第一章 机电控制系统的基本概念 1
1-1 自动控制系统 1
一、系统 1
二、反馈控制原理及反馈控制系统的组成 2
三、基本术语及符号定义 5
1-2 控制系统的分类 6
一、按有无反馈分 6
二、按信号的形式分 6
三、按给定值分 7
四、按控制器的类型分 8
1-3 机电控制系统 8
一、机电一体化系统(或产品)的构成及主要特征 9
二、机电控制系统及其类型 11
思考题与习题 13
第二章 控制系统的数学模型 15
2-1 机电系统数学模型的建立 15
一、线性机械及系统的运动方程 15
二、电路元件及网络的运动方程 18
2-2 传递函数 20
一、拉氏变换 20
二、应用拉氏变换求解微分方程 26
三、传递函数 26
一、比例环节 28
二、积分环节 28
2-3 典型环节的传递函数 28
三、惯性环节 30
四、微分环节 31
五、振荡环节 32
六、延迟环节 33
2-4 方框图及其简化 34
一、方框图表示方法 34
二、方框图的等效变换及化简 35
三、系统框图绘制及简化举例 38
四、闭环系统的传递函数 40
2-5 实验法建立广义对象的数学模型 41
一、阶跃响应实验法 41
二、根据阶跃响应曲线拟合传递函数 42
三、矩形脉冲响应曲线向阶跃响应曲线的转换 44
思考题与习题 44
第三章 控制系统的时域性能指标 47
3-1 控制系统的稳定性 47
一、稳定性的概念 48
二、系统稳定的条件 48
三、劳斯稳定判据 49
3-2 控制系统的稳态误差 53
一、稳态误差的概念 53
二、系统的型别及稳态误差 54
3-3 瞬态响应 56
一、一阶系统的单位阶跃响应 56
二、二阶系统的单位阶跃响应 57
三、欠阻尼二阶系统动态性能与特征参数的关系 60
思考题与习题 63
第四章 控制系统的分析与设计 64
4-1 控制系统的分析 64
一、解析法 64
二、计算机仿真法 65
4-2 PID控制器 68
一、校正方式 69
二、PID控制器 69
4-3 复合控制系统 76
一、采用反馈校正的复合控制 77
二、采用顺馈校正的复合控制 78
4-4 控制系统的设计及参数整定 79
一、控制系统的设计步骤 79
二、有关的设计原则 79
三、控制器参数的整定 82
思考题与习题 85
第五章 微机控制系统 87
5-1 微机控制系统的组成 87
一、硬件 88
二、软件 89
二、直接数字控制系统 90
三、监督控制系统 90
一、操作指导控制系统 90
5-2 微机控制系统的分类 90
四、集散型控制系统 91
5-3 控制微机的类型及选择 91
一、控制微机的类型 92
二、控制微机的选择 95
5-4 输入输出通道 96
一、模拟量输入输出通道 96
二、数字量输入输出通道 103
三、开关量输入输出通道 104
5-5 接口总线 106
一、STD总线 106
二、PC总线 108
三、IEEE-488总线 109
四、RS-232C总线 111
5-6 控制算法 112
一、数字PID的实现 112
二、数字PID控制算法的改进 120
三、数字PID控制中的一些实际问题 124
思考题与习题 127
第六章 微机控制系统的抗干扰措施 128
6-1 干扰源及其对微机控制系统的影响 128
一、干扰源 128
二、干扰作用方式 129
三、干扰对微机控制系统的危害 130
一、供电系统干扰的抑制 131
6-2 硬件抗干扰措施 131
二、输入输出通道的抗干扰措施 132
三、接地系统的抗干扰措施 137
6-3 软件抗干扰措施 140
一、数字滤波 140
二、冗余指令 142
三、软件陷阱技术 143
四、程序运行监视系统 145
思考题与习题 146
一、基本组成和工作原理 147
二、硬件电路设计 147
7-1 单片机温度控制系统 147
第七章 直接数字控制系统实例 147
三、控制程序设计 150
7-2 玻璃配料过程的自动化系统 157
一、配料工艺流程 157
二、电子秤及称量控制原理 158
三、配料过程的自动化系统 159
思考题与习题 161
第八章 巡回检测及智能化仪表 163
8-1 巡回检测系统 163
一、巡回检测原理 163
二、巡回检测系统的硬件 164
三、巡回检测系统的软件 166
一、系统组成及工作原理 170
8-2 单片机多功能转速表 170
二、转速的测量 173
三、串行显示接口及程序 174
四、其它软件的设计 175
思考题与习题 177
第九章 伺服驱动系统 178
9-1 概述 178
一、伺服系统的组成 178
二、对伺服系统的要求 179
三、伺服系统的分类 179
9-2 步进电动机的开环控制系统 182
一、步进电动机的工作原理 182
二、步进电动机控制原理 184
三、步进电动机与单片机的接口电路 186
四、步进电动机控制程序的设计 187
五、步进电动机的变速控制 188
六、步进电动机的专用控制芯片PMM8713(8714、8723) 192
9-3 直流伺服电动机的驱动控制 195
一、宽调速直流伺服电动机 195
二、PWM直流伺服驱动装置的工作原理 196
三、PWM直流伺服控制系统 199
9-4 交流伺服电动机的驱动控制 205
一、交流伺服电动机 205
二、交流伺服电动机的矢量控制 207
三、交流伺服电动机的转差频率控制 208
四、交流伺服电动机的电压—频率控制 211
思考题与习题 214
第十章 顺序控制系统 215
10-1 概述 215
一、顺序控制系统的组成和特点 215
二、顺序控制系统的实现方式 215
10-2 自动剪板机 216
一、自动剪板机的工作原理 216
二、硬件接口电路 217
三、控制软件 220
一、PLC的构成及工作原理 224
10-3 电镀生产线的PLC控制 224
二、电镀生产线工艺及控制要求 225
三、PLC控制的自动电镀生产线设计内容 227
思考题与习题 232
第十一章 数控机床 233
11-1 概述 233
一、数控机床的产生 233
二、CNC机床的组成 235
三、CNC机床的分类 237
11-2 开环数值控制及插补 239
一、开环控制系统的结构 239
二、逐点比较法插补原理 239
三、直线插补程序 245
四、圆弧插补程序 246
11-3 CNC数控系统 247
一、硬件系统 248
二、软件系统 251
三、数控编程介绍 254
11-4 车床的机电一体化改造 257
一、性能及精度选择 257
二、机械传动系统的简化 259
三、进给系统的设计 259
四、单片机数控系统 260
五、主轴交流电动机的变频调速及脉冲发生器 261
思考题与习题 262
第十二章 工业机器人 263
12-1 工业机器人的组成和分类 264
一、工业机器人的组成 265
二、工业机器人的分类 267
三、工业机器人的主要技术参数 270
12-2 示教再现型机器人实例 270
一、机构原理及参数 270
二、控制系统的组成 272
三、控制算法简介 274
四、示教再现过程 276
思考题与习题 277
参考文献 278