機(jī)械電子工程原理

機(jī)械電子工程原理第1章

緒論

1．1 機(jī)械電子工程的概念及發(fā)展過程

1．2 機(jī)械電子工程在產(chǎn)品及其設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1．3 機(jī)械電子工程在制造業(yè)中的應(yīng)用

1．4 學(xué)習(xí)機(jī)械電子工程的意義與要求

思考題

第一篇 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動器

機(jī)械電子工程原理第2章

執(zhí)行與驅(qū)動

思考題

機(jī)械電子工程原理第3章

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

3．1 基本概念

3．2 帶輪機(jī)構(gòu)

3．3 鏈輪機(jī)構(gòu)

3．4 齒輪機(jī)構(gòu)

3．5 螺旋機(jī)構(gòu)

3．6 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)

3．7 直線導(dǎo)軌

3．8 連桿機(jī)構(gòu)

3．9 凸輪、棘輪和槽輪

3．10 機(jī)架

3．11 機(jī)構(gòu)的組合

思考題

機(jī)械電子工程原理第4章

電氣執(zhí)行元件

4．1 直流電動機(jī)

4．2 交流異步電動機(jī)

4．3 步進(jìn)電動機(jī)

4．4 直線電動機(jī)

4．5 電力電子器件

思考題

機(jī)械電子工程原理第5章

液壓與氣動執(zhí)行裝置

5．1 能源裝置

5．2 執(zhí)行元件

5．3 控制元件

5．4 輔助元件

5．5 基本回路

思考題

第二篇 測量系統(tǒng)

機(jī)械電子工程原理第6章

測量與感知

6．1 測量系統(tǒng)的基本性能

6．2 測量方法

6．3 測量誤差

6．4 信號處理和信息管理

6．5 測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

思考題

機(jī)械電子工程原理第7章

傳感器與轉(zhuǎn)換器

7．1 概述

7．2 電阻型傳感器

7．3 電容式傳感器

7．4 電感式傳感器

7．5 熱電傳感器

7．6 光電傳感器

7．7 固體傳感器

7．8 壓電傳感器和超聲換能器

7．9 傳感器的線性化

思考題

機(jī)械電子工程原理第8章

信號處理

8．1 運(yùn)算放大器基本電路

8．2 實(shí)用運(yùn)算放大器

8．3 信號隔離

8．4 相敏檢波器和鎖相環(huán)

8．5 多路復(fù)用

8．6 濾波器

8．7 數(shù)字信號的處理和分析

8．8 信號處理技術(shù)的發(fā)展

思考題

機(jī)械電子工程原理第9章

干擾與噪聲

9．1 電磁干擾和噪聲的分類

9．2 干擾的傳播途徑

9．3 干擾對敏感設(shè)備的影響

9．4 干擾的抑制和防護(hù)技術(shù)

9．5 系統(tǒng)內(nèi)部器件產(chǎn)生的干擾及其抑制

9．6 軟件抗干擾技術(shù)

思考題

第三篇 嵌入式控制系統(tǒng)

機(jī)械電子工程原理第10章

機(jī)械電子系統(tǒng)中的微處理器

10．1 嵌入式微處理器系統(tǒng)

10．2 機(jī)械電子系統(tǒng)中微處理器的作用

10．3 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

思考題

機(jī)械電子工程原理第11章

嵌入式微處理器系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

11．1 微處理器與內(nèi)存及I/O接口電路的連接

11．2 微處理器與數(shù)字式外部設(shè)備的接口

11．3 過程通道

11．4 模擬量輸入通道

11．5 D/A轉(zhuǎn)換與A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)

11．6 模擬量輸出通道

思考題

機(jī)械電子工程原理第12章

機(jī)械電子系統(tǒng)的建模

12．1 機(jī)械電子系統(tǒng)的描述方法

12．2 控制對象的數(shù)學(xué)模型

12．3 一、二階線性定常系統(tǒng)的解析建模

12．4 一、二階線性常系數(shù)齊次微分方程的典型形式

12．5 一、二階線性定常系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

12．6 系統(tǒng)的物理仿真

思考題

機(jī)械電子工程原理第13章

機(jī)械電子系統(tǒng)中的微機(jī)控制

13．1 順序控制和數(shù)值控制

13．2 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)

13．3 控制系統(tǒng)的品質(zhì)和性能指標(biāo)

13．4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及PID控制

13．5 PID參數(shù)整定

13．6 PID控制的改進(jìn)

13．7 智能型自適應(yīng)PID控制

13．8 模糊控制器及其特點(diǎn)

13．9 模糊控制器的設(shè)計(jì)

13．10 模糊控制方法在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

思考題

機(jī)械電子工程原理第14章

機(jī)械電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

14．1 控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的分層體系

14．2 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

14．3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

14．4 局域網(wǎng)

14．5 工業(yè)現(xiàn)場中的通信

思考題

機(jī)械電子工程原理第15章

機(jī)械電子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

15．1 機(jī)械電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

15．2 機(jī)械電子系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)

15．3 機(jī)械電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

15．4 機(jī)械電子系統(tǒng)人-機(jī)界面的設(shè)計(jì)

15．5 安全性

思考題

第四篇 系統(tǒng)應(yīng)用

機(jī)械電子工程原理第16章

軟盤驅(qū)動器

16．1 磁頭系統(tǒng)

16．2 主軸系統(tǒng)

16．3 磁頭系統(tǒng)與主軸系統(tǒng)的協(xié)同工作

16．4 磁盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)

16．5 主板

16．6 盤片和盤套

16．7 主要技術(shù)特性

思考題

機(jī)械電子工程原理第17章

關(guān)節(jié)式機(jī)器人設(shè)計(jì)

17．1 關(guān)節(jié)式機(jī)器人簡介

17．2 總體設(shè)計(jì)

17．3 機(jī)器人機(jī)械本體的設(shè)計(jì)

17．4 機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

思考題

機(jī)械電子工程原理第18章

移動式機(jī)器人設(shè)計(jì)

18．1 移動式機(jī)器人簡介

18．2 移動式機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)

18．3 一種瑞土輪式全方位移動機(jī)器人的設(shè)計(jì)

思考題

機(jī)械電子工程原理第19章

移動式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

19．1 計(jì)算機(jī)視覺簡介

19．2 立體視覺概述”

19．3 攝像機(jī)標(biāo)定

19．4 圖像理解

19．5 機(jī)器人視覺導(dǎo)航的應(yīng)用

思考題

機(jī)械電子工程原理第20章

飛行動力訓(xùn)練地面模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

20．1 轉(zhuǎn)速控制簡介

20．2 初步設(shè)計(jì)

20．3 具體設(shè)計(jì)

思考題

參考文獻(xiàn)

……

《機(jī)械電子工程原理》為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。《機(jī)械電子工程原理》論述了機(jī)械電子工程的基本原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。《機(jī)械電子工程原理》是普通高等學(xué)校機(jī)電工程或機(jī)電一體化專業(yè)的高年級本科生或碩士研究生教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀。

在第一篇執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動器中，介紹了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用，以及電氣、液壓和氣動等驅(qū)動方式；在第二篇測量系統(tǒng)中，講述了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的獲取、處理和干擾抑制問題；在第三篇嵌入式控制系統(tǒng)中，講述了接口、通道和控制策略的設(shè)計(jì)，并介紹了機(jī)電系統(tǒng)監(jiān)控的基本內(nèi)容，此外，還涉及機(jī)械電子系統(tǒng)中機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和人機(jī)界面設(shè)計(jì)的原則；在第四篇系統(tǒng)應(yīng)用中，介紹了幾種典型的機(jī)械電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例?！稒C(jī)械電子工程原理》從機(jī)械電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，著眼于物質(zhì)、能量和信息，闡述了機(jī)電系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)、驅(qū)動與控制的相關(guān)內(nèi)容，最后還給出了若干個(gè)機(jī)電系統(tǒng)案例剖析。

機(jī)械電子工程學(xué)科于1998年獲得博士學(xué)位授予權(quán)。同時(shí)授予山西省機(jī)械電子工程重點(diǎn)學(xué)科。1999年由山西省經(jīng)貿(mào)委、計(jì)委、財(cái)政廳、教育廳、科技廳批準(zhǔn)建立山西省機(jī)械電子工程技術(shù)研究中心，2003年獲機(jī)械工程博士后流動站，2005年以機(jī)械電子工程學(xué)科為龍頭，獲得機(jī)械工程學(xué)科一級博士點(diǎn)學(xué)位授予權(quán)。2006年4月共建教育部“新型傳感器與智能控制”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2007年6月共建山西省“新型傳感器與智能控制”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。近年來，該學(xué)科還是國家“211”工程建設(shè)項(xiàng)目一期、二期、三期子項(xiàng)目建設(shè)單位，在建設(shè)期間，取得了一系列重要的標(biāo)志性成果，均以優(yōu)異成績通過驗(yàn)收。

特色：由于山西省是一個(gè)集煤炭、化工，機(jī)械制造業(yè)的重工業(yè)基地，山西省機(jī)械電子重點(diǎn)學(xué)科的建設(shè)發(fā)展是根據(jù)國家“十一五”的發(fā)展規(guī)劃，按照國家重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)的指導(dǎo)思想“服務(wù)國家目標(biāo)，提高建設(shè)效益，完善制度機(jī)制，建設(shè)一流學(xué)科”的要求，圍繞我省地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會進(jìn)步的需求，依托已有的平臺支持下，發(fā)揮本學(xué)科的優(yōu)勢，為山西省工業(yè)基地的發(fā)展進(jìn)行自身建設(shè)。構(gòu)筑能為國家與山西省經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有效的技術(shù)支持和培養(yǎng)高層次技術(shù)人才的科學(xué)研究平臺，建立能夠用于國家重大工程及裝備，如大型立體倉庫堆垛機(jī)、高速公路車載、車速、車流監(jiān)測系統(tǒng)、大型選煤廠自動化裝備及智能控制系統(tǒng)、三峽永久船閘啟閉機(jī)系統(tǒng)電液執(zhí)行器等的動力學(xué)分析、數(shù)字物理混合仿真、動態(tài)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的研究取得國內(nèi)一流的試驗(yàn)基地。

同時(shí)本學(xué)科緊密結(jié)合我國和山西省經(jīng)濟(jì)建設(shè)對高水平成果和人才的需求，運(yùn)用近代多學(xué)科的最新研究成果，結(jié)合冶金、礦山、軍工、物流等行業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的現(xiàn)代化和生產(chǎn)過程自動化、智能化等方面開展科學(xué)研究工作，力求在機(jī)械與電子、信息等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的科學(xué)研究上有所突破和創(chuàng)新，并培養(yǎng)具有多學(xué)科綜合知識和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。

本學(xué)科在長期的教學(xué)、科研實(shí)踐中形成了一支年齡、知識結(jié)構(gòu)合理，具有很強(qiáng)的進(jìn)取精神和實(shí)力、配合默契的學(xué)科梯隊(duì)，緊密結(jié)合地域與行業(yè)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，形成了特色鮮明、穩(wěn)定的科研方向。建立了設(shè)備先進(jìn)、能支持所屬研究方向的實(shí)驗(yàn)基地；近年來取得了許多重要的科研成果；培養(yǎng)了相當(dāng)數(shù)量的碩士研究生和一定數(shù)量的博士研究生。出版專著4部；獲國家發(fā)明專利7項(xiàng)。發(fā)表論文126篇，其中被EI、SCI、ISTP等收錄的有80余篇。

本學(xué)科近年來，完成了國家“九五”、“十五”攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金等重大科研和工程項(xiàng)30余項(xiàng)。獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)、省部級科技進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)7項(xiàng)。發(fā)明專利7項(xiàng)，學(xué)科建設(shè)和科研經(jīng)費(fèi)約計(jì)2100萬元 ，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目均在理論和技術(shù)上有所突破，產(chǎn)生了重要的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

其中成果“跳汰機(jī)多參數(shù)自動尋優(yōu)模糊控制系統(tǒng)” 2001年12月獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。2002年9月該成果列入中國煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會編的《中國煤炭礦山機(jī)電設(shè)備及安全設(shè)備選型手冊》。2003年5月山西省發(fā)展計(jì)劃委員會下達(dá)了“太原理工大學(xué)機(jī)械電子工程研究所煤炭跳汰洗選自動控制系統(tǒng)” 產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目投資計(jì)劃，將這一成果列入了山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的“1311工程”，建立生產(chǎn)基地，為該系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣提供條件。在此基礎(chǔ)上，本學(xué)科又繼續(xù)完成了“帶鋼軋機(jī)運(yùn)行安全保障和生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能控制”項(xiàng)目研究，本項(xiàng)目成果提出了全新的技術(shù)框架與創(chuàng)新的技術(shù)方法，解決了帶鋼軋機(jī)運(yùn)行安全保障和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中一系列重大關(guān)鍵技術(shù)問題，該項(xiàng)目整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中在解決熱連軋機(jī)自激振動的綜合技術(shù)、基于幾何物理空間時(shí)頻分析的早期故障診斷方法等方面處于國際領(lǐng)先。

承擔(dān)國家基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面向項(xiàng)目、省部級攻關(guān)、基金項(xiàng)目、企業(yè)項(xiàng)目計(jì)30余項(xiàng)，科研進(jìn)賬經(jīng)費(fèi)600萬余元。目前承擔(dān)的“大型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)早期故障智能預(yù)示的理論與技術(shù)”國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目一項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目三項(xiàng)和省部級“十一五”攻關(guān)等多項(xiàng)重大科研和工程項(xiàng)目的研究及高新技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)工作，已取得了重要進(jìn)展。

研究所目前擁有“大型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)早期故障智能預(yù)示的理論與技術(shù)”；“電液比例及伺服控制基礎(chǔ)理論、新型元器件系統(tǒng)集成技術(shù)及應(yīng)用低能耗電液系統(tǒng)集成技術(shù)”；“機(jī)電系統(tǒng)智能控制理論與方法及應(yīng)用”這三個(gè)長期的研究方向 。

《機(jī)械電子工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)》共介紹了五門機(jī)械電子工程專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)。包括：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)功率接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)、電力拖動自動控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、光電檢測技術(shù)實(shí)驗(yàn)、誤差理論與數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)。每門課程的實(shí)驗(yàn)作為一篇，在每一篇中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)作為一章。在編寫內(nèi)容上，對于每個(gè)實(shí)驗(yàn)介紹了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟等。本書由于正林、高藝主編。

研究所是山西省機(jī)械電子工程重點(diǎn)學(xué)科掛靠單位，具有機(jī)械電子工程博士點(diǎn)授予權(quán)，機(jī)械工程博士后流動站。該所是教育部和山西省“新型傳感器與智能控制”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西省機(jī)械電子工程技術(shù)研究中心。 同時(shí)還是國家“211”工程建設(shè)項(xiàng)目一期、二期、三期子項(xiàng)目建設(shè)單位。該研究所擁有一支由機(jī)、電、液、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等專業(yè)組成的專家隊(duì)伍，具有1000多萬元以上的進(jìn)口測試儀器、傳感器標(biāo)定系統(tǒng)、數(shù)字信號處理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等設(shè)備，其研究手段先進(jìn)，實(shí)力雄厚，在科研、生產(chǎn)、開發(fā)等方面具有很大優(yōu)勢。