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第一章 绪论1

第一节 机械电子学的概念1

一、机械电子学的定义1

二、机械电子学的研究内容2

三、机械电子学的特点和范畴3

第二节 机电一体化系统的功能构成和组成要素4

一、机电一体化系统的功能构成4

二、机电一体化系统的组成要素6

第三节 机械电子学的共性关键技术6

一、机械技术6

二、计算机与信息处理技术6

三、检测与传感技术7

四、自动控制技术7

五、伺服驱动技术7

六、系统总体技术7

第四节 机械电子学的应用与发展前景7

一、机电一体化的效益与应用7

二、机械电子学的发展前景9

习题与思考题11

第二章 机电一体化系统中的计算机12

第一节 概述12

第二节 单片机12

一、单片机的结构特点13

二、常用单片机及其性能14

三、单片机的系统扩展14

四、单片机的应用15

第三节 工业控制计算机16

一、总线式工控机的结构和特点16

二、STD总线概述17

三、STD总线工业控制计算机19

四、STD总线工控机的功能模块19

第四节 可编程控制器(PLC)20

一、可编程控制器的定义和特点20

二、PLC的基本结构和工作原理21

三、PLC的编程语言23

四、PLC控制系统的设计步骤25

习题与思考题26

第三章 传感器与检测系统27

第一节 概述27

一、检测系统的功用、组成及基本要求27

二、传感器的分类与选用28

三、检测系统设计的任务、方法和步骤29

第二节 常用的传感器及其检测系统30

一、旋转变压器检测系统30

二、感应同步器检测系统32

三、测速发电机检测系统35

四、光栅检测系统37

五、磁栅检测系统40

六、编码器检测系统42

第三节 检测信号的采集与处理45

一、检测系统的典型组成45

二、模拟量的转换输入49

三、数字信号的预处理52

习题与思考题55

第四章 伺服驱动及其控制56

第一节 概述56

一、伺服驱动系统的一般组成56

二、伺服驱动系统的分类56

三、机电系统对伺服系统的要求58

四、伺服系统的三种基本组成形式58

第二节 步进式伺服驱动系统58

一、步进电机58

二、步进电机的开环控制64

三、步进电机的闭环控制69

第三节 直流伺服驱动系统70

一、直流伺服电机特性和调速原理70

二、直流电机的驱动调速方法71

三、直流伺服系统的组成76

第四节 交流伺服驱动系统80

一、交流伺服电机特点及其调速方法80

二、变频器调速装置(VFD)81

三、交流伺服系统组成85

四、交流伺服电机的矢量控制及应用实例87

第五节 其它伺服驱动系统89

一、直接驱动(DD)伺服系统89

二、微进给装置95

第六节 伺服系统的动力方法设计100

一、惯量匹配100

二、容量匹配103

三、速度匹配105

四、伺服电机的选择实例106

习题与思考题109

第五章 运动控制111

第一节 概述111

一、控制系统在机电一体化系统中的地位111

二、自动控制技术概述111

三、机电一体化系统中的基本控制类型113

第二节 轨迹控制114

一、轨迹控制的原理114

二、插补的原理、分类和基本要求114

三、脉冲增量插补115

四、数字增量插补128

第三节 动作控制135

一、动态性能指标136

二、系统动态设计的工程设计方法138

第四节 计算机控制系统146

一、计算机控制技术的基本概念146

二、模拟装置的数字化方法148

三、计算机控制系统中的数字控制器150

四、计算机控制系统的设计方法154

第五节 顺序控制156

一、开关表法156

二、状态图法158

习题与思考题159

第六章 机械结构161

第一节 概述161

第二节 机械结构因素对伺服系统性能的影响161

一、摩擦的影响161

二、传动间隙的影响164

三、结构弹性变形的影响166

四、质量与转动惯量的影响167

第三节 机电一体化系统常用机械零部件168

一、机械传动部件168

二、导轨179

三、支承件182

习题与思考题186

第七章 系统总体技术187

第一节 机电一体化系统的接口187

一、接口的定义和分类187

二、电气接口188

第二节 机电一体化系统的精度设计194

一、精度设计中的基本概念194

二、机电一体化系统的精度分配195

三、误差的综合197

四、实例：数控机床的精度分析200

第三节 机电一体化系统的可靠性设计201

一、机电一体化系统的可靠性描述201

二、机电一体化系统常见的故障类型204

三、机电一体化系统的干扰抑制与防护207

四、机电一体化系统的故障诊断与容错技术210

习题与思考题213

第八章 机电一体化系统设计方法和实例214

第一节 机电一体化系统设计方法214

一、系统设计的评价与分析方法214

二、机电有机结合的方法215

三、机电一体化产品设计的工程路线215

第二节 CNC机床219

一、CNC机床的组成与分类220

二、CNC系统的软件结构222

三、有关数控机床的规定223

四、YH—T1教学型数控车床介绍及编程举例226

第三节 BDJP—Ⅰ型机器人232

一、主要技术参数232

二、机器人本体结构233

三、检测、控制及驱动系统233

四、控制算法简介235

第四节 LQ—1600K汉字打印机237

一、系统构成和功能237

二、系统工作原理237

三、控制软件241

第五节 活塞外轮廓测量仪243

一、概述243

二、系统原理与构成243

三、系统硬件介绍244

四、软件介绍246

第六节 防空导弹发射装置的数字伺服系统248

一、防空导弹发射装置伺服系统的功能248

二、发射装置伺服系统的组成248

三、数字伺服系统的工作原理250

习题与思考题251

参考文献252