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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 机器 1

1.1.2 传动 1

1.1.3 轴 2

1.1.4 机械轴 2

1.1.5 液压轴 2

1.1.6 微机控制的电液轴 2

1.1.7 液压系统的微机控制 3

1.2 计算机控制系统发展简述 4

1.3 计算机控制系统的结构和组成 5

1.3.1 自动控制理论回顾 5

1.3.2 连续控制系统的结构 7

1.3.3 计算机控制系统的结构 8

1.3.4 计算机控制系统的组成 8

1.4 计算机控制系统的分类 10

1.4.1 数据采集系统 11

1.4.2 操作指导系统 11

1.4.3 直接数字控制系统 12

1.4.4 监督计算机控制系统 12

1.4.5 计算机分散控制系统 13

1.4.6 现场总线控制系统 14

1.5 计算机控制系统的发展趋势 15

1.6 循序渐进实例：电液伺服系统微机控制实例 16

习题 17

第2章 常用低压电器及继电器－接触器控制回路 18

2.1 引言 18

2.2 低压电器概述 19

2.2.1 低压电器的分类 19

2.2.2 低压电器的电磁机构 19

2.2.3 低压电器的执行部件 20

2.2.4 低压电器的结构特点 22

2.3 常用低压电器 23

2.3.1 接触器 23

2.3.2 继电器 28

2.3.3 开关电器 35

2.3.4 主令电器 38

2.3.5 熔断器 40

2.4 电气控制图的绘制 41

2.4.1 常用的电气图形符号及文字符号 42

2.4.2 电气原理图 42

2.4.3 电气元件布置图 44

2.4.4 电气接线图 44

2.5 电气原理图的读图分析方法 45

2.6 液压系统中的典型继电器－接触器控制回路 46

2.6.1 液压泵驱动电动机的选型计算 46

2.6.2 液压泵驱动电动机的直接启动和降压启动 47

2.7 循序渐进实例：电液伺服系统微机控制中用到的低压电器及电气控制系统设计 50

习题 52

第3章 通用数字控制器 54

3.1 工业现场数字控制器概述 54

3.2 可编程控制器（PLC） 55

3.2.1 可编程控制器概述 55

3.2.2 PLC的硬件组成 60

3.2.3 PLC输入输出接口电路 63

3.2.4 PLC的工作原理 70

3.2.5 CPlH-XA型PLC指令系统简介 77

3.3 IPC作为数字控制器 88

3.3.1 概述 88

3.3.2 IPC的硬件组成 89

3.3.3 IPC的软件组成 91

3.3.4 IPC的系统总线 91

3.3.5 工控机输入／输出（I/O）板卡 92

3.3.6 其他板卡 94

3.3.7 IPC＋I/O板卡构成测控系统 94

3.3.8 IPC＋远程I/O模块构成测控系统 95

3.3.9 PCI-1712多功能数据采集卡 96

3.4 xPC目标方案 102

3.4.1 什么是xPC目标 102

3.4.2 xPC目标的软件环境 103

3.4.3 xPC目标的硬件环境 104

3.4.4 xPC目标输入／输出设备驱动程序支持 105

3.4.5 基于xPC目标的半物理仿真实现过程 106

3.5 嵌入式控制器作为数字控制器的用法 107

3.5.1 Labview及NI嵌入式控制系统的应用 108

3.5.2 Labview及NI嵌入式控制器在液压实验台测试系统中的应用 109

3.5.3 NICompactRIO为核心构成的电液伺服微机控制系统 111

3.6 循序渐进实例：电液伺服系统微机控制中的通用控制器及接口电路 113

习题 115

第4章 液压系统微机控制中的专用控制器 117

4.1 专用控制器概述 117

4.2 专用控制器的分类 118

4.3 模拟比例控制器 119

4.3.1 概述 119

4.3.2 典型构成 120

4.3.3 分类 121

4.3.4 模拟比例控制器的调整与使用 122

4.3.5 模拟比例控制器的参数调节 123

4.3.6 模拟比例控制器产品举例 126

4.4 模拟伺服控制器 130

4.4.1 概述 130

4.4.2 与模拟比例控制器的异同点 130

4.4.3 模拟伺服控制器的特点和使用 131

4.5 专用数字控制器 136

4.5.1 概述 136

4.5.2 MOOG公司MSC数字伺服控制器 137

4.6 循序渐进实例：电液伺服系统微机控制中的专用控制器 143

习题 145

第5章 检测元件 146

5.1 传感器的基本特性 146

5.2 接近开关 147

5.3 光电编码器 151

5.3.1 增量式光电编码器 151

5.3.2 绝对值编码器 155

5.3.3 混合式光电编码器 158

5.3.4 旋转变压器 160

5.4 位置传感器 162

5.4.1 直线位置传感器 162

5.4.2 角位移传感器 163

5.5 速度传感器 165

5.5.1 直线速度传感器 165

5.5.2 转速传感器 165

5.6 力／扭矩传感器 168

5.6.1 力传感器 168

5.6.2 扭矩传感器 171

5.7 其他传感器 173

5.7.1 压力传感器 173

5.7.2 流量传感器 174

5.7.3 温度传感器 175

5.8 循序渐进实例：电液伺服系统微机控制中的检测反馈元件 177

5.8.1 位移和速度反馈检测——磁致伸缩位移（速度）传感器 177

5.8.2 负载角度检测反馈——光电编码器 179

习题 180

第6章 液压系统微机控制的常用方式 181

6.1 引言 181

6.2 液压控制系统中的常用阀 181

6.3 液压控制阀的电－机械转换元件 182

6.3.1 开关型电磁铁 182

6.3.2 比例电磁铁 183

6.3.3 力矩（力）电动机 186

6.4 液压系统微机控制的典型方式 189

6.4.1 液压系统开环和闭环控制 189

6.4.2 开关电磁阀定位系统的微机控制 190

6.4.3 电液比例系统的微机控制 196

6.4.4 电液伺服系统的微机控制 198

6.4.5 机电液一体化控制阀的微机控制系统 201

6.4.6 高速开关阀系统的微机控制 204

6.5 循序渐进实例：高速开关阀在车辆转向系统中的应用 208

习题 210

第7章 控制算法 211

7.1 控制算法概述 211

7.2 模拟PID控制器 211

7.2.1 什么是PID控制器 211

7.2.2 PID控制结构 212

7.2.3 PID模拟表达式 212

7.2.4 为什么要用PID控制器 212

7.2.5 P、I、D控制作用 212

7.3 数字PID控制器——PID算法的计算机实现 215

7.3.1 积分离散化 215

7.3.2 微分离散化 215

7.3.3 数字PID控制算法的两种形式 216

7.4 PID算法在液压控制系统中的应用 218

7.5 循序渐进实例：电液伺服系统中的控制算法 220

7.5.1 系统设计要求 220

7.5.2 系统频率特性仿真分析 223

参考文献 230