机电一体化系统设计与应用

第1章机电一体化技术概论

1．1机电一体化的基本概念及发展状况

1．1．1机电一体化概念

1．1．2机电一体化的现状

1．1．3机电一体化的发展前景

1．2机电一体化系统的基本构成

1．3机电一体化产品的分类

1．4机电一体化的特点

1．5机电一体化的理论基础与关键技术

1．5．1理论基础

1．5．2关键技术

1．5．3机电一体化技术与其他技术的区别

思考练习题

第2章机械系统设计

2．1概述

2．1．1机械系统的定义

2．1．2机电一体化对机械系统的基本要求

2．2传动机构设计

2．2．1齿轮传动机构

2．2．2滚珠丝杠传动机构

2．2．3同步带传动机构

2．3导向机构设计

2．3．1滑动导轨设计

2．3．2滚动导轨设计

2．3．3静压导轨设计

2．3．4并联导向结构

2．4执行机构设计

2．4．1电动执行机构

2．4．2气动执行机构

2．4．3液动执行机构

思考练习题

第3章伺服系统设计

3．1概述

3．1．1伺服系统常用的控制方式

3．1．2检测信号及反馈比较方式

3．2伺服系统中的执行元件

3．2．1步进电机

3．2．2交流伺服电机

3．2．3直流伺服电机

3．2．4直线电动机

3．3执行元件的控制与驱动

3．3．1步进电机的驱动功率放大器

3．3．2交流伺服电机驱动

3．4伺服系统的开环控制和闭环控制

3．4．1开环伺服系统

3．4．2闭环伺服系统

思考练习题

第4章机电一体化检测系统

4．1概述

4．1．1检测系统的组成

4．1．2信号的传输与处理

4．2模拟式和数字式传感器信号的检测

4．2．1模拟式传感器

4．2．2模拟式传感器信号的处理

4．2．3数字式传感器信号的处理

4．3检测信号的采集与处理

4．3．1传感器信号的采样，保持

4．3．2多通道模拟信号输入

4．3．3传感器非线性补偿处理

4．3．4信号变换

4．3．5干扰的抑制技术

4．4计算机检测控制系统

4．4．1计算机控制系统的组成

4．4．2计算机在控制中的应用方式

4．4．3典型的机电一体化计算机控制系统

思考练习题

第5章机电一体化系统的控制方法

5．1数字PID控制

5．1．1模拟PID控制

5．1．2数字PID算法

5．1．3数字PID控制的改进算法

5．1．4数字PID控制器的参数整定

5．2常见复杂控制

5．2．1串级控制

5．2．2比值控制

5．2．3前馈控制系统

5．2．4自适应控制

5．3模糊控制

5．3．1模糊控制系统的基本原理及组成结构

5．3．2模糊控制器的数据库

5．3．3模糊控制规则库

5．3．4推理决策逻辑

5．3．5模糊控制系统的控制过程

5．3．6模糊控制器的设计及应用

思考练习题

第6章机电一体化系统的总体设计

6．1概述

6．2机电一体化系统的产品规划

6．2．1市场调查

6．2．2市场预测

6．2．3产品构思

6．3机电一体化系统的概念设计

6．3．1设计任务的抽象化

6．3．2功能结构分析

6．3．3建立功能结构图

6．3．4选择系统原理方案

6．4机电一体化系统的接口设计

6．4．1接口的功能与分类

6．4．2人机接口设计

6．4．3机电接口设计

6．5机电一体化系统的造型与环境设计

6．5．1艺术造型设计

6．5．2环境设计

6．6机电一体化系统的评价与决策

6．7机电一体化系统的试制与调试

6．8机电一体化系统的现代设计方法

6．8．1计算机辅助设计与并行工程

6．8．2虚拟产品设计

6．8．3快速响应设计

6．8．4反求设计

6．8．5网络上的合作设计

思考练习题

第7章机电一体化系统的典型应用案例分析

7．1液压挖掘机的机电液控制系统

7．1．1液压挖掘机主要结构及机电液控制形式

7．1．2液压挖掘机的控制系统

7．1．3DH280挖掘机的电子控制系统

7．2装载机工作装置控制系统

7．2．1装载机工作装置类型及结构

7．2．2装载机工作装置控制系统

7．3机电伺服数控雕刻机系统的设计与实现

7．3．1系统硬件组成

7．3．2系统软件组成

7．3．3系统主回路接线

7.3．4数控雕刻机系统软件操作使用

参考文献

　　机电一体化是机械技术与微电子技术有机结合的产物。本书系统阐述了构成机电一体化技术的主要内容，共分7章，包括：机电一体化技术概论：机械系统设计：伺服系统设计；机电一体化检测系统；机电一体化系统的控制方法；机电一体化系统的总体设计；机电一体化系统设计案例等内容。书中列举并剖析了一定数量的机电一体化技术的应用和设计实例，使读者能快速掌握机电一体化系统的设计思路与设计方法。本书简明易懂、实用性强，可作为大专院校机电类专业机电一体化方向的教材，也可供从事机电一体化设计、制造的工程技术人员参考。　　本书涉及机电一体化系统、伺服运动控制、数控加工等内容，是机械设计制造及自动化、电气自动化及自动化专业的专业基础课。教材编写过程中，注重精炼、概括原设置过窄的专业课，将原来数门课程教材的主要内容与基本概念、基本理论和基本方法重新组编，既对以往的教材有一定的继承性，又体现先进制造技术和机电一体化技术的发展和专业培养的要求。同时给出了大量生产实践中机电一体化系统的应用实例。本书对相关内容进行了必要的整合和梳理，尽量避免讲授内容的重复,考虑到学生后续选学模块不同，对涉及专业模块的基本知识，也作了简单的介绍。对于培养学生动手能力和工程技术人员的培训也具有特别重要的意义。