机械电子工程原理与系统设计

第1章绪论

1.1机械电子工程概述

1.2机械电子工程的关键技术

1.3机械电子工程的总体设计思想

1.4机械电子工程的发展趋势

习题

第2章机电系统测试技术

2.1传感与测试技术基础

2.1.1传感器的基本构成

2.1.2传感器的静态数学模型及其静态特性指标

2.1.3传感器的选用

2.2位移量的检测

2.2.1光栅传感器

2.2.2绝对码编码器

2.2.3增量码编码器

2.3力学量的检测

2.3.1应变式多维测力弹性体

2.3.2扭矩传感器

2.4机器视觉检测

2.5触觉检测

2.5.1指端应变式触觉传感器

2.5.2多功能触觉传感器

2.5.3PVDF触觉传感器

2.6机电测试新技术

2.6.1现代机电测试系统的发展趋势

2.6.2现场总线系统

2.6.3虚拟仪器技术

2.6.4多传感器数据融合

习题

第3章机电系统的计算机控制

3.1计算机控制技术基础

3.1.1计算机控制系统的组成

3.1.2计算机控制系统的分类

3.1.3计算机控制系统举例

3.2机电系统常用控制器

3.2.1工控机

3.2.2PLC

3.2.3单片机

3.3PLC原理及应用

3.3.1PLC结构

3.3.2PLC的工作原理

3.3.3PLC应用

3.4PMAC原理及应用

3.4.1PMAC的组成及性能

3.4.2PMAC分类

3.4.3PMAC的附件

3.4.4PMAC卡的典型应用

3.5基于DSP的运动控制

3.5.1运动控制概述

3.5.2DSP运动控制卡

3.5.3DSP运动控制实例

习题

第4章机电系统的控制策略

4.1测量数据的预处理

4.1.1数字滤波

4.1.2线性化处理

4.1.3标度变换

4.2PID控制算法

4.2.1PID控制原理

4.2.2标准PID算法的改进

4.2.3数字PID参数的选择

4.3模糊控制

4.3.1模糊控制的定义及特点

4.3.2模糊控制系统的组成

4.3.3模糊控制系统的基本原理

4.3.4模糊控制的应用实例

4.4其他先进控制方法

4.4.1智能控制

4.4.2自适应控制

4.4.3模型预测控制和广义预测控制

4.4.4神经控制

习题

第5章机电系统传动与控制

5.1直流电动机特性及其控制

5.1.1直流电动机的基本结构和工作原理

5.1.2电枢电动势和电磁转矩

5.1.3直流电动机的工作特性

5.1.4直流电动机的速度控制

5.2交流电动机特性及其控制

5.2.1三相异步电动机的基本结构和工作原理

5.2.2旋转磁场和电路分析

5.2.3三相异步电动机的工作特性

5.2.4三相异步电动机的速度控制

5.3步进电机特性及其控制

5.3.1步进电动机的典型结构和工作原理

5.3.2通电方式与电动机转速

5.3.3反应式步进电动机的运行特性

5.3.4步进电动机的控制

5.4伺服电机原理及控制

5.4.1伺服电机结构及原理

5.4.2典型伺服控制系统

5.5机电传动与控制综合应用

习题

第6章机电系统的集成

6.1模块之间的级联设计

6.1.1电气性能的相互匹配

6.1.2信号耦合

6.1.3时序配合

6.1.4电平转换接口

6.2机电系统的电磁兼容

6.2.1接地技术

6.2.2屏蔽技术

6.2.3共模干扰的抑制

6.2.4差模干扰的抑制

6.2.5供电系统抗干扰

6.2.6印制电路板的抗干扰

6.3软件抗干扰技术

6.3.1软件冗余技术

6.3.2软件陷阱技术

6.3.3“看门狗”技术

习题

第7章机电系统应用实例

7.1自动导引搬运车（AGV）

7.1.1AGv概述

7.1.2AGV的主要功能模块

7.1.3ACv的导航／导向技术

7.1.4ACV的控制系统

7.2汽车ABS系统

7.2.1汽车ABS系统概述

7.2.2ABS系统的工作原理

7.2.3汽车ABS系统的组成

7.2.4ABS系统的分类

习题

参考文献

《普通高等学校"十二五"规划教材·普通高等学校研究生系列优秀教材机械电子工程原理与系统设计》在总结多年的教学和科研经验的基础上，科学合理地安排章节内容，在综合机电测试技术、机电系统控制器与控制算法、机电传动与控制技术、机电系统的集成与电磁兼容等专项知识的基础上，立足机械工程学科，重在机电系统集成，将上述知识有机地结合起来，突破单一知识点的束缚，突出系统的综合设计与集成，培养学生在进行系统设计之初就具备机电一体化的设计思想，培养学生的综合应用能力。为此，教材安排了自动导引搬运车AGV、汽车ABS系统两个典型的机电系统的综合设计实例。《普通高等学校"十二五"规划教材·普通高等学校研究生系列优秀教材机械电子工程原理与系统设计》系统地阐述了机械电子工程的基本原理和设计方法，重点介绍机电系统的集成。具体内容包括机电测试技术、机电系统的控制器与控制算法、机电传动与控制技术、机电系统的集成与电磁兼容，并详细介绍了自动导引搬运车AGV、汽车ABS系统两个综合设计实例。《普通高等学校"十二五"规划教材·普通高等学校研究生系列优秀教材机械电子工程原理与系统设计》可作为高等学校机械科学与工程学科的研究生教材，也可作为机械电子工程专业、测控技术与仪器及相关专业高年级的本科生教材，也可供相关工程领域的技术人员阅读。