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第1章 绪论 1

1.1 机电控制系统的结构组成和工作原理 1

1.2 机电控制系统的分类及其特点 2

1.3 典型机电控制系统 5

1.3.1 电气位置伺服控制系统 5

1.3.2 增量运动控制单元（步进电机及其控制系统） 6

1.3.3 电液伺服控制系统 7

1.3.4 数控机床控制系统 8

1.3.5 工业机器人控制系统 9

1.3.6 汽车防抱死制动（ABS）系统 11

1.3.7 飞行器液压伺服机构与飞行器姿态控制 12

1.4 机电控制与机电一体化 14

1.4.1 机电控制与机电一体化的关系 14

1.4.2 典型机电一体化产品 15

1.4.3 机电一体化中的共性关键技术 16

1.4.4机电一体化发展趋势 18

1.5 本课程的性质与主要任务 19

第2章 信号综合、转换与功率放大元件 20

2.1 放大器的基本概念、功能、分类和性能参数 20

2.1.1 放大器的基本概念和功能 20

2.1.2 放大器的分类 20

2.1.3 放大器的性能参数 21

2.2 信号综合与转换元件 21

2.2.1 运算放大器 21

2.2.2 测量放大器 22

2.2.3 信号的处理和放大 23

2.2.4 控制信号电路 28

2.2.5 调制与解调 29

2.2.6 滤波电路 31

2.3 电气功率放大器的特性分析与使用方法 32

2.3.1 常用功率放大器件 32

2.3.2 电压反馈型功率放大器 33

2.3.3 电流反馈型功率放大器 34

2.3.4 开关式功率放大器 36

2.3.5 PWM型功率放大器 38

2.4 液压放大器的特性分析与设计计算 42

2.4.1 液压控制阀的结构及分类 42

2.4.2 滑阀静态特性的分析 44

2.4.3 喷嘴挡板阀的特性 51

2.5 电液伺服阀的特性分析、性能指标和选择方法 56

2.5.1 结构及工作原理 56

2.5.2 特性分析及性能指标 61

2.5.3 选择和使用 65

第3章 机电系统的执行与驱动元件 68

3.1 基本概念、功用、分类和性能参数 68

3.1.1 执行元件的特点及类型 68

3.1.2 机电控制系统对执行元件的要求 68

3.2.1 动圈式电气—机械转换器 69

3.1.3 性能参数 69

3.2 电气—机械转换装置的特性与选择方法 69

3.2.2 动铁式电气—机械转换器 72

3.2.3 电致伸缩式电气—机械转换器 82

3.2.4 磁致伸缩式电气—机械转换器 83

3.3 电动执行与驱动元件的特性与选择方法 84

3.3.1 直流伺服电动机 85

3.3.2 力矩电动机 90

3.3.3 交流电动机 94

3.3.4 步进电动机 104

3.4 液压执行元件的特性与选择方法 109

3.4.1 液压缸 109

3.4.2 液压马达 110

3.4.3 液压执行元件的选择方法 110

4.2 机械传动的特性和控制方法 111

4.1 基本概念 111

第4章 机械传动与机电动力机构 111

4.3 电气动力机构 115

4.3.1 直流线性伺服放大型电气动力机构 115

4.3.2 晶闸管功率放大型电气动力机构 117

4.3.3 直流PWM型电气动力机构 118

4.3.4 速度环 120

4.3.5 交流变频变压（VVVF）型电气动力机构 121

4.3.6 交流矢量控制型电气动力机构 122

4.4 液压动力机构 122

4.4.1 四通阀控制双出杆液压缸 122

4.4.2 四通阀控制液压马达 129

4.4.3 三通阀控制单出杆液压缸 130

4.4.4 四通阀控制单出杆液压缸 131

4.4.5 泵控马达式动力机构 132

4.5.1 机电控制系统对机械装置的基本要求 134

4.5 机电控制系统的机械装置设计 134

4.5.2 机械装置的组成 135

4.5.3 传动机构设计 135

第5章 机电系统的计算机控制 141

5.1 计算机控制系统概论 141

5.1.1 计算机控制系统的组成及其特点 141

5.1.2 计算机控制系统的分类 142

5.1.3 计算机控制系统的几种实现方式 143

5.1.4 计算机控制系统的设计步骤 146

5.2 计算机控制系统的硬件结构、接口、中断及其定时技术 147

5.2.1 MCS-51单片机硬件结构 147

5.2.2 MCS-51中断技术 153

5.2.3 MCS-51定时／计数技术 158

5.2.4 MCS-51的A/D、D/A转换技术 164

5.3 计算机控制系统的控制算法设计 169

5.3.1 计算机控制系统的模拟设计法 169

5.3.2 计算机控制系统的离散设计法 180

5.4 计算机控制系统设计实例 190

5.4.1 硬件系统的设计 190

5.4.2 软件系统的设计 195

第6章 机电控制系统的分析、设计与应用 210

6.1 机电控制系统的初步设计 210

6.1.1 电液控制系统的初步设计 211

6.1.2 电动机控制系统的初步设计 216

6.2 机电控制系统动态设计的基本方法 218

6.3 机液伺服系统的动态设计 218

6.4 电液控制系统的动态设计 220

6.4.1 以惯性负载为主的电液位置控制系统 220

6.4.2 弹性负载系统 222

6.4.3 速度控制系统 225

6.4.4 控制系统的精度 226

6.4.5 控制系统的校正 227

6.5 电气控制系统的动态设计 228

6.5.1 静态误差 229

6.5.2 瞬态响应品质指标 229

6.5.3 刚度特性 230

6.5.4 性能改进设计 233

第7章 机电控制系统的专题研究 242

7.1 机电控制系统发展中的问题 242

7.1.1 液压控制系统发展中的问题 242

7.1.2 电气控制系统发展中的问题 243

7.1.3 机电控制系统非线性动力学 243

7.2 研究专题 246

7.2.1 近代控制理论在机电控制系统上的应用 246

7.2.2 机电控制系统对负载与干扰变化的补偿 249

7.2.3 机电控制系统的余度问题 250

7.2.4机器人控制系统 251

7.2.5 微机电控制系统 254

7.2.6 基于现场总线和网络通信的多机电控制系统 257