光机电一体化系统设计PDF电子书下载

第1章 光机电一体化系统的组成与应用 1

1.1 光机电一体化的概念 1

1.2 光机电一体化系统的组成与实例 1

1.2.1 光机电一体化的组成 1

1.2.2 光机电一体化的实例 2

1.3 光机电一体化的特点 5

1.4 光机电一体化的相关技术 5

1.5 光机电一体化的发展趋势 6

第2章 传感器与信号处理 8

2.1 传感器与检测系统的构成 8

2.2 位移传感器 9

2.2.1 电位器 9

2.2.2 感应同步器 9

2.2.3 光栅 11

2.2.4 光电编码器 12

2.2.5 超声波传感器 13

2.2.6 电涡流传感器 14

2.2.7 光纤传感器 16

2.3 速度传感器 19

2.3.1 测速发电机 19

2.3.2 光纤多普勒速度计 20

2.3.3 霍尔式转速传感器 20

2.3.4 电容式转速传感器 21

2.3.5 光电式转速传感器 22

2.3.6 电涡流式转速传感器 22

2.3.7 空间滤波器 22

2.4 加速度传感器 23

2.4.1 压电式加速度传感器 23

2.4.2 倾斜镜式光纤加速计 23

2.5 力和力矩传感器 24

2.5.1 硅压阻式压力传感器 24

2.5.2 力矩传感器 24

2.6 视觉传感器 25

2.6.1 CCD工作原理 25

2.6.2 人工视觉系统 27

2.7 色彩传感器 27

2.7.1 色彩传感器的工作原理 28

2.7.2 双结型色彩传感器的测色电路 28

2.8 光电传感器 29

2.8.1 光敏电阻 30

2.8.2 光电二极管和光电三极管 30

2.8.3 红外传感器 31

2.9 其他传感器 32

2.9.1 温度传感器 32

2.9.2 气敏传感器 33

2.10 信号处理 35

2.10.1开关量接口电路 35

2.10.2模拟信号的输入 35

第3章 执行装置及其驱动 41

3.1 步进电动机及其驱动 41

3.1.1 步进电动机工作原理与分类 41

3.1.2 步进电动机的性能指标 43

3.1.3 步进电动机驱动电源 44

3.1.4 步进电动机选型 48

3.1.5 直线式步进电动机 49

3.2 直流伺服电动机及其驱动 50

3.2.1 直流伺服电动机的分类 50

3.2.2 直流伺服电动机的机械特性和调节特性 51

3.2.3 直流伺服电动机PWM控制原理 52

3.2.4 直流伺服电动机驱动用集成电路 53

3.2.5 直流伺服电动机选型 55

3.3 交流伺服电动机 58

3.3.1 交流伺服电动机的发展 58

3.3.2 交流伺服电动机调速方法 58

3.3.3 SPWM变频调速 60

3.3.4 交流伺服电动机的矢量控制 64

3.3.5 交流伺服电动机的选型 66

3.4 液压执行装置 67

3.4.1 液压执行机构 67

3.4.2 液压执行机构的驱动 70

3.5 气动执行装置 70

3.5.1 气动执行机构 70

3.5.2 气动执行机构的驱动 71

3.6 新型执行装置 72

3.6.1 压电执行装置 72

3.6.2 热变形执行装置 73

3.6.3 形状记忆合金执行装置 73

3.7 机械传动机构 74

3.7.1 谐波齿轮传动 74

3.7.2 同步带传动 75

3.7.3 滚珠丝杠传动 76

第4章 工业控制计算机 78

4.1 工业控制计算机的总线结构 78

4.1.1 总线技术 78

4.1.2 工业标准总线 79

4.2 工业PC机 83

4.2.1 工业PC机的特点 83

4.2.2 工业控制机及外围接口产品 83

4.2.3 嵌入式工业PC——PC/104 84

4.3 单片机 87

4.3.1 MCS-51单片机组成控制系统 88

4.3.2 单片机控制系统信息输入通道设计 89

4.3.3 单片机控制系统功率驱动接口设计 92

4.3.4 单片机控制系统人机界面设计 94

4.3.5 单片机应用系统设计 96

4.3.6 单片机应用系统实例 97

4.4 可编程逻辑控制器 102

4.4.1 PLC的结构 102

4.4.2 PLC的工作原理 104

4.4.3 PLC控制系统的设计方法和步骤 105

4.5 PLC应用实例 107

4.6 工业控制计算机的选型 110

第5章 光机电一体化系统的软件技术 112

5.1 光机电一体化系统的软件工程方法 112

5.1.1 软件工程方法 112

5.1.2 工控软件设计 115

5.1.3 组态软件 117

5.1.4 嵌入式操作系统 118

5.2 软件抗干扰技术 121

5.2.1 软件抗干扰 121

5.2.2 数字滤波 121

5.2.3 编程举例 122

5.3 数字PID算法 125

5.3.1 常规数字PID算法 126

5.3.2 数字PID的改进算法 129

5.3.3 数字PID参数整定 135

5.4 模糊控制技术 138

5.4.1 引言 138

5.4.2 模糊控制系统的组成及基本原理 138

5.4.3 模糊化 139

5.4.4 非模糊化 141

5.4.5 模糊控制规则 142

5.5 人工神经网络 142

5.5.1 生物神经元的基本结构 142

5.5.2 人工神经元的基本结构 143

5.5.3 人工神经网络模型 144

5.5.4 人工神经网络的学习 144

5.5.5 误差反向传播网络及其学习 145

5.5.6 人工神经网络的特点和局限性 147

5.5.7 人工神经网络应用举例 147

第6章 伺服系统设计 151

6.1 伺服系统及其构成 151

6.2 伺服系统的设计步骤和技术要求 151

6.2.1 伺服系统的设计步骤 151

6.2.2 伺服系统的主要技术要求 152

6.3 开环伺服系统设计 153

6.3.1 开环伺服系统的稳态设计 153

6.3.2 开环伺服系统的控制系统设计 157

6.4 闭环伺服系统设计 158

6.4.1 闭环伺服系统的构成 158

6.4.2 闭环伺服系统的稳态设计 158

6.4.3 连续伺服系统的动态设计 162

6.4.4 连续伺服系统的动态设计实例 168

6.5 数字伺服系统的设计 176

6.5.1 数字伺服系统的结构形式 176

6.5.2 数字伺服系统的设计方法 177

6.6 数字伺服系统设计实例 187

第7章 光机电一体化系统产品应用举例 190

7.1 CT扫描机 190

7.1.1 简介 190

7.1.2 CT成像原理 190

7.1.3 CT扫描机的构成 191

7.2 可视对讲门铃 194

7.2.1 可视对讲门铃功能 194

7.2.2 可视对讲门铃的组成 195

7.2.3 可视对讲门铃的工作原理 195

7.2.4 控制电路的实现 197

7.2.5 应用 197

7.3 全自动洗衣机 198

7.3.1 一般的全自动洗衣机简介 198

7.3.2 模糊控制的全自动洗衣机 199

7.4 活塞外轮廓测量仪 202

7.4.1 系统组成 203

7.4.2 系统原理 204

7.4.3 系统软件设计 205

7.5 智能比色测温计 207

7.5.1 智能比色测温计的组成 207

7.5.2 智能比色测温计的原理 207

7.5.3 智能比色测温计的测温探头 208

7.5.4 智能比色测温计程序设计 209

7.5.5 其他产品简介 210

附录 213

附录1 无源校正网络 213

附录2 有源校正网络 215

附录3 XF和XB系列旋转变压器技术数据 218

附录4 CY系列直流永磁式测速发电机 218

附录5 ZCF系列直流测速发电机技术数据 218

附录6 反应式步进电动机技术性能数据 219

附录7 BC系列磁阻式步进电动机数据 219

附录8 86BYG步进电动机数据 220

附录9 110BYG步进电动机数据 220

附录10 57BY步进电动机参数 220

附录11 稀土永磁材料的直流力矩电动机 221

附录12 SZ系列直流电动机技术数据 221

附录13 LY系列直流力矩电动机技术数据 223

附录14 交流同步伺服电动机 224

附录15 交流同步电动机 224

参考文献 225