机电一体化设计基础PDF电子书下载

目录 1

第1章　概论 1

1.1　机电一体化基本概念 1

1.2　机电一体化发展概况和发展趋势 2

1.3　机电一体化共性关键技术 3

1.4　机电一体化产品的设计 5

1.4.1　机电一体化产品的基本设计思路 5

1.4.2　构思比较 5

1.4.3　方案的评价 7

1.4.4　详细设计 7

第2章　机电一体化系统数学建模 9

2.1　机械传动系统建模 9

2.1.1　机械移动系统 9

2.1.2　机械转动系统 11

2.2　电器控制系统模型 13

2.2.1　基本电路 13

2.2.2　伺服电机控制电路 16

2.3　液压、气压装置及系统模型 20

2.3.1　液压伺服马达的传递函数 21

2.3.2　气动伺服马达的传递函数 27

2.3.3　液压力矩放大器 31

第3章　机械系统设计 34

3.1　传动机构设计 34

3.1.1　传动机构性能要求 34

3.1.2　无侧隙齿轮传动机构 34

3.1.3　滚珠丝杠副传动机构 37

3.1.4　锥环无键联轴器 50

3.1.5　同步带传动 51

3.1.6　谐波传动 59

3.1.7　滚珠花键传动 60

3.2　支承与导向机构设计 62

3.2.1　回转运动支承 62

3.2.2　直线运动导向支承 70

3.2.3　机身 76

3.3　执行机构设计 78

3.3.1　执行机构的特点及要求 78

3.3.2　微动机构 78

第4章　计算机控制系统设计 84

4.1　被控对象数学模型的建立 84

4.1.1　数学模型的类型 84

4.1.2　建立数学模型方法 84

4.1.3　被控对象模型的辨识 85

4.2　计算机控制技术 93

4.2.1　计算机控制系统的组成及特点 94

4.2.2　Z变换 94

4.2.3　Z反变换 101

4.2.4　用Z变换解差分方程 103

4.2.5　Z传递函数 104

4.2.6　离散系统的稳定性条件 105

4.3.1　数字PID控制算法 106

4.3　计算机控制算法 106

4.3.2　数字滤波器算法 109

4.3.3　达林算法 111

4.3.4　数字串级控制算法 115

4.4　数字控制器设计 117

4.4.1　PID数字控制器设计 117

4.4.2　最少拍控制系统的设计 124

4.4.3　最少拍无波纹系统的设计 127

4.4.4　达林数字控制器设计 130

4.4.5　串级控制系统设计 131

4.5　控制输出接口设计 132

4.5.1　机电接口类型及其特点 132

4.5.2　D/A转换器及其接口设计 133

4.5.3　功率接口设计 136

4.5.4　光电耦合器驱动接口设计 141

4.5.5　控制量输出通道的结构形式 143

5.1.1　什么是伺服系统 145

5.1.2　伺服系统的分类 145

5.1　伺服系统的分类及设计要求 145

第5章　伺服系统设计 145

5.1.3　对伺服系统的总体要求 148

5.2　伺服系统中的执行元件 148

5.2.1　执行元件的分类 148

5.2.2　伺服系统对执行元件的总体要求 150

5.3　步进电机伺服系统 150

5.3.1　步进电机的工作原理及特点 150

5.3.2　步进电机的结构类型 153

5.3.3　步进电机的运行特性及参数 154

5.3.4　步进电机的驱动技术 157

5.3.5　步进电机的微机开环控制 163

5.3.6　步进电机的微机闭环控制 168

5.3.7　步进电机伺服系统的设计计算 168

5.4　直流伺服系统 172

5.4.1　直流伺服电动机的原理、结构及分类 172

5.4.2　直流伺服电动机的稳态特性 173

5.4.3　直流伺服电动机的调速 175

5.4.4　直流位置伺服系统的结构 177

5.4.5　直流位置伺服系统的数学模型 179

5.4.6　无刷直流伺服电动机 181

5.4.7　伺服系统设计的有关计算 184

5.5　交流伺服系统 187

5.5.1　交流伺服电动机的类型及特点 188

5.5.2　异步电动机的调速方法 188

5.5.3　V1/f1变频调速 188

5.5.4　转差频率控制的变频调速 192

5.5.5　矢量控制技术 193

5.6　直线电动机简介 195

5.6.1　直线电动机的基本原理 196

5.6.2　直线电动机的分类及特点 196

5.6.3　直线步进电动机 197

5.6.4　直线直流电动机 198

5.6.5　压电式直线电动机 199

5.7　液压和气压伺服系统 199

5.7.1　液压伺服系统 200

5.7.2　气压伺服系统 203

第6章　检测系统设计 206

6.1　模拟信号的检测 207

6.1.1　基本转换电路 207

6.1.2　振荡器 209

6.1.3　量程切换电路 211

6.1.4　放大器 212

6.1.5　信号的调制与解调 219

6.1.6　滤波器 226

6.1.7　运算电路 231

6.2　数字信号的检测 233

6.2.1　数字信号检测系统的组成 233

6.2.2　信号的细分与辨向 234

6.2.3　脉冲当量变换电路 243

6.3　检测系统中的抗干扰技术 244

6.3.1　干扰的类型及产生 244

6.3.2　常用的干扰抑制措施 245

6.4.1　模拟信号的采集方法 250

6.4　检测信号的采集方法 250

6.4.2　采样／保持电路 251

6.5　检测信号的处理方法 254

6.6　检测系统接口技术 255

6.6.1　ADC0809模转换器和单片机接口应用 255

6.6.2　8031和5G14433A/D转换器接口 260

第7章　机电一体化总体设计 265

7.1　概述 265

7.2　系统功能的划分 266

7.3.2　机电一体化系统常用性能指标 267

7.3　功能及性能指标的分配 267

7.3.1　机电一体化系统内部功能的设计要求 267

7.3.3　常用性能指标分配原则 271

7.4　总体设计的方法和步骤 274

7.4.1　机电一体化产品的设计类型和总体设计方法 274

7.4.2　机电一体化产品的设计与现代设计方法 276

7.4.3　机电一体化系统（或产品）的设计步骤 280

参考文献 282