机电控制技术及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 机电控制技术的内涵 1

1.1.2 机电控制技术的基本内容 2

1.1.3 机电控制技术的发展 3

1.2 机电控制技术及控制系统 4

1.3 机电控制系统的关键技术 7

1.4 本课程的性质和任务 12

第2章 机械系统 13

2.1 机械传动部件 13

2.1.1 螺旋传动机构 13

2.1.2 齿轮传动机构 15

2.1.3 挠性传动机构 19

2.1.4 间歇传动机构 20

2.2 导向支承部件 23

2.2.1 滑动导轨副 23

2.2.2 滚动导轨副 26

2.3 旋转支承部件 31

2.3.1 圆柱支承 32

2.3.2 圆锥支承 33

2.3.3 填入式滚动支承 33

2.3.4 其他支承 34

2.4 轴系部件 36

2.4.1 轴系的轴向定位和固定 36

2.4.2 轴系零件的润滑与密封 38

2.4.3 轴承间隙及轴上零件位置的调整 39

2.4.4 滚动轴承与轴颈和座孔的配合 40

思考题与习题 41

第3章 机电传动系统 42

3.1 机电传动系统运动方程 42

3.2 多轴传动系统的简化 44

3.2.1 工作机构为转动情况时转矩与飞轮矩的折算 44

3.2.2 工作机构为平移运动时转矩与飞轮矩的折算 46

3.2.3 工作机构作提升和下放重物运动时转矩与飞轮矩的折算 47

3.3 生产机械的负载转矩特性 48

3.4 机电传动系统稳定运行的条件 50

思考题与习题 51

第4章 直流电机 53

4.1 直流电机的结构及基本工作原理 53

4.1.1 直流电机的主要结构 53

4.1.2 直流电机的基本工作原理 55

4.1.3 直流电机的铭牌数据和主要系列 56

4.2 直流电机的磁场 57

4.2.1 直流电机的励磁方式 57

4.2.2 直流电机的感应电动势和电磁转矩 58

4.3 直流发电机 59

4.4 直流电动机 60

4.4.1 直流电动机的基本方程式 60

4.4.2 直流电动机的工作特性 61

4.5 他励直流电动机的机械特性 62

4.5.1 机械特性表达式 62

4.5.2 固有机械特性 63

4.5.3 人为机械特性 64

4.5.4 根据电机的铭牌数据绘制机械特性 65

4.6 他励直流电动机的启动 67

4.7 他励直流电动机的电动与制动 69

4.7.1 他励直流电动机的电动 70

4.7.2 他励直流电动机的制动 71

4.8 他励直流电动机的调速 77

4.8.1 他励直流电动机的调速方法 77

4.8.2 调速的性能指标 80

4.8.3 调速方法与负载性质的匹配问题 82

思考题与习题 83

第5章 交流电机 85

5.1 交流电动机基本结构及工作原理 85

5.2 三相异步电动机理论分析与运行特性 90

5.2.1 转子静止时的异步电动机 90

5.2.2 转子转动时的异步电动机 96

5.3 三相异步电动机的机械特性 101

5.3.1 机械特性的物理表达式 101

5.3.2 机械特性的参数表达式 103

5.3.3 机械特性的实用表达式 106

5.4 三相异步电动机的启动 107

5.4.1 鼠笼型异步电动机的启动 108

5.4.2 绕线式异步电动机的启动 111

5.4.3 异步电动机的软启动 114

5.5 三相异步电动机的制动 115

5.5.1 反接制动 116

5.5.2 回馈制动 117

5.5.3 能耗制动 118

5.5.4 异步电动机的软制动和软停车 120

5.6 三相异步电动机的调速 121

5.6.1 三相异步电动机的变极调速 121

5.6.2 降低定子电压的调速 122

5.6.3 三相异步电动机的变频调速 124

5.6.4 绕线转子串电阻的调速 124

5.6.5 绕线式异步电动机的串级调速 125

5.6.6 滑差电机调速 125

思考题与习题 126

第6章 控制电机 128

6.1 概述 128

6.2 单相异步电动机 128

6.2.1 单相异步电动机的基本工作原理 128

6.2.2 单相异步电动机的启动 129

6.3 测速发电机 130

6.3.1 直流测速发电机 130

6.3.2 交流测速发电机 132

6.4 伺服电动机 134

6.4.1 直流伺服电动机 134

6.4.2 交流伺服电动机 135

6.5 步进电动机 139

6.5.1 结构与基本工作原理 139

6.5.2 运行特性 142

6.5.3 步进电动机的驱动电路 144

6.6 其他驱动和控制微电机 145

6.6.1 自整角机 145

6.6.2 旋转变压器 151

6.6.3 无刷直流电动机 156

思考题与习题 158

第7章 继电器接触器控制 159

7.1 常用低压电器 159

7.1.1 开关电器 159

7.1.2 主令电器 161

7.1.3 熔断器 163

7.1.4 交流接触器 164

7.1.5 继电器 165

7.2 电气原理图的画法规则 167

7.2.1 电气控制系统图中的图形符号和文字符号 167

7.2.2 电气原理图 170

7.2.3 电气元件布置图 171

7.2.4 电气安装接线图 172

7.3 基本控制电路 173

7.3.1 启动、自锁与停止控制电路 173

7.3.2 连续工作与点动控制 173

7.3.3 多点控制 174

7.3.4 联锁控制 174

7.3.5 顺序启动控制 176

7.4 异步电动机的控制 176

7.4.1 异步电动机的启动电路 176

7.4.2 异步电动机的正反转控制电路 181

7.4.3 异步电动机的制动电路 181

7.4.4 双速异步电动机的调速控制 185

7.5 异步电动机的调速 186

7.5.1 电气调速概述 187

7.5.2 交流调速 187

7.5.3 交流电动机的变频调速 189

7.6 控制电路的设计 190

7.6.1 设计的基本原则、内容和程序 190

7.6.2 电力拖动方案确定原则和电动机的选择 191

7.6.3 控制线路的设计及元件选择 192

7.6.4 控制系统的工艺设计 194

7.6.5 控制线路设计举例 195

思考题与习题 200

第8章 可编程控制器 202

8.1 可编程控制器的概述 202

8.1.1 PLC简介 202

8.1.2 PLC发展历史 202

8.1.3 PLC特点 203

8.2 结构和工作原理 204

8.2.1 PLC基本结构 204

8.2.2 PLC各组成部分的功能 204

8.2.3 PLC基本工作原理 207

8.2.4 PLC分类 209

8.2.5 PLC与继电器接触器控制系统及计算机的区别 210

8.2.6 可编程控制器FX/Q系列概述 211

8.3 FX/Q系列编程元件及基本编程语言 213

8.3.1 FX/Q系列PLC中常用的编程器件与编程语言 213

8.3.2 基本逻辑指令 217

8.3.3 绘制梯形图的基本规则 224

8.3.4 顺序步进指令和编程 226

8.3.5 PLC控制系统设计方法 229

思考题与习题 234

第9章 单片微型计算机技术 235

9.1 概述 235

9.1.1 单片机 235

9.1.2 单片机的特点及应用 236

9.1.3 单片机的发展趋势 237

9.2 MCS-51系列单片机内部结构及工作原理 239

9.2.1 MCS-51单片机的内部结构 239

9.2.2 单片机的引脚名称及功能 240

9.2.3 单片机存储器结构 243

9.3 MCS-51单片机指令系统 246

9.3.1 MCS-51单片机指令格式 246

9.3.2 MCS-51单片机寻址方式 247

9.3.3 MCS-51单片机指令系统 250

9.3.4 程序结构及应用举例 260

9.4 MCS-51单片机的定时／计数器 262

9.4.1 定时／计数器0、1结构 262

9.4.2 定时／计数器0、1的工作方式 263

9.4.3 定时器／计数器的应用——毫秒级定时 266

9.5 MCS-51单片机的中断系统 270

9.5.1 中断系统构成 270

9.5.2 中断的控制 271

9.5.3 中断处理过程 273

9.5.4 中断的应用 275

9.6 单片机并行口 278

9.6.1 用8255扩展并行I/O接口 278

9.6.2 单片机应用系统中键盘的设计 284

9.7 串行通信 294

9.7.1 串行通信 294

9.7.2 串行通信接口 296

9.7.3 串行通信的工作方式 298

9.7.4 串行通信技术应用 301

9.8 单片机应用系统设计 302

9.8.1 单片机应用系统的设计过程 302

9.8.2 单片机应用系统的开发工具 303

9.8.3 单片机在电动执行器的控制器中应用 303

思考题与习题 306

第10章 机电系统实例分析、设计与应用 308

10.1 同步控制系统（速度控制）数学模型和动态性能分析 308

10.1.1 问题的描述与要求 308

10.1.2 系统运行分析 309

10.1.3 电路的选择与传递函数的建立 309

10.1.4 系统校正 314

10.1.5 主要程序代码（见附录1（源代码）） 322

10.2 无线通信的电机系统同步或随动控制 322

10.2.1 问题描述 322

10.2.2 系统方案设计 323

10.2.3 硬件设计 323

10.2.4 软件设计 327

10.2.5 实物图 330

10.2.6 主要程序代码（见附录1（源代码）） 330

10.2.7 原理图、PCB图（见附录2（工作原理图、PCB图）） 330

10.3 三坐标控制平台 330

10.3.1 系统总体设计思路 330

10.3.2 系统硬件 331

10.3.3 系统软件 336

10.3.4 主要程序代码（见附录1（源代码）） 338

10.3.5 原理图、PCB图（见附录2（工作原理图、PCB图）） 338

附录1 339

附录2 362

参考文献 367