机电一体化系统的计算机控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电力出版社

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isbn号码:9787801258700

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• 机电一体化
• 计算机控制
• 自动化
• 系统控制
• 传感器技术
• 执行器
• 控制算法
• PLC
• 运动控制
• 工业机器人

《精密驱动与智能制造：现代工业自动化理论与实践》 本书深入探讨了现代工业自动化领域的核心技术，侧重于精密驱动系统与智能制造的融合应用。全书围绕着如何实现高精度、高效率、高可靠性的自动化生产流程展开，为读者提供了一套系统的理论框架和丰富的实践指导。 第一部分：精密驱动系统的理论基础与核心技术 本部分将从最基础的电驱动原理出发，逐步深入到现代工业中广泛应用的各种精密驱动技术。 电机理论与先进控制策略： 书中详细介绍了同步电机、异步电机、直流电机等各类电机的基本工作原理、结构特点以及性能指标。在此基础上，重点阐述了基于模型预测控制（MPC）、滑模变结构控制（SMC）、自适应模糊PID控制等先进控制算法在电机驱动中的应用。通过对这些控制策略的深入剖析，读者将理解如何实现电机速度、位置和力矩的精确控制，并能应对负载变化、参数不确定性等复杂工况。 功率电子技术在驱动系统中的角色： 功率电子器件，如IGBT、MOSFET等，是现代电力驱动系统的“心脏”。本书将详细介绍它们的工作原理、选型原则以及在逆变器、变频器等驱动电路中的应用。同时，还将探讨最新的功率半导体技术，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件，以及它们为提高驱动效率、减小体积带来的优势。 编码器与传感器技术： 精密驱动离不开精确的反馈信息。本书将详细介绍各种类型的编码器（如增量式、绝对式、磁性、光学编码器）及其工作原理，以及它们在位置和速度测量中的作用。此外，还将涵盖其他关键传感器，如力传感器、温度传感器、位移传感器等，以及它们如何与驱动系统协同工作，实现对生产过程的全面监测和控制。 机械传动系统与精密集成： 电驱动与机械结构的紧密结合是实现精密运动的关键。本书将分析滚珠丝杠、行星齿轮箱、谐波减速器等常见精密传动机构的特点、传动比计算、效率损失分析以及应用场景。特别强调的是，如何将电机、减速器、传动件等进行高效、可靠的集成，以达到所需的传动精度、刚度和抗冲击能力。 第二部分：智能制造中的驱动与控制集成应用 在掌握了精密驱动系统的基础理论后，本部分将着眼于如何在智能制造这一宏大背景下，将这些技术进行集成和应用。 机器人末端执行器与伺服系统： 机器人是智能制造的核心载体。本书将聚焦于机器人手臂的末端执行器，如夹爪、焊枪、喷涂设备等，分析其驱动需求与控制策略。重点讲解了伺服电机及其驱动系统在机器人高精度轨迹跟踪、力控制、柔顺控制等方面的关键作用，以及如何通过多轴协同控制实现复杂的机器人动作。 数控机床的精密运动控制： 数控机床是高端制造的基石。本书将深入分析数控机床中各轴的驱动与控制技术，包括直线轴和旋转轴的伺服系统设计。将详细阐述刀具补偿、进给率控制、G代码解析等关键技术，以及如何通过高级运动控制算法实现复杂的加工轨迹，确保工件的尺寸精度和表面质量。 自动化生产线上的协同驱动： 在现代自动化生产线上，多个驱动单元需要协同工作，实现高效的物料输送、装配和检测。本书将探讨如何构建分布式驱动架构，以及通过现场总线（如Ethernet/IP, Profinet）实现各驱动器之间的高速、实时通信和同步。同时，还将涉及如何利用PLC或工业PC进行整线协调控制，优化生产流程，提高生产效率。 视觉引导与驱动的集成： 机器视觉技术在智能制造中扮演着越来越重要的角色，它可以为驱动系统提供实时的环境感知信息。本书将介绍如何将机器视觉系统与驱动系统相结合，实现目标识别、定位、抓取等功能。例如，在分拣机器人中，通过视觉系统识别待抓取物品，然后驱动系统精确地控制机械臂进行抓取。 工业物联网（IIoT）与驱动系统的互联： 工业物联网将传统的驱动系统与网络连接起来，实现了数据的采集、传输和分析。本书将探讨驱动器如何接入IIoT平台，实现远程监控、预测性维护、故障诊断等功能。通过对海量运行数据的分析，可以不断优化驱动参数，提高设备稼动率，降低维护成本。 面向应用的案例分析： 为了加深读者对理论知识的理解，本书最后将通过一系列实际应用案例进行分析，例如：新能源汽车的电池自动化生产线、3C电子产品的精密组装、航空航天部件的加工等。这些案例将展示精密驱动与智能制造技术在不同工业场景下的成功应用，帮助读者掌握将理论转化为实践的方法。 本书内容紧密结合行业发展趋势，理论阐述严谨，技术分析透彻，并通过丰富的实例展现了先进驱动与智能制造的强大生命力。无论您是自动化领域的工程师、研究人员，还是相关专业的学生，本书都将是您深入理解和掌握现代工业自动化核心技术的宝贵参考。

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我阅读这本书的体验非常独特，它更像是一位经验丰富的老专家在手把手地带你进行项目攻关。这本书的叙事风格非常稳健，用词严谨又不失亲和力。我个人对数字信号处理在控制中的应用特别感兴趣，书中关于状态观测器和卡尔曼滤波在状态估计中的应用部分，写得尤其精彩。它不仅解释了理论基础，更重要的是，它将这些复杂的数学工具与实际的机械系统噪声抑制紧密地联系起来。例如，在介绍观测器设计时，作者没有直接给出标准形式，而是从“我们如何确定系统的可观测性”这一工程问题出发，引导读者逐步构建出最优的状态估计器，这种教学方式极大地激发了我深入研究的兴趣。此外，书中对系统辨识的探讨也十分到位，它清晰地阐述了如何根据实验数据建立精确的数学模型，这对后续的控制器设计是至关重要的前提。这本书的逻辑链条非常完整，每一个知识点都是为了解决下一个更复杂的问题而服务的。

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我是在一个研究机器人视觉伺服系统的项目中，偶然发现了这本书的价值。我们团队在尝试将机器视觉反馈引入到高速抓取任务中时，遇到了一个非常棘手的问题：如何将图像处理得到的位姿信息，快速、精确地转化为驱动电机的控制信号，同时还要保证整个闭环系统的鲁棒性。这本书中的“基于模糊逻辑的智能控制策略”那一章，简直是为我们量身定做的。它没有停留在传统的线性控制理论上打转，而是深入探讨了如何利用非线性方法来处理系统中的不确定性和外部干扰。作者对于现代控制理论的前沿进展掌握得非常到位，无论是滑模控制还是自适应控制，讲解都深入浅出，配有清晰的数学推导和仿真结果对比。我印象最深的是它对离散时间系统建模的讨论，详细分析了采样周期的选择对控制性能的制约，这对于我们优化嵌入式系统的实时性调度至关重要。这本书的深度和广度，已经超越了一般教材的范畴，更像是一本高级工程师的工具箱手册。

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这本书的装帧设计得非常有质感，封面那深邃的蓝色调和略带金属光泽的字体搭配，一下子就抓住了我的眼球。我是一名刚入门的自动化专业的学生，拿到这本书的时候，首先被它清晰的目录结构吸引了。章节划分非常逻辑化，从基础的传感器与执行器原理，到复杂的伺服电机控制算法，再到系统的集成与调试，层层递进，让人有一种按部就班就能掌握核心技术的信心。尤其值得一提的是，书中穿插了大量的工程案例分析，这些案例并非那种教科书式的理想化模型，而是结合了实际生产线中遇到的复杂问题，比如如何处理高动态响应下的误差补偿，如何进行多轴联动时的同步控制等。这些实战经验的分享，极大地拓宽了我的视野，让我明白理论知识在实际应用中需要面对的种种“不完美”。我特别喜欢它在讲解PID控制时，不仅给出了经典的公式推导，还用直观的图表展示了不同参数整定时系统动态性能的变化，对于我理解如何快速找到最优控制参数非常有帮助。总的来说，这本书的排版清爽、内容详实，绝对是工具书架上的必备藏品。

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说实话，我一开始对这本书抱有疑虑，毕竟市面上讲“计算机控制”的书籍汗牛充栋，很多都是把软件编程和硬件接口的描述简单堆砌起来。然而，当我翻开“嵌入式系统在运动控制中的应用”这部分时，我的看法彻底改变了。作者非常注重底层细节的阐述，他没有仅仅停留在调用库函数的层面，而是详细讲解了如何基于特定的微控制器（比如STM32或DSP平台）来高效地实现实时操作系统（RTOS）的任务调度，以及如何通过中断服务程序来保证运动控制指令的实时性。书中甚至给出了如何编写高效的汇编级代码片段来加速关键算法的执行，这一点对于追求极致性能的开发者来说，简直是太实在了。更让我惊喜的是，作者没有回避工业现场的“脏活累活”，他花了大篇幅讨论了通信协议的选择——从CAN Bus到EtherCAT，对比了它们的实时性、带宽和抗干扰能力，并给出了在实际网络拓扑结构中进行协议选型和故障诊断的实用建议。这本书的实操性极强，是那种能让你从“会用”到“精通”的关键一步。

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对于我这样偏向系统集成和项目管理的角色来说，这本书的价值体现在其宏观的视野和前瞻性上。它不仅仅关注于单环的电机控制，而是将整个机电一体化系统视为一个复杂的、多层次的集成体来审视。书中关于上位机监控与下位机实时控制之间的数据流管理、人机交互界面（HMI）的设计原则，以及如何构建一个可扩展、易维护的控制架构，这些内容对于提升项目的整体工程质量具有指导意义。我特别欣赏作者对“标准化”的强调，他详细介绍了在不同行业标准下（如IEC 61131-3）如何组织程序逻辑，以确保系统的可移植性和生命周期管理。书中还对未来技术的发展趋势做了适度的展望，例如引入AI进行自学习和自优化控制的初步探讨，这让我能更好地规划我们部门未来几年的技术路线图。这本书的知识密度非常高，涵盖了从底层硬件到上层应用逻辑的完整技术栈，是拓宽技术边界的优秀读物。

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