機電一體化系統設計

機電一體化系統設計第二版李穎卓張波王茁主編本書系統地介紹了機電一體化系統設計的有關理論。內容包括：機電一體化產品的設計、機電一體化系統中的機械傳動與液壓氣動執行裝置、伺服傳動技術、計算機技術、感測器技術及應用、機電一體化系統控制方法等，最後通過典型的機電一體化產品的實例，進一步闡述了機電一體化系統設計的分析與綜合。

本書可作為機械設計製造及自動化專業機電方向、數控方向的本科生教材，也可供高專、高職、成教等相關專業選用，還可供從事機電一體化產品設計、製造的工程技術人員參考。

1緒論1

11機電一體化基本概念1

111機電一體化定義1

112機電一體化系統的基本結構要素1

113機電一體化相關技術2

114機電一體化的技術、經濟和社會效益4

12機電一體化技術與現代製造業6

13機電一體化技術發展趨勢6

習題與思考題7

2機電一體化系統的設計與評價8

21現代系統設計的特徵8

22系統設計的評價分析方法9

221技術經濟性分析10

222可靠性分析10

223其他系統評價分析13

23機電一體化產品設計與工程路線14

231基本設計和工程路線14

232市場調查與預測14

233構思比較與方案評價16

234詳細設計17

235系統設計中的質量控制17

236製造工程質量管理18

24機電一體化系統主要技術參數與技術指標19

25制定機電一體化系統總體方案的一般步驟20

26典型機電一體化產品設計開發的工程路線21

261工業機器人的設計與開發21

262家用電器的設計與開發23

習題與思考題25

3機電一體化系統中的機械傳動與液壓氣動執行裝置26

31機械傳動系統26

311機械傳動系統的數學模型26

312機械傳動系統的特性29

313機械傳動裝置34

32液壓與氣壓執行裝置43

321液壓執行裝置43

322氣動執行裝置46

33機械傳動與液壓氣動執行裝置的應用實例50

331基於液壓驅動的6自由度並聯機構50

332工件輸送系統51

習題與思考題52

4感測技術及應用53

41感測器技術基礎53

411感測器的組成53

412感測器的分類54

413感測器的基本特性56

414感測器的主要性能指標59

415感測器的輸入、輸出特性和對環境的要求59

416感測器的標定與校準60

42常用感測器及應用61

421電阻式感測器61

422電容式感測器67

423電感式感測器70

424磁電式感測器73

425壓電式感測器76

426光電式感測器79

427熱電式感測器83

428其他感測器84

43感測器的選用85

44基於感測器的計算機檢測系統及應用實例86

441基於感測器的計算機檢測系統的基本組成86

442地下穿孔機器人氣動衝擊頭性能測試系統88

習題與思考題91

5機電一體化中的伺服傳動技術92

51概述92

511伺服系統的結構組成及分類92

512伺服電動機93

513電力電子技術簡介95

52直流伺服系統及應用98

521直流伺服系統結構和原理98

522直流伺服系統的穩態誤差分析107

523直流伺服系統的動態校正108

53交流伺服系統及應用112

531非同步型交流電動機的變頻調速的基本原理及特性112

532非同步電動機變頻調速系統113

54步進電動機的驅動和控制116

541步進電動機116

542環形分配器117

543功率驅動器119

544提高系統精度的措施120

55電液伺服系統121

551電液位置伺服控制系統121

552電液速度伺服控制系統124

553電液力控制系統125

習題與思考題126

6機電一體化中的計算機技術127

61工業控制機127

611工業控制機的組成127

612工業控制機的分類128

613工業標準匯流排132

62單片機在機電一體化產品中的應用136

621MCS51單片機組成控制系統136

622單片機控制系統信息輸入通道設計137

623單片機控制系統功率驅動介面設計139

624單片機控制系統人機界面設計142

625單片機應用系統設計144

626單片機應用系統實例145

63可編程邏輯控制器（PLC）及其應用152

631PLC的結構152

632PLC的工作原理155

633PLC控制系統的設計方法和步驟155

634PLC應用實例156

64計算機介面技術161

641并行輸入/輸出介面162

642數/模（D/A）轉換介面166

643模/數（A/D）轉換介面168

習題與思考題170

7機電一體化系統控制方法172

71機電一體化系統的數學模型172

711數學模型的類型172

712建立數學模型的步驟和方法172

713被控對象模型的辨識173

72PID控制181

721常規的PID控制181

722數字PID的改進演演算法184

723數字PID參數整定190

73常見複雜控制192

731串級控制應用實例193

732比值控制應用實例196

733前饋控制系統應用實例200

734自適應控制應用實例202

74模糊控制205

741模糊控制系統的組成及基本原理205

742模糊控制器的設計及應用209

75神經網路控制210

751神經細胞的基本結構210

752神經元的基本結構211

753神經網路模型212

754神經網路的學習212

755誤差反向傳播網路及其學習213

756神經網路的特點和局限性214

習題與思考題215

8典型機電一體化系統設計分析與綜合216

81工業機器人216

811工業機器人的定義與發展216

812工業機器人的構成217

813典型的工業機器人——噴漆機器人218

82工藝裝備——升降器智能檢測裝置222

821升降器智能檢測裝置設計要求222

822機械本體設計與原理223

823控制系統設計與原理226

83家用電器——洗衣機228

831全自動洗衣機單片機控制系統結構229

832模糊全自動洗衣機的控制軟體230

833洗衣機物理量檢測232

84特種機器人——地下穿孔機器人234

841地下穿孔機器人的總體構成及作業流程234

842地下穿孔機器人運動學分析237

843地下穿孔機器人本體設計240

844地下穿孔機器人氣壓傳動系統244

845地下穿孔機器人控制系統244

85數控機床252

851CNC機床分類253

852CNC加工中心（MC）254

86機電一體化系統設計與綜合258

861執行機構與驅動元件258

862驅動方式與感測器261

863控制方式與計算機263

864系統與工作環境266

習題與思考題267

參考文獻269