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第一篇 机电一体化技术基础 1

第一章 机电一体化基础知识 1

第一节 机电一体化概述 1

一、机电一体化的概念 1

二、机电一体化系统的构成 1

三、机电一体化技术的发展 2

四、机电一体化技术的分类 3

五、机电一体化的意义 4

第二节 机电一体化相关技术 4

一、机械技术 4

二、传感与检测技术 5

三、计算机与信息处理技术 6

四、自动控制技术 6

五、执行与驱动技术 7

六、系统总体技术 7

思考题 7

第二章 计算机控制系统中的微型计算机 9

第一节 嵌入式计算机系统及其控制器 9

一、嵌入式系统的定义与特点 9

二、嵌入式系统技术的发展 10

三、单片机 10

四、数字信号处理器 11

五、可编程逻辑器件和现场可编程门阵列 12

第二节 可编程控制器 13

一、可编程控制器概述 13

二、可编程控制器的特点 13

三、可编程控制器的应用 14

四、可编程控制器的基本结构 14

五、可编程控制器的工作原理 16

六、可编程控制器编程中的继电器概念 17

七、可编程控制器的梯形图编程语言 18

八、梯形图语言编程中的常用原则 19

九、常用基本环节编程 20

十、可编程控制器的选择 22

十一、可编程控制器的应用软件设计 23

十二、可编程控制器使用中的安全及保护问题 25

第三节 工业控制计算机 28

一、工控机的特点 28

二、工控机的分类 28

三、工控机系统的组成 29

思考题 30

第三章 计算机控制系统中的总线与多机通信 31

第一节 计算机总线 31

一、内部总线 32

二、系统总线 32

三、外部总线 34

第二节 多机网络通信基础 38

一、计算机网络的分类 38

二、网络协议的分层结构 38

第三节 现场总线 39

一、现场总线概述 40

二、现场总线的发展和以太网 41

三、典型控制网络体系结构 42

思考题 42

第四章 计算机控制系统基础 43

第一节 计算机控制系统的基本原理 43

一、计算机控制系统的特点 44

二、控制系统的设计步骤 44

第二节 计算机接口技术概述 45

一、接口的分类 45

二、接口的功能 46

第三节 计算机控制系统的信号采集 47

一、开关量输入通道及其信号处理 47

二、信号的采样与采样定理 48

三、多路开关及采样保持器 49

四、模拟量输入通道的接口技术 49

第四节 计算机控制系统的信号输出 52

一、模拟量输出通道的接口技术 52

二、多路模拟量输出通道的结构形式 53

第五节 计算机控制系统中的常用数据处理技术 54

一、微型计算机数据处理系统的特点 54

二、查表技术 55

三、数字滤波技术 56

四、量程自动转换和标度变换 59

五、线性插值数据处理方法 62

第六节 计算机控制系统中的控制策略 64

一、经典控制策略 65

二、现代控制策略 68

三、智能控制策略 69

四、控制策略的相互渗透和结合 69

第七节 计算机控制系统的分类 69

一、按功能及结构分类 70

二、按控制规律分类 74

三、按控制方式分类 75

第八节 过程通道的抗干扰措施 75

一、干扰及干扰源 75

二、干扰的分类 76

三、常态干扰的抑制 78

四、共模干扰的抑制 79

五、其他抗干扰措施 80

思考题 81

第五章 机电一体化中的执行元件与伺服驱动技术 83

第一节 伺服控制技术概述 84

一、伺服系统的分类 84

二、伺服系统的反馈 85

三、控制的实时性与控制的准确性 86

第二节 直流电动机及其伺服控制系统 87

一、直流电动机的工作原理 87

二、可控硅调压 88

三、脉宽调压 89

四、直流伺服电动机 90

五、直流伺服电动机调速系统 92

第三节 交流电动机及其伺服控制系统 93

一、交流电动机的工作原理及特性 94

二、交流电动机的调速 95

三、交流异步伺服电动机的工作原理 96

四、变频技术及其原理 97

五、交流伺服系统产品 102

第四节 步进电动机及其驱动 102

一、步进电动机的分类 102

二、步进电动机的工作原理及运行方式 104

三、与动力学性能相关的步进电动机工作特性参数 107

四、步进电动机的驱动电路 107

五、步进电动机的加减速控制 111

第五节 液压执行元件及其伺服控制 112

一、液压传动的特点 112

二、液压执行元件 113

三、电液伺服系统 114

第六节 气压执行元件及其伺服控制 116

一、气压传动的特点 116

二、气压执行元件 117

三、电气伺服系统 118

第七节 新型电气驱动单元 118

一、超声波马达 118

二、直线位移单元 119

三、三维电动机 120

思考题 121

参考文献 122

第二篇 纺织机械机电一体化 123

第六章 清梳联机电一体化 123

第一节 清梳联合机 123

一、开清棉机组 123

二、连续喂棉箱 124

三、梳棉机 124

第二节 清梳联系统控制与单机控制 124

一、清梳联控制系统的要求 124

二、清梳联集散式控制系统 124

三、清梳联各单机的控制系统 127

思考题 139

第七章 并条机机电一体化 140

第一节 并条机概述 140

第二节 并条机控制系统 141

一、并条机控制系统的要求 141

二、并条机自调匀整装置 141

三、并条机自调匀整装置的发展状况 142

思考题 150

第八章 精梳机机电一体化 151

第一节 精梳机概述 151

一、精梳机的分类及工艺流程 151

二、高效能精梳机的特点 151

第二节 精梳机控制系统 152

一、精梳机自动控制系统的要求 152

二、精梳机的驱动与控制 152

思考题 155

第九章 粗纱机机电一体化 156

第一节 粗纱机概述 156

一、粗纱机的机构及工艺流程 156

二、新型粗纱机机电一体化的主要技术特征 156

第二节 粗纱机控制系统 159

一、新型粗纱机控制系统的要求 159

二、四电动机传动的粗纱机 159

三、其他多电动机粗纱机传动系统 164

四、多电动机传动粗纱机张力控制 165

五、粗纱自动落纱与自动运输（粗细联） 167

思考题 169

第十章 细纱机机电一体化 170

第一节 细纱机概述 170

一、细纱机的机构及工艺流程 170

二、新型细纱机的技术特征 170

第二节 细纱机控制系统 172

一、新型细纱机传动与控制系统的组成 172

二、新型细纱机传动的数学模型 173

三、细纱机的锭速与纺纱张力控制 176

四、电子式牵伸系统 177

五、细纱电子成形控制 177

六、自动落纱控制系统 177

思考题 181

第十一章 自动络筒机机电一体化 182

第一节 自动络筒机概述 182

一、自动络筒机的工艺流程 182

二、自动络筒机的机电一体化特征 182

第二节 自动络筒机控制系统 184

一、络纱张力控制 184

二、电子清纱器 187

三、接头循环控制 192

四、防叠机构 194

五、电子定长控制 196

六、断纱自停控制 197

七、络筒辅助装置 197

八、整机监控系统 198

九、锭位计算机 199

十、多电动机分部传动技术 200

十一、细络联合机 201

思考题 202

第十二章 整经机机电一体化 203

第一节 整经机概述 203

一、整经机的分类及工艺流程 203

二、新型整经机的特点 204

第二节 整经机控制系统 205

一、分批整经机的传动与控制系统 205

二、分条整经机的传动和控制系统 208

三、整经张力控制 211

四、断头自停控制 215

思考题 220

第十三章 浆纱机机电一体化 221

第一节 浆纱机概述 221

一、浆纱机的分类及工艺流程 221

二、新型浆纱机的机电一体化特征 222

第二节 浆纱机控制系统 223

一、新型浆纱机控制系统的特征 223

二、浆纱机多单元传动及计算机控制 223

三、浆纱过程的自动控制 227

思考题 239

第十四章 织机机电一体化 240

第一节 织机概述 240

一、织机的分类及工作原理 240

二、新型织机的技术特征 241

第二节 新型织机及其控制系统 245

一、新型织机控制系统的要求 245

二、织机的启动与制动控制 245

三、电子多臂 248

四、电子提花 249

五、电子选纬 249

六、电子送经 250

七、电子卷取 256

八、新型织机电控系统 257

思考题 263

参考文献 264