第一章 微机电液控制技术概述 1
1．1 微机电液控制技术的形成和发展 1
1．2 微机电液控制系统的构成和特点 2
1．3 微机电液控制系统的分类 4
第二章 微控制器的设计 6
2．1 单片机内部结构 6
一、内部结构和主要特性 6
二、管脚功能 7
三、CPU时序 9
四、存贮器地址分配、特殊功能寄存器、寻址方式和布尔处理器 11
2．2 时钟电路及设计 14
一、HMOS型振荡器电路 15
二、CHMOS型振荡器电路 15
2．3 复位电路及设计 17
一、单片机复位状态 17
二、复位电路及设计 17
2．4 定时器／计时器 18
一、定时器T0和定时器T1 18
二、定时器T2 21
三、定时器的编程 23
2．5 串行口 24
一、串行口控制寄存器 25
二、串行口工作方式 25
三、波特率 28
四、多机通讯 30
2．6 中断 31
一、中断允许寄存器 32
二、中断优先级寄存器 32
三、中断响应 34
2．7 系统扩展 34
一、概述 34
二、地址译码 35
三、总线驱动 36
四、程序存贮器的扩展 39
五、数据存贮器的扩展 40
六、通用I/O口扩展 41
七、键盘接口电路 52
八、显示接口电路 52
九、微型打印机接口电路 58
十、A/D、D/A转换器接口电路 61
2．8 编程技术 65
一、MCS-51系列单片机指令系统 65
二、软件结构 71
三、程序存贮器和数据存贮器规划 73
四、软件可靠性设计 74
五、常用程序设计 74
2．9 开发系统 86
一、SICE-Ⅲ开发系统结构 86
二、SICE-Ⅲ仿真特性 87
三、SICE-Ⅲ软件功能 88
四、EPROM固化/读出器 89
五、SICE-Ⅲ连主机方式的系统组成 90
第三章 电液控制元件 92
3．1 光电隔离 92
3．2 功率放大器 92
一、开关功率放大器 93
二、线性功率放大器 93
3．3 电-机械转换器 98
一、普通电磁铁 99
二、直流/交流伺服电机 99
三、步进电机 101
四、动圈式力马达 104
五、动铁式力距马达 107
六、耐高压直流比例电磁铁 109
七、多层压电晶体驱动器 112
3．4 电液开关阀 117
一、工作原理 117
二、种类和性能 119
三、液压特性和电气特性参数 121
四、型号和主要技术参数 121
3．5 电液伺服阀 122
一、静态特性 123
二、动态特性 125
三、电气特性 126
四、电液伺服阀的选择 127
3．6 电液比例阀 128
一、静态性能指标 129
二、动态性能指标 130
三、电液比例阀的应用 130
3．7 电液数字阀 130
一、工作原理 130
二、性能指标 131
三、应用 132
3．8 电液步进马达和电液步进缸 133
一、电液步进马达特性和选用原则 133
二、电液步进缸特性和应用 135
第四章 传感器与信号检测 136
4．1 传感器概述 136
一、传感器的分类 136
二、传感器的性能指标 136
三、测量电路 138
4．2 位移/角位移信号检测 139
一、电位器对位移/角位移信号的检测 139
二、旋转变压器 139
三、自整角机 141
四、差动变压器和差动式电感位移传感器 141
五、数字式传感器 143
4．3 速度/转速信号检测 144
一、动铁式速度传感器 144
二、动圈式速度传感器 144
三、电涡流式速度传感器 145
四、直流测速发电机 145
五、交流测速发电机 145
4．4 压力信号检测 146
一、利用电阻式压力传感器检测 147
二、利用压电式压力传感器检测 148
三、谐振式数字压力传感器 149
四、压力继电器 151
4．5 流量信号检测 151
一、电磁脉冲式流量传感器 151
二、磁性流体流量计 152
三、超声波流量计 152
4．6 温度信号检测 155
一、热电偶 155
二、热电阻和热敏电阻 156
4．7 浓度信号检测 157
一、超声波浓度传感器 157
二、阻容式浓度传感器 157
4．8 液位信号检测 159
一、概述 159
二、磁性浮子干簧管式液位传感器 161
三、超声波液位传感器 162
四、电容式液位传感器 163
第五章 微机电液控制系统的控制规律 166
5．1 常规控制规律 166
一、PID调节 166
二、串级控制 167
三、前馈控制 167
四、时间最优控制 168
五、预估控制 168
六、解耦控制 169
七、计算指标控制 173
八、选择性控制 173
5．2 模糊控制规律 174
一、模糊控制系统的结构组成 174
二、模糊逻辑分析 176
三、模糊控制器的设计 183
5．3 自适应控制规律 185
一、自适应控制概述 185
二、模型参考自适应控制系统 187
三、在线辨识自适应控制系统 188
第六章 微机电液控制系统的设计与综合 189
6．1 设计内容与步骤 189
6．2 明确系统设计要求 189
一、执行元件和负载条件 189
二、拖动与控制性能 192
三、工作环境与其它要求 192
6．3 拟定拖动控制方案和控制系统原理图 192
一、开环控制和闭环控制 193
二、阀控和泵控 193
三、阀类型选择 193
四、功率放大器型式选择 194
五、传感器类型选择 194
6．4 动力元件及参数选择 194
一、供油压力Ps的确定 194
二、执行元件主要规格尺寸的确定 195
三、电液控制阀空载流量Q0m的确定 195
四、电液控制阀的选择 195
6．5 控制器软硬件设计 196
一、按模拟系统设计方法 196
二、离散设计方法 199
三、状态空间设计方法 202
6．6 验算系统静动态特性 203
一、拖动性能验算 203
二、动态性能验算 203
三、静态性能验算 203
6．7 绘制系统工作图和编制技术文件 203
一、绘制工作图 203
二、编制技术文件 204
第七章 泵站微机监控系统 205
7．1 概述 205
7．2 系统结构 206
7．3 计算机硬件、软件设计 207
一、程序存贮器的扩展 207
二、A/D转换器的扩展 207
三、输入输出口扩展 208
四、显示器扩展 209
五、按键电路扩展 210
六、串行口扩展 211
七、V/F转换器扩展 211
八、软件设计 211
7．4 传感器与信号转换电路 212
一、污染度检测与转换 212
二、浓度检测与转换 212
三、液位和油位检测与转换 212
四、压力信号检测与转换 213
7．5 控制电路与执行元件 213
一、微电机一油泵驱动电路 213
二、电磁阀控制电路 214
三、泵站闭锁控制电路 214
7．6 防爆设计 215
一、引用标准 215
二、防爆类型 216
三、隔爆电气设计 216
四、本安电路设计 216
7．7 试验 217
一、数据传输与联网通讯试验 217
二、污染度测试 219
三、浓度测试 220
四、液位和油位测试 220
7．8 结论 220
第八章 泵控马达装置微机电液控制系统 221
8．1 概述 221
8．2 系统原理 223
8．3 系统模型及其辨识试验 223
一、电液伺服阀传递函数Gv(S) 223
二、阀控油缸系统数学模型 224
三、泵控马达系统数学模型 226
8．4 模拟计算机对采煤机实际工况的模拟 229
一、采煤机牵引部泵控马达系统的负载特性 229
二、模拟计算机对负载特性方程的模拟 229
三、负载扭距的模拟 230
四、采煤机功率模拟 230
五、摩擦力模拟 230
8．5 压力信号实时处理 231
一、超压保护 231
二、牵引部泵控马达装置液压恒功率控制 231
三、动压反馈 231
8．6 采样周期选取和稳定性分析 233
一、动压反馈环节(压力控制回路)采样周期Tp 233
二、牵引部泵控马达装置压力控制囚路稳定性分析 233
三、泵控马达装置微机电液控制系统采样周期TN 233
四、泵控马达装置微机电液控制系统稳定性分析 234
8．7 软件设置 235
8．8 泵控马达装置微机电液控制系统试验 236
8．9 结论 236
第九章 分级分布式微机电液控制系统 239
9．1 采煤工作面液压支架控制模型 239
一、按钮型成组控制模型 239
二、自联动型成组控制模型 241
三、手控模型 242
9．2 分级分布式微机电液控制系统总体结构 243
一、主控箱 243
二、通讯站与分机的通讯联络 244
三、液压支架微机电液控制系统 245
四、控制执行系统 246
9．3 结论 246
主要参考文献 248