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第1章 绪论 1

1.1机械电子工程概述 1

1.2机械电子工程的关键技术 2

1.3机械电子工程的总体设计思想 3

1.4机械电子工程的发展趋势 4

习题 6

第2章 机电系统测试技术 7

2.1传感与测试技术基础 7

2.1.1传感器的基本构成 7

2.1.2传感器的静态数学模型及其静态特性指标 8

2.1.3传感器的选用 13

2.2位移量的检测 14

2.2.1光栅传感器 15

2.2.2绝对码编码器 18

2.2.3增量码编码器 21

2.3力学量的检测 23

2.3.1应变式多维测力弹性体 23

2.3.2扭矩传感器 28

2.4机器视觉检测 30

2.5触觉检测 35

2.5.1指端应变式触觉传感器 35

2.5.2多功能触觉传感器 37

2.5.3 PVDF触觉传感器 40

2.6机电测试新技术 42

2.6.1现代机电测试系统的发展趋势 42

2.6.2现场总线系统 43

2.6.3虚拟仪器技术 46

2.6.4多传感器数据融合 47

习题 48

第3章 机电系统的计算机控制 49

3.1计算机控制技术基础 49

3.1.1计算机控制系统的组成 49

3.1.2计算机控制系统的分类 50

3.1.3计算机控制系统举例 53

3.2机电系统常用控制器 53

3.2.1工控机 53

3.2.2 PLC 57

3.2.3单片机 58

3.3 PLC原理及应用 61

3.3.1 PLC结构 61

3.3.2 PLC的工作原理 64

3.3.3 PLC应用 65

3.4 PMAC原理及应用 68

3.4.1 PMAC的组成及性能 68

3.4.2 PMAC分类 70

3.4.3 PMAC的附件 72

3.4.4 PMAC卡的典型应用 74

3.5基于DSP的运动控制 76

3.5.1运动控制概述 76

3.5.2 DSP运动控制卡 76

3.5.3 DSP运动控制实例 78

习题 80

第4章 机电系统的控制策略 81

4.1测量数据的预处理 81

4.1.1数字滤波 81

4.1.2线性化处理 84

4.1.3标度变换 87

4.2 PID控制算法 88

4.2.1 PID控制原理 88

4.2.2标准PID算法的改进 93

4.2.3数字PID参数的选择 96

4.3模糊控制 100

4.3.1模糊控制的定义及特点 100

4.3.2模糊控制系统的组成 101

4.3.3模糊控制系统的基本原理 103

4.3.4模糊控制的应用实例 111

4.4其他先进控制方法 119

4.4.1智能控制 120

4.4.2自适应控制 121

4.4.3模型预测控制和广义预测控制 123

4.4.4神经控制 127

习题 128

第5章 机电系统传动与控制 129

5.1直流电动机特性及其控制 129

5.1.1直流电动机的基本结构和工作原理 129

5.1.2电枢电动势和电磁转矩 130

5.1.3直流电动机的工作特性 132

5.1.4直流电动机的速度控制 132

5.2交流电动机特性及其控制 135

5.2.1三相异步电动机的基本结构和工作原理 135

5.2.2旋转磁场和电路分析 136

5.2.3三相异步电动机的工作特性 139

5.2.4三相异步电动机的速度控制 140

5.3步进电机特性及其控制 144

5.3.1步进电动机的典型结构和工作原理 144

5.3.2通电方式与电动机转速 145

5.3.3反应式步进电动机的运行特性 146

5.3.4步进电动机的控制 149

5.4伺服电机原理及控制 153

5.4.1伺服电机结构及原理 154

5.4.2典型伺服控制系统 156

5.5机电传动与控制综合应用 158

习题 163

第6章 机电系统的集成 164

6.1模块之间的级联设计 164

6.1.1电气性能的相互匹配 164

6.1.2信号耦合 165

6.1.3时序配合 166

6.1.4电平转换接口 166

6.2机电系统的电磁兼容 171

6.2.1接地技术 172

6.2.2屏蔽技术 176

6.2.3共模干扰的抑制 177

6.2.4差模干扰的抑制 181

6.2.5供电系统抗干扰 182

6.2.6印制电路板的抗干扰 183

6.3软件抗干扰技术 186

6.3.1软件冗余技术 186

6.3.2软件陷阱技术 188

6.3.3“看门狗”，技术 190

习题 193

第7章 机电系统应用实例 194

7.1自动导引搬运车（AGV） 194

7.1.1 AGV概述 194

7.1.2 AGV的主要功能模块 196

7.1.3 AGV的导航/导向技术 198

7.1.4 AGV的控制系统 203

7.2汽车ABS系统 206

7.2.1汽车ABS系统概述 206

7.2.2 ABS系统的工作原理 207

7.2.3汽车ABS系统的组成 208

7.2.4 ABS系统的分类 211

习题 212

参考文献 213