题 162

第9章 机电一体化设备故障诊断技术 163

9.1 设备故障诊断概述 163

9.1.1 设备故障及故障诊断的含义 163

9.1.2 设备故障诊断技术的发展历史 164

9.1.3 设备诊断的国家政策及经历过程 165

9.2 设备故障诊断类型及特点 167

9.3 设备故障诊断技术分析方法 168

9.4 基于知识的故障诊断方法 172

9.5 设备故障诊断内容和流程 174

9.6 设备故障诊断的发展趋势 175

思考题 177

第10章 微机电系统技术 178

10.1 微机电系统概述 178

10.2 微机电系统的特征及分类 180

10.2.1 微机电系统的特征 180

10.2.2 微机电系统分类 181

10.3 微机电系统的材料和制造技术 182

10.4 微机电系统的测量技术 183

10.5 微机电系统的应用 184

10.5.1 在航空航天方面的应用 184

10.5.2 在生物医学方面的应用 186

10.5.3 在微流量系统方面的应用 188

10.5.4 在信息科学方面的应用 188

10.5.5 在微光学方面的应用 188

10.6 微机电系统的发展 189

10.6.1 微机电系统的发展历史及研究现状 189

10.6.2 微机电系统的发展趋势 190

思考题 191

第11章 典型机电一体化技术应用的实例分析 192

11.1 汽车ABS系统 192

11.1.1 ABS的定义 192

11.1.2 车轮滑移率及对车辆制动的影响 193

11.1.3 理想制动过程 193

11.1.4 ABS的组成 194

11.1.5 ABS工作原理及控制程 195

11.2 电梯 199

11.2.1 电梯概述 199

11.2.2 电梯的机械组件 202

11.2.3 电梯电气控制系统构成 210

11.2.4 电梯电力拖动与控制 215

思考题 217

附录 机电一体化技术主要相关课程简介 218

参考文献 229