机电一体化系统设计PDF电子书下载

第1章 机电一体化技术导论 1

1.1概述 1

1.2机电一体化系统的基本组成 3

1.2.1机电一体化系统的功能组成 3

1.2.2机电一体化系统的构成要素 5

1.3机电一体化系统的分类 7

1.4机电一体化的作用与应用 8

1.4.1生产能力和工作质量提高 8

1.4.2使用安全性和可靠性提高 8

1.4.3调整和维护方便，使用性能改善 8

1.4.4具有复合功能，适用面广 8

1.4.5改善劳动条件，有利于自动化生产 9

1.4.6节约能源，减少耗材 9

1.5机电一体化的理论基础与关键技术 10

1.5.1理论基础 10

1.5.2关键技术 10

1.6机电一体化的发展前景 13

1.6.1机电一体化的发展状况 13

1.6.2机电一体化的发展趋势 13

思考题 14

第2章 机电一体化机械系统设计理论 16

2.1机械系统设计概述 16

2.1.1机电一体化对机械系统的基本要求 16

2.1.2机械系统的组成 17

2.1.3机械系统的设计思想 17

2.2机械传动设计的原则 18

2.2.1机电一体化系统对机械传动的要求 18

2.2.2总传动比的确定 18

2.2.3传动链的级数和各级传动比的分配 19

2.3机械系统性能分析 24

2.3.1数学模型的建立 24

2.3.2机械性能参数对系统性能的影响 29

2.3.3传动间隙对系统性能的影响 32

2.4机械系统的运动控制 33

2.4.1机械传动系统的动力学原理 33

2.4.2机械系统的制动控制 34

2.4.3机械系统的加速控制 37

思考题 39

第3章 可编程控制器设计 40

3.1 PLC的硬件结构及基本配置 40

3.1.1 CPU的构成 41

3.1.2 I/O模块 41

3.1.3电源模块 41

3.1.4底板或机架 42

3.1.5 PLC的外部设备 42

3.1.6 PLC的通信联网 42

3.2 PLC的软件组成 42

3.3 PLC的工作原理 47

3.3.1输入采样阶段 48

3.3.2程序执行阶段 49

3.3.3输出刷新阶段 49

3.3.4 PLC在输入／输出的处理方面必须遵循的原则 49

3.4 PLC的编程语言 49

3.4.1梯形图编程 49

3.4.2功能图编程 50

3.4.3布尔逻辑编程 51

3.5 PLC控制与微型计算机控制、继电器控制的区别 51

3.5.1 PLC控制与微机控制的区别 51

3.5.2 PLC控制与继电器控制的区别 52

3.6 PLC的型号说明 52

3.7 PLC的仿真软件说明 53

3.7.1几种PLC仿真软件 53

3.7.2 WinCC简介 54

3.7.3 WinCC Flexible 55

3.7.4 S系列西门子PLC 55

思考题 58

第4章 单片机AT89C（S）5X系统技术 59

4.1 AT89C51单片机的结构 59

4.1.1中央处理器 59

4.1.2存储器 61

4.1.3 I/O端口 62

4.1.4定时器／计数器 62

4.1.5中断系统 62

4.1.6内部总线 63

4.2 AT89C51单片机引脚及其功能 63

4.2.1 I/O端口功能 63

4.2.2电源线 66

4.2.3外接晶体引脚 66

4.2.4控制线 67

4.3 AT89C51存储器 67

4.3.1程序存储器 67

4.3.2数据存储器 67

4.4 AT89C51单片机工作方式 70

4.4.1复位方式 70

4.4.2程序执行方式 70

4.4.3省电方式 71

4.4.4 EPROM编程和校验方式 71

4.5 AT89C51时钟电路与时序 73

4.5.1振荡器与时钟电路 73

4.5.2时序 74

思考题 75

第5章 机电一体化系统的传感与检测 76

5.1检测系统的功用与特性 76

5.1.1检测系统的基本功能 76

5.1.2检测系统的基本特性 76

5.2常用传感器 78

5.2.1线位移传感器 79

5.2.2角位移传感器及转速传感器 81

5.2.3加速度与速度传感器 83

5.2.4力传感器 85

5.2.5接近传感器与距离传感器 85

5.2.6温度、流量传感器 87

5.3检测系统组成及检测原理 89

5.3.1模拟量检测系统的组成及工作原理 89

5.3.2数字信号检测系统（脉冲信号的检测系统） 94

5.3.3通用数据采集卡 95

5.4数字信号的预处理 99

5.4.1传感器的非线性补偿 100

5.4.2零位误差和增益误差的补偿 101

思考题 102

第6章 机电一体化系统的伺服与控制 103

6.1伺服系统的基本结构形式及特点 103

6.1.1伺服系统的基本概念 103

6.1.2伺服系统的基本要求 103

6.1.3伺服系统的基本结构形式 105

6.1.4（广义）伺服系统的分类 106

6.2伺服系统的执行元件 106

6.2.1执行元件的种类及特点 106

6.2.2直流伺服电动机 107

6.2.3交流伺服电动机 110

6.2.4步进电动机 111

6.2.5其他种类执行元件 113

6.3执行元件的控制与驱动 114

6.3.1步进电动机的控制与驱动 114

6.3.2直流伺服电动机的控制与驱动 116

6.4伺服系统设计 118

6.4.1伺服系统设计方案 118

6.4.2机械系统设计计算 121

6.4.3系统误差分析 124

思考题 126

第7章 机电一体化系统设计应用实例 127

7.1机电一体化系统设计要点 127

7.1.1基本开发思路 127

7.1.2用户要求 128

7.1.3功能要素和功能模块 129

7.1.4接口设计要点 129

7.1.5系统整体方案拟定和评价 130

7.1.6制作与调试 131

7.2电动机变频控制应用技术 131

7.2.1常用分类 131

7.2.2工作原理 131

7.2.3调节方法 134

7.3视觉传感式变量施药机器人 135

7.3.1系统的组成 135

7.3.2工作原理 136

7.3.3设计模块 137

7.4步进电动机单片机控制 137

7.4.1步进电动机的工作原理 138

7.4.2基于AT89C2051步进电动机驱动器系统电路原理 139

7.4.3软件设计 140

7.5基于单片机的流水灯控制 143

7.5.1基本功能 143

7.5.2硬件设计 143

7.5.3硬件最小系统 143

7.5.4软件设计 146

7.6空气压缩机变频控制系统 148

7.6.1技术要求 148

7.6.2变频控制系统方案设计 148

7.6.3系统电路图及控制方式 148

7.6.4系统设备配置清单 150

7.6.5控制系统数据采集功能 150

7.6.6控制系统的监控和保护功能 151

思考题 151

参考文献 152