机电控制系统分析与设计PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 机电控制系统的基本组成 1

1.1.1 机电控制系统的定义 1

1.1.2 机电控制系统的基本结构 1

1.1.3 机电控制系统的基本要求 3

1.2 机电控制系统的控制方式 5

1.3 机电控制系统的设计与分析方法 6

第2章 自动控制系统基本知识 9

2.1 自动控制系统概述 9

2.1.1 自动控制系统的基本组成 9

2.1.2 自动控制系统的分类 9

2.1.3 建立系统数学模型的方法 10

2.2 自动控制系统数学模型 10

2.2.1 解析法建模 10

2.2.2 实验法建模 14

2.3 小偏差线性化 20

2.4 自动控制系统运动方程的建立 23

2.4.1 自动控制系统运动方程建立的方法 23

2.4.2 由运动方程求系统的特性 25

2.5 传递函数及方块图 28

2.5.1 拉普拉斯变换 28

2.5.2 传递函数 28

2.5.3 几个典型环节的传递函数 29

2.5.4 环节的连接和方块图的变换 32

2.5.5 控制器的控制规律及响应特性 33

2.6 自动控制系统的时域分析 35

2.6.1 控制系统的控制质量指标 36

2.6.2 自动控制系统的稳定性 37

2.6.3 自动控制系统的过渡过程 42

2.6.4 控制系统的稳态误差 48

2.7 自动控制系统的频域分析 54

2.7.1 频率特性的概念 54

2.7.2 频率特性的图示法 55

2.7.3 奈奎斯特稳定判据 57

2.7.4 对数频率稳定判据 60

2.7.5 稳定余量 61

习题 63

第3章 机电系统中的传感器技术 65

3.1 传感器的组成及分类 65

3.1.1 传感器的组成 65

3.1.2 传感器的分类 65

3.1.3 传感器的基本特性 66

3.2 压力传感器 66

3.2.1 机械式压力计 67

3.2.2 电学式压力传感器 68

3.3 位移传感器 71

3.3.1 电感式位移传感器 71

3.3.2 电容式位移传感器 74

3.3.3 光栅式位移传感器 76

3.3.4 感应同步器 78

3.4 速度、加速度传感器 79

3.4.1 速度的测量 79

3.4.2 加速度传感器 82

3.5 振动传感器 84

3.6 转矩传感器 85

3.6.1 应变片式转矩传感器 85

3.6.2 JC型转矩转速传感器 85

3.7 温度传感器 86

3.7.1 热电偶 86

3.7.2 热敏电阻 87

3.7.3 热电阻 87

3.7.4 光纤温度传感器 89

3.7.5 半导体温度传感器 89

3.8 流量传感器 90

3.8.1 LWGY型涡轮流量传感器 90

3.8.2 光纤流量传感器 90

3.8.3 超声波流量计 91

3.9 声音传感器 91

3.10 开关量传感器 91

3.10.1 电感接近开关 91

3.10.2 电容式接近开关 92

3.10.3 霍尔开关 93

3.10.4 红外线光电开关 93

3.10.5 SL型系列接近开关 95

习题 98

第4章 电路及接口设计 99

4.1 电路的设计方法 99

4.1.1 选择总体方案 99

4.1.2 设计单元电路 99

4.1.3 计算参数 99

4.1.4 选择元器件 100

4.1.5 绘总体电路图 102

4.1.6 电路的组装与调试 103

4.1.7 设计报告的撰写 105

4.1.8 电路的抗干扰措施 105

4.2 运算放大器电路设计 108

4.2.1 运算放大器的基本概念 108

4.2.2 高性能放大电路 110

4.2.3 电阻电桥放大器 113

4.3 集成稳压电源设计 116

4.3.1 集成稳压电源的性能指标和简易测试方法 116

4.3.2 固定式集成稳压电源的设计 118

4.3.3 固定式集成稳压电源的扩展应用 120

4.3.4 可调式集成稳压电源设计 122

4.4 电压比较器 123

4.4.1 过零比较器 123

4.4.2 单限电压比较器 124

4.4.3 迟滞比较器 124

4.5 V/F电路设计 127

4.5.1 前向通道中的V/F转换结构 127

4.5.2 V/F转换原理 129

4.5.3 V/F转换集成芯片及接口 131

4.6 接口设计 137

4.6.1 接口的分类 137

4.6.2 电平转换 137

4.6.3 七段LED显示器及其驱动 142

4.6.4 点阵式LED显示器驱动接口 144

4.6.5 继电器、接触器的功率接口 145

4.6.6 电光、电热型功率接口 147

习题 151

第5章 微机测控系统设计 156

5.1 微机测控系统基本组成 156

5.1.1 测控系统硬件组成 156

5.1.2 测控系统软件组成 158

5.2 微机测控系统模拟量测量技术 158

5.2.1 模拟量输入通道的一般组成 158

5.2.2 多路转换器 159

5.2.3 采样-保持器 160

5.2.4 模／数转换器接口 161

5.2.5 8位A/D转换器与微机接口设计 162

5.2.6 12位A/D转换器微机接口技术 168

5.3 微机频率测量技术 173

5.3.1 计数测频法（闸门时间法） 173

5.3.2 周期测量法 175

5.4 模拟量输出技术 179

5.5 步进电机基本控制技术 184

5.5.1 步进电机的功率放大电路 184

5.5.2 基本型改进电路 185

5.5.3 双电压功率放大电路 185

5.6 直流电动机脉宽（PWM）调速系统 189

5.6.1 直流电动机的脉宽调制的工作原理和特点 189

5.6.2 直流电动机的调速方式 190

5.7 单片机控制的角度伺服系统 193

5.7.1 系统结构原理 193

5.7.2 接口电路 194

5.7.3 控制系统的结构框图 196

5.7.4 控制器的离散化 197

5.7.5 控制程序框图 198

习题 200

第6章 电液伺服控制系统 205

6.1 概述 205

6.1.1 电液比例控制系统的构成 205

6.1.2 电液比例控制系统的特点及应用 207

6.1.3 电液比例控制系统的分类 208

6.2 电液比例控制基本回路 209

6.2.1 电液比例压力控制 209

6.2.2 电液比例流量控制 212

6.3 电液比例电控技术 214

6.3.1 对比例放大器的基本技术要求 215

6.3.2 比例控制放大器与检测反馈系统 215

6.3.3 比例控制放大器主要电路的构成、原理及功能 217

6.3.4 国内外比例控制放大器发展概况 229

习题 230

第7章 可编程控制器 233

7.1 概述 233

7.1.1 可编程控制器的定义 233

7.1.2 可编程控制器的功能 234

7.1.3 可编程控制器的特点 234

7.1.4 可编程控制器的应用 234

7.2 可编程控制器组成及接口 235

7.2.1 可编程控制器的基本组成 235

7.2.2 编程器及外部设备 236

7.2.3 可编程控制器的输入／输出接口模块 236

7.2.4 可编程控制器的智能接口 243

7.3 可编程控制器工作过程的特点 246

7.3.1 可编程控制器是周期循环扫描的工作过程 246

7.3.2 可编程控制器采用集中采样、集中输出的工作方式 247

7.3.3 可编程控制器对输入／输出的处理原则 248

7.4 可编程控制器应用系统硬件设计方法 248

7.4.1 可编程控制器系统硬件设计根据 248

7.4.2 应用系统总体方案的确定 248

7.4.3 可编程控制器机型的选择 251

7.4.4 输入／输出模块的选择 252

7.4.5 系统供电电源设计 254

7.4.6 I/O模块供电电源设计 255

7.4.7 系统接地设计 258

7.4.8 可编程控制器供电系统设计 259

7.5 可编程控制器的维护与故障诊断 261

7.5.1 可编程控制器的检查与维护 261

7.5.2 可编程控制器的故障诊断与查询 262

7.6 可编程控制器的应用实例 266

7.6.1 控制要求分析 266

7.6.2 PLC选型及I/O接线图 266

7.6.3 I/O地址定义表 267

7.6.4 应用控制程序设计 268

习题 269

第8章 Matlab及其在机电控制中的应用 271

8.1 Matlab简介 271

8.2 Matlab的基本运算函数 274

8.2.1 基本数学运算与函数 274

8.2.2 其它数学运算 280

8.2.3 循环命令 284

8.2.4 条件命令 286

8.2.5 M文件 286

8.2.6 搜寻路径 288

8.2.7 资料的储存与载入 290

8.2.8 退出Matlab 291

8.3 基本xy平面绘图命令 291

8.4 Matlab在机电控制中的应用 298

8.4.1 系统数学模型的Matlab实现 298

8.4.2 系统稳定性分析的Matlab实现 300

8.4.3 系统时域分析的Matlab实现 301

8.4.4 根轨迹法的Matlab实现 306

8.4.5 应用实例 306

8.5 小结 309

习题 309

参考文献 310