機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
定 價(jià):98 元
- 作者:洪華杰,張連超,范世珣 著
- 出版時(shí)間:2020/5/1
- ISBN:9787118120783
- 出 版 社:國(guó)防工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):TH-39
- 頁(yè)碼:250
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》是在“機(jī)電一體化”類(lèi)課程基礎(chǔ)上介紹了面向控制設(shè)計(jì)需求的機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的理論和方法,旨在提升學(xué)習(xí)者運(yùn)用控制系統(tǒng)進(jìn)行性能設(shè)計(jì)的能力。主要內(nèi)容包括:機(jī)電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方法、機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模方法、傳動(dòng)與執(zhí)行器動(dòng)力學(xué)模型、典型機(jī)電非線性因素、負(fù)載與電機(jī)特性分析與匹配、檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性辨識(shí)方法、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制等。后通過(guò)一個(gè)案例綜合應(yīng)用了相關(guān)方法和技術(shù),從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用的角度進(jìn)行總結(jié)。
《機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》可作為高等院校近機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究生教材,也可供機(jī)電控制類(lèi)裝備高級(jí)研發(fā)人員參考。
自動(dòng)控制理論和微電子技術(shù)為傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了驚人效益,使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制等發(fā)生了深刻的變革。我國(guó)高校機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)設(shè)置于20世紀(jì)80年代.90年代取得了迅猛發(fā)展,在機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)了傳感技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)電伺服技術(shù)、控制技術(shù)等課程,為經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)軌時(shí)代培養(yǎng)了大量的機(jī)電工程師,有力促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平,迅速縮小了與發(fā)達(dá)國(guó)家的巨大差距。
十八大以來(lái),黨和國(guó)家把科技創(chuàng)新擺在更加重要的位置,全面實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。《中國(guó)制造2025》明確了智能制造這一主攻方向,為我國(guó)制造業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)指明了道路和方向,也對(duì)高等院校機(jī)電系統(tǒng)人才培養(yǎng)提出了更高層次的要求。目前國(guó)內(nèi)高校面向研究生開(kāi)設(shè)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面課程的教材不多,部分教材更是偏重于某些應(yīng)用領(lǐng)域,如超精密加工、微機(jī)電系統(tǒng)等,難以滿足原創(chuàng)性、高性能的機(jī)電系統(tǒng)綜合人才培養(yǎng)需求。
我校機(jī)械電子工程學(xué)科研究生階段課程,在本科“機(jī)電結(jié)合、以機(jī)為主”系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)基礎(chǔ)上,定位為“機(jī)電耦合、數(shù)字設(shè)計(jì)”。經(jīng)過(guò)“十二五”的課程內(nèi)容改革與實(shí)踐,課程構(gòu)建了全機(jī)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模與數(shù)字控制技術(shù)的課程體系,使學(xué)生形成通過(guò)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)和評(píng)估機(jī)電系統(tǒng)性能的能力。本教材共9章。緒論著重描述系統(tǒng)的內(nèi)涵、構(gòu)成和設(shè)計(jì)路線;第2章是機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)知識(shí),基本涵蓋了常規(guī)建模所需要的基本理論和方法;第3-5章分別描述了常見(jiàn)機(jī)械部件、傳感部件和致動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)表達(dá);第6章描述了常見(jiàn)機(jī)電系統(tǒng)的非線性因素及克服方法;第7章是實(shí)驗(yàn)建模的基本方法:第8章是機(jī)電數(shù)字控制的連續(xù)設(shè)計(jì)方法;第9章是以導(dǎo)引頭位標(biāo)器為對(duì)象的設(shè)計(jì)案例。
在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中,參考、借鑒了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)<液蛯W(xué)者出版的著作和發(fā)表的文獻(xiàn),在此深表謝意!
本書(shū)可作為高校機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)研究生用書(shū),也可供相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。
由于作者水平有限,書(shū)中不妥之處,懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
第1章 緒論
1.1 機(jī)械電子工程的發(fā)展與概念
1.1.1 機(jī)械電子工程的發(fā)展
1.1.2 機(jī)械電子工程的定義
1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1.2.1 信息系統(tǒng)
1.2.2 機(jī)械系統(tǒng)
1.2.3 電子系統(tǒng)
1.2.4 傳感器與致動(dòng)器
1.2.5 實(shí)時(shí)接口
1.3 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
1.3.1 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程
1.3.2 機(jī)電系統(tǒng)集成方式
1.4 本書(shū)重點(diǎn)與內(nèi)容組織習(xí)題與思考題
第2章 機(jī)電動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)
2.1 力學(xué)理論基礎(chǔ)
2.1.1 動(dòng)力學(xué)普遍定理
2.1.2 歐拉動(dòng)力學(xué)方程
2.1.3 達(dá)朗貝爾原理
2.1.4 拉格朗日方程
2.2 電路分析理論基礎(chǔ)
2.2.1 基爾霍夫電流定律
2.2.2 基爾霍夫電壓定律
2.3 電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)
2.3.1 安培環(huán)路定理
2.3.2 安培力定律
2.3.3 電磁感應(yīng)定律
2.4 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)
2.4.1 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的能量關(guān)系
2.4.2 單邊激勵(lì)機(jī)電裝置的能量轉(zhuǎn)換
2.4.3 雙邊激勵(lì)機(jī)電裝置的能量轉(zhuǎn)換
2.4.4 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的條件
2.4.5 產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的條件
2.4.6 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩習(xí)題與思考題
第3章 機(jī)械動(dòng)力學(xué)
3.1 桿件
3.2 彈簧
3.3 阻尼
3.3.1 帶有干摩擦和黏滯摩擦的阻尼
3.3.2 彈簧阻尼系統(tǒng)
3.4 軸承
3.4.1 滑動(dòng)軸承
3.4.2 滾動(dòng)軸承
3.5 典型機(jī)械系統(tǒng)
3.5.1 單質(zhì)量彈簧阻尼振蕩系統(tǒng)
3.5.2 考慮齒輪和彈簧的兩質(zhì)量振蕩系統(tǒng)
3.5.3 帶傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
3.5.4 帶有摩擦的機(jī)械系統(tǒng)
3.5.5 帶有空回的機(jī)械系統(tǒng)習(xí)題與思考題
第4章 機(jī)電系統(tǒng)傳感器特性
4.1 典型位置檢測(cè)元件的特性與模型
4.1.1 光電編碼器
4.1.2 旋轉(zhuǎn)變壓器
4.1.3 電位計(jì)
4.2 典型速度檢測(cè)元件的特性與模型
4.2.1 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)
4.2.2 編碼器式測(cè)速傳感器
4.3 典型慣性測(cè)量元件的特性與模型
4.3.1 加速度計(jì)
4.3.2 陀螺儀
4.4 典型力及力矩測(cè)量元件的特性與模型
4.4.1 測(cè)力傳感器
4.4.2 轉(zhuǎn)矩測(cè)量習(xí)題與思考題
第5章 致動(dòng)器動(dòng)力學(xué)特性
5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
5.1.1 基本轉(zhuǎn)矩計(jì)算
5.1.2 電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
5.2 直流電動(dòng)機(jī)
5.3 交流電動(dòng)機(jī)
5.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型
5.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型習(xí)題與思考題
第6章 機(jī)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特征
6.1 傳動(dòng)鏈典型非線性因素
6.2 飽和特性及其動(dòng)力學(xué)模型
6.3 死區(qū)特性及其動(dòng)力學(xué)模型
6.4 間隙特性及其動(dòng)力學(xué)模型
6.4.1 間隙特性建模
6.4.2 齒隙的物理模型及非線性特性
6.4.3 齒隙非線性建模及數(shù)學(xué)表達(dá)式
6.4.4 齒隙特性的描述函數(shù)分析
6.4.5 間隙對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響
6.5 摩擦特性及其動(dòng)力學(xué)模型
6.5.1 摩擦的特征
6.5.2 摩擦模型的發(fā)展
6.5.3 靜摩擦對(duì)系統(tǒng)的影響
6.6 結(jié)構(gòu)彈性變形及阻尼的影響
6.6.1 問(wèn)題的引出
6.6.2 降低機(jī)械諧振影響的措施
6.7 消除非線性因素的常用方法
6.7.1 利用局部反饋削弱非線性因素
6.7.2 振蕩線性化習(xí)題與思考題
第7章 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)建模
7.1 模型辨識(shí)的基本思想
7.1.1 模型辨識(shí)的發(fā)展和現(xiàn)狀
7.1.2 經(jīng)典模型辨識(shí)的基本思想
7.2 實(shí)域非參數(shù)模型的辨識(shí)階躍響應(yīng)法
7.2.2 脈沖響應(yīng)法
7.2.3 相關(guān)函數(shù)法
7.3 頻域非參數(shù)模型的辨識(shí)
7.3.1 頻率響應(yīng)法
7.3.2 傳遞函數(shù)擬合習(xí)題與思考題
第8章 機(jī)電控制技術(shù)
8.1 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)
8.1.1 時(shí)域性能指標(biāo)
8.1.2 頻域性能指標(biāo)
8.2 一般機(jī)電控制系統(tǒng)框架
8.3 數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)
8.3.1 基本形式與算法
8.3.2 PID改進(jìn)算法
8.4 連續(xù)控制器的離散化方法
8.4.1 脈沖響應(yīng)不變法(z變換法)
8.4.2 階躍響應(yīng)不變法
8.4.3 前向差分法
8.4.4 后向差分法
8.4.5 雙線性變換法
8.4.6 預(yù)修正雙線性變換法
8.4.7 零極點(diǎn)匹配法
8.4.8 各種離散化方法比較習(xí)題與思考題
第9章 案例分析
9.1 穩(wěn)定平臺(tái)的建模分析
9.1.1 三軸穩(wěn)定平臺(tái)的幾個(gè)概念
9.1.2 坐標(biāo)系定義
9.1.3 坐標(biāo)變換
9.1.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系
9.1.5 動(dòng)力學(xué)模型
9.1.6 動(dòng)力學(xué)模型的簡(jiǎn)化
9.1.7 機(jī)電模型
9.1.8 三軸模型仿真實(shí)例
9.2 穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)
9.2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)
9.2.2 隔離度定義與特性
9.2.3 穩(wěn)定平臺(tái)輸出與制導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)系
9.3 三軸穩(wěn)定平臺(tái)的經(jīng)典PID控制
9.3.1 控制機(jī)理與控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
9.3.2 各軸負(fù)載及電動(dòng)機(jī)伺服控制回路模型
9.3.3 三軸平臺(tái)的經(jīng)典PID控制
參考文獻(xiàn)