机电控制系统原理及工程应用PDF电子书下载

前言 1

第1章 概论 1

1.1 机电控制系统的基本概念及发展概况 1

1.1.1 机电控制系统 1

1.1.2 控制的基本概念 1

序 1

1.1.3 机电控制基本理论 2

1.1.4 机电控制系统的发展概况 3

1.2.2 控制装置 4

1.2 机电控制系统的一般构成 4

1.2.1 机电控制系统的构成 4

1.2.3 执行装置 6

1.2.4 传感器 7

1.2.5 机械部分 7

1.3 机电控制系统的基本控制方式 8

1.3.1 开环控制方式 9

1.3.2 按偏差调节的闭环控制方式 10

1.3.3 复合控制方式 11

1.4 机电控制系统的性能要求和指标 12

1.4.1 机电控制系统的性能要求 12

1.4.2 机电控制系统的性能指标 13

第2章 机电控制系统的分析方法 15

2.1 机电控制系统的数学模型 15

2.1.1 机电控制系统数学模型的概念 15

2.1.2 系统的微分方程式 16

2.1.3 非线性数学模型的线性化 18

2.1.4 传递函数 20

2.1.5 典型环节及其传递函数 22

2.1.6 系统结构图 25

2.2 机电控制系统的时域分析 27

2.2.1 系统的稳定性分析 27

2.2.2 系统的时域分析 30

2.3 控制系统的频域分析 36

2.3.1 频率特性和频域分析 36

2.3.2 频率特性和传递函数的关系 37

2.3.3 对数幅频和对数相频特性 39

2.3.4 渐近对数幅频和相频特性 40

2.4 典型环节波特图 41

2.4.1 比例环节 41

2.4.2 积分环节 41

2.4.3 微分环节 42

2.4.4 延迟环节 42

2.4.5 惯性环节 43

2.4.6 振荡环节 44

3.1.1 传感器的组成 47

第3章 机电控制系统中的检测技术 47

3.1 传感器的组成及分类 47

3.1.2 传感器的分类 48

3.1.3 传感器的一般特性 50

3.2 常用位移传感器及其应用 52

3.2.1 电容式位移传感器 52

3.2.2 电感式位移传感器 54

3.2.3 旋转变压器 58

3.2.4 感应同步器 60

3.2.5 光栅位移传感器 63

3.2.6 磁栅位移传感器 65

3.3 常用速度传感器 66

3.3.1 直流测速机 66

3.3.2 光电式转速传感器 67

3.3.3 磁电式转速传感器 67

3.3.4 霍尔式传感器 69

3.4.1 电阻应变式传感器 72

3.4 力传感器 72

3.4.2 压电式传感器 76

3.5 物位传感器 79

3.5.1 液位传感器 79

3.5.2 静压式液位传感器 81

3.6 红外、图像与光纤传感器 82

3.6.1 红外传感器 82

3.6.2 CCD图像传感器 84

3.6.3 光纤传感器 88

4.1.2 执行装置的分类及特点 91

4.1.1 执行装置的构成 91

第4章 机电控制系统中的执行装置 91

4.1 概述 91

4.1.3 机电控制系统对执行元件的基本要求 92

4.2 步进电动机及其驱动 93

4.2.1 步进电动机的基本工作原理 93

4.2.2 步进电动机的基本特性 95

4.2.3 步进电动机的驱动和控制 97

4.2.4 步进电动机的微机控制 100

4.2.5 步进电动机的选用 101

4.3.1 直流伺服电动机的基本结构及其分类 103

4.3 直流伺服电动机及控制 103

4.3.2 直流伺服电动机工作原理 105

4.3.3 直流伺服电动机的要求及选用 107

4.3.4 直流伺服电动机的调速方法 107

4.3.5 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统 110

4.4 交流伺服电动机及控制 112

4.4.1 交流伺服电动机的分类和特点 113

4.4.2 交流伺服电动机工作原理 113

4.4.3 交流伺服电动机的调速原理 114

4.4.4 交流变频调速技术的分类与特点 116

4.4.5 脉宽调制（PWM）原理 117

4.4.6 正弦波脉宽调制（SPWM）变频器 118

4.4.7 交流伺服电动机的选择 119

4.4.8 交流伺服电动机的发展方向 119

4.5 液压控制系统 120

4.5.1 液压传动的基本原理 121

4.5.2 液压系统的组成 122

4.5.3 液压伺服系统 125

4.5.4 液压系统的发展概况 127

4.5.5 液压系统的优缺点 128

4.6 气动控制系统 129

4.6.1 气动控制系统的一般构成及特点 129

4.6.2 压缩空气的产生及净化处理 130

4.6.3 气动控制阀 135

4.6.4 气动执行元件 138

5.1.1 计算机控制系统的组成 144

第5章 机电系统的计算机控制 144

5.1 计算机控制系统概述 144

5.1.2 计算机控制系统的分类 146

5.1.3 计算机控制系统的发展趋势 148

5.2 计算机控制系统模拟设计方法 149

5.2.1 计算机控制系统的基本设计方法 149

5.2.2 Z变换 150

5.2.3 控制器的离散化方法 153

5.3 计算机控制系统的离散设计方法 157

5.3.1 离散设计法 157

5.3.2 最小拍无差控制系统的设计 158

5.3.3 无纹波最小拍无差控制系统的设计 163

5.3.4 非最小拍无差控制系统的设计 166

5.4 PID控制算法 168

5.4.1 模拟PID调节器 168

5.4.2 PID算法的实现 171

5.4.3 PID算法的改进 174

5.4.4 PID算式参数整定 177

5.5 机电控制系统中常用的微处理器 180

5.5.1 MCS—51系列单片微机 180

5.5.2 MCS—96系列单片微机 188

5.5.3 DSP 189

5.5.4 可编过程控制器 194

第6章 机电控制系统的设计方法及设计实例 204

6.1 机电控制系统的设计步骤 204

6.1.1 机电控制系统的设计规划 204

6.1.2 机电控制系统的详细设计 206

6.2 基于变频PID功能的PLC控制恒压供水系统 209

6.2.1 概述 209

6.2.2 恒压供水系统工作原理 209

6.2.3 恒压供水系统性能 213

6.3 注塑机变频微机控制系统 213

6.3.1 引言 213

6.3.2 注塑机变频调速微机控制系统的工作原理及设计 214

参考文献 218