机械电子学

前言第1章 绪论1.1 机械电子学概述1.1.1 机械电子学与机电一体化1.1.2 机械电子学研究的主要内容1.2 机械电子学的应用与发展1.2.1 机械电子学的典型应用1.2.2 机械电子学的发展前景1.3 以微处理器为基础的机械电子产品设计1.3.1 如何开发机械电子产品1.3.2 利用机械电子学进行机电产品系统设计1.3.3 机电系统的数字化1.4 设计实例——MIT两轮自平衡机器人1.4.1 两轮自平衡机器人的工作原理1.4.2 两轮自平衡机器人的外观和结构1.4.3 两轮自平衡机器人的主要设计步骤参考文献第2章 微处理器及系统和软件2.1 微处理器2.1.1 微处理器的内部组成及相关名词解释2.1.2 嵌入式微处理器2.1.3 微控制器2.1.4 数字信号处理器2.1.5 片上系统2.1.6 可编程逻辑器件2.1.7 微处理器编程语言2.2 PLC2.2.1 PLC的定义和特点2.2.2 PLC的基本结构和工作原理2.2.3 PLC的编程语言2.2.4 PLC控制系统的设计步骤2.3 工业控制计算机2.3.1 工业控制计算机的概念与特点2.3.2 工业控制计算机系统的硬件组成2.3.3 工业控制计算机系统的软件2.4 计算机数控系统2.4.1 计算机数控系统的概念与组成2.4.2 计算机数控系统的软、硬件结构2.5 MIT两轮自平衡机器人的微处理器参考文献第3章 数字式测量与传感器3.1 数字式测量系统的结构与特性3.1.1 数字式测量系统的结构3.1.2 数字式测量的特点与特性3.1.3 数字式测量中的几个重要概念3.2 机械装置中的常用数字传感器3.2.1 光栅传感器3.2.2 激光传感器3.2.3 容栅传感器3.2.4 编码器3.2.5 其他常用传感器3.3 微机电系统传感器3.3.1 MEMS传感器的原理及特点3.3.2 微型力/力矩传感器3.3.3 微型压力传感器3.3.4 微型陀螺3.3.5 微型加速度计3.3.6 其他常见MEMS传感器3.4 图像传感器3.4.1 CCD与CMOS图像传感器3.4.2 线阵CCD测量系统的应用3.4.3 图像识别及其应用3.5 MIT两轮自平衡机器人中应用的传感器参考文献第4章 信号的调节与数字化变换4.1 前向通道中的信号与特点4.1.1 前向通道的特点4.1.2 前向通道中的信号与结构4.2 模拟信号的调节和数字化变换4.2.1 信号的分离4.2.2 信号的放大4.2.3 模拟信号的数字化变换4.2.4 信号的细分4.3 光电隔离和信号传输4.3.1 信号的光电隔离4.3.2 电源隔离4.4 数字信号的处理和分析基础4.4.1 傅里叶变换与Z变换4.4.2 数字滤波器4.4.3 频谱分析4.5 后向通道的信号与特点4.5.1 后向通道的特点4.5.2 后向通道的信号与结构4.5.3 后向通道的功率驱动4.6 MIT两轮自平衡机器人的传感器和信号处理4.6.1 传感器的信号输入4.6.2 倾斜角计算原理4.6.3 信号滤波参考文献第5章 伺服执行器与数字执行器5.1 执行机构概述5.1.1 执行机构的性能要求5.1.2 执行机构的种类及原理5.2 直流电动机和交流电动机5.2.1 直流电动机5.2.2 交流电动机5.3 伺服执行器5.3.1 步进电动机5.3.2 直流伺服电动机5.3.3 交流伺服电动机5.4 数字执行器5.4.1 直线电动机5.4.2 数字液压缸5.5 MIT两轮自平衡机器人中的执行电动机和调速方式参考文献第6章 总线、接口与通信6.1 数字电路片间总线6.1.1 I2C总线6.1.2 SPI总线6.2 串行通信总线与接口6.2.1 串行通信总线简介6.2.2 RS?232C总线6.2.3 RS?422与RS?485总线6.2.4 通用串行总线6.3 工业现场总线6.3.1 CAN总线与接口通信技术6.3.2 PROFIBUS总线与接口通信6.3.3 工业以太网6.4 工业无线通信6.4.1 无线短程网6.4.2 无线局域网6.5 MIT两轮自平衡机器人中的总线和通信参考文献第7章 数字控制系统与模型设计7.1 数字控制系统的组成7.1.1 硬件部分7.1.2 软件部分7.2 数字控制系统的分类及特点7.2.1 按控制方式分7.2.2 按系统的功能分7.3 数字控制系统的模型设计7.3.1 数字控制系统的数学描述7.3.2 数字控制系统的模拟化设计7.3.3 数字控制系统的离散化设计方法7.3.4 数字PID控制器设计7.4 智能控制基础7.4.1 模糊控制7.4.2 人工神经网络7.4.3 专家系统7.5 MIT两轮自平衡机器人的平衡算法参考文献

《机械电子学：机电一体化系统中的数字化检测与控制/普通高等教育机电类规划教材》内容包含了机械电子学的总体理论、设计方法和应用，以数字传感器、前向通道、微处理系统及软件、后向通道、执行机构、接口与通信等为主要结构进行了详细论述，并着重于数字化装置和系统进行了深入讲解和分析。本书以智能机械为应用基础，紧密结合和归纳了国内外最新文献和实例，梳理了机械电子学、机电一体化等学科之间的关系，以美国MIT两轮自平衡机器人的系统方案、数学模型、机电结构、元件选用和控制软件设计的详细实例作为典型智能机电产品范例，贯穿全书。