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第1章 总论 1

1.1 光机电一体化技术的基本概念 1

1.2 光机电一体化系统的发展历史 2

1.3 光机电一体化系统的组成及分类 4

1.3.1 光机电一体化系统的组成 4

1.3.2 光机电一体化系统的分类 4

1.4 光机电一体化技术的基本功能 5

1.4.1 光机电系统功能与技术转换 5

1.4.2 光机电系统的基本功能 6

1.5 光机电一体化系统的应用 11

第2章 光机电一体化系统的设计方法 13

2.1 概述 13

2.2 系统的解耦与耦合 13

2.2.1 光机电系统是复杂系统 13

2.2.2 工程冲突 14

2.2.3 光机电系统中的解耦系统与耦合系统 15

2.3 系统设计公理 15

2.4 单元化设计原理 24

2.5 光机电一体化系统的结构层次 25

2.5.1 MEE 26

2.5.2 MEE的特点 27

2.5.3 典型的MEE 28

2.5.4 机电系统设计总体结构图 28

2.6 光机电一体化系统的设计程序 30

2.6.1 需求分析 30

2.6.2 方法分析 33

2.6.3 输入分析 35

2.6.4 输出分析 36

2.6.5 参数种类分析 36

2.6.6 参数的时变性分析 37

第3章 物理系统的建模 39

3.1 概述 39

3.1.1 模型的基本概念 39

3.1.2 数学模型及其表现形式 40

3.1.3 数学模型的建立方法 40

3.1.4 简化性和精确性 42

3.1.5 线性系统 43

3.1.6 非线性系统 43

3.2 模拟法 45

3.3 机械系统建模 50

3.3.1 机械系统的有关定义、定律 50

3.3.2 机械系统建模举例 54

3.4 电气系统建模 56

3.4.1 电气系统的有关定义、定律 56

3.4.2 电气系统建模举例 58

3.5 机电耦合系统建模 60

3.5.1 洛伦兹定律 61

3.5.2 法拉第定律 61

3.5.3 作用公式 62

3.5.4 机电耦合系统建模举例 62

3.6小结 64

第4章 传感器与转换器 65

4.1 概述 65

4.1.1 传感器的定义和作用 65

4.1.2 传感器的组成 66

4.1.3 传感器的分类 66

4.2 位移传感器 67

4.3 速度传感器 73

4.4 加速度传感器 77

4.4.1 电容式加速度传感器 77

4.4.2 金属应变式加速度传感器 82

4.4.3 压电式加速度传感器 82

4.4.4 加速度传感器的使用注意事项 82

4.5 力与力矩传感器 83

4.5.1 压磁效应力与力矩传感器 83

4.5.2 磁电式力矩传感器 87

4.6 压力传感器 88

4.6.1 霍尔效应压力传感器 88

4.6.2 应变式压力传感器 91

4.7 振动与谐振传感器 91

4.7.1 工作原理 91

4.7.2 谐振传感器的应用 92

4.7.3 电涡流传感器的振幅测量 94

4.7.4 电感式传感器的振动与加速度测量 94

4.8 光电传感器 95

4.8.1 光电效应 95

4.8.2 光电器件的基本特性 95

4.8.3 固体图像传感器 96

4.8.4 红外传感器 98

4.8.5 光纤传感器 98

4.9 其他传感器 99

4.9.1 声传感器 99

4.9.2 核辐射传感器 101

4.9.3 离子传感器 102

4.9.4 生物传感器 103

4.9.5 气体传感器 104

第5章 执行器与驱动器 105

5.1 概述 105

5.2 直流电动机 105

5.2.1 直流电动机的结构 105

5.2.2 直流电动机的工作原理 107

5.2.3 驱动电路 108

5.2.4 脉宽调制变换电路 111

5.3 步进电动机 116

5.3.1 步进电动机驱动的特点 116

5.3.2 步进电动机的工作原理 117

5.3.3 步进电动机主要技术性能指标 118

5.3.4 步进电动机驱动电路 119

第6章 光机电一体化系统控制 126

6.1 概述 126

6.2 光机电控制系统 126

6.2.1 光机电控制系统的分类 126

6.2.2 光机电系统描述 129

6.2.3 系统性能指标 130

6.3 控制器设计方法 134

6.3.1 控制器设计过程 134

6.3.2 控制器设计方法 134

6.4 小结 148

第7章 光机电一体化系统应用实例 150

7.1 全自动洗衣机 150

7.1.1 全自动洗衣机单片机控制系统结构 150

7.1.2 模糊全自动洗衣机的控制软件 152

7.1.3 洗衣机物理量检测 153

7.2 数码相机 154

7.2.1 数码相机概述 154

7.2.2 数码相机的结构组成 154

7.2.3 数码相机的工作原理 160

7.2.4 数码相机的数据处理流程 161

7.3 自动导引搬运车（AGV） 163

7.3.1 AGV概述 163

7.3.2 AGV的结构组成 164

7.3.3 AGV的功能模块组成和主要技术参数 166

7.3.4 AGV的导向方法和技术 170

7.3.5 AGV的集成控制系统 176

参考文献 181