机电一体化技术与系统设计

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出版者:中国地质大学出版社
作者:补家武
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2001-05-01
价格:28.0
装帧:
isbn号码:9787562516118
丛书系列:
图书标签:
  • 机电一体化
  • 自动化
  • 系统设计
  • 控制工程
  • 机械工程
  • 电气工程
  • 传感器技术
  • 驱动技术
  • 工业机器人
  • 智能制造
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具体描述

《现代控制工程基础与应用》 内容概要: 本书旨在系统阐述现代控制理论的核心概念、分析方法和工程应用。全书结构严谨,内容全面,覆盖了从经典控制到现代先进控制技术的主要领域。重点突出数学工具在系统建模、性能分析和控制器设计中的应用,注重理论与工程实践的紧密结合。 第一部分:系统建模与时域分析 第一章 自动控制系统的基本概念与组成: 深入探讨控制系统的基本构成要素、反馈控制的必要性与作用。详细介绍线性与非线性系统、开环与闭环系统的基本特性。首次引入系统动态行为的描述方式,如传递函数、状态空间模型。 第二章 线性定常系统的时域分析: 集中于一阶和二阶系统的瞬态响应分析。详细推导单位阶跃响应、脉冲响应的数学表达式,并分析诸如超调量、调节时间、峰值时间等关键性能指标的物理意义。引入误差分析的概念,讨论系统的稳态误差与无差控制的可能途径。 第三章 系统性能的频率特性分析: 介绍如何从频域角度分析系统稳定性与性能。系统梳理傅里叶变换在信号处理中的应用,并将其引入到控制系统中。详细讲解波特图(Bode Diagram)、奈奎斯特图(Nyquist Plot)的绘制方法、解读及其在稳定性判断中的核心地位。引入增益裕度和相位裕度,作为系统鲁棒性的定量衡量标准。 第二章部分对经典系统的深入解析: 强调了经典控制理论(如根轨迹法)在确定控制器参数、优化系统动态响应方面的实用价值。通过大量实例,展示如何利用根轨迹分析系统参数变化对闭环极点位置的影响。 第二部分:现代控制理论——状态空间法 第四章 状态空间模型的建立与变换: 这是本书区别于传统教材的重点。详细阐述状态变量的概念,阐明状态空间模型($dot{x} = Ax + Bu, y = Cx + Du$)的优越性,尤其在处理多输入多输出(MIMO)系统时的表现。系统讲解如何将已知的传递函数模型转换为标准形式(如可控标准型、可观标准型)。 第五章 线性定常系统的时域分析(状态空间): 引入状态转移矩阵 $Phi(t)$ 的概念及其求解方法(如拉普拉斯反变换法、特征值法)。利用状态转移矩阵,推导系统的自由响应与强制响应,这是进行现代控制分析的基石。 第六章 系统能控性与能观测性分析: 深度探讨系统的固有属性——能控性(Controllability)和能观测性(Observability)。讲解卡尔曼(Kalman)判据的推导与应用,明确指出这些属性对控制器设计和状态观测器设计的前提性作用。 第七章 状态反馈控制器设计: 聚焦于利用极点配置技术(Pole Placement)进行控制器设计。详细介绍如何通过状态反馈 $u = -Kx + r$ 将系统的闭环极点配置到预定位置,以满足特定的动态性能要求。对比Ackermann公式的实用性与局限性。 第八章 状态观测器的设计与实现: 针对无法直接测量所有状态变量的实际问题,系统介绍观测器的设计。详细讲解Luenberger观测器的原理,分析其带宽与主系统带宽的匹配关系,并结合能观测性理论,确保观测器的有效性。 第三部分:先进控制技术与工程实现 第九章 现代控制系统性能优化与校正: 将控制理论应用于实际优化问题。重点介绍线性二次型调节器(LQR)的设计原理,阐述如何通过代价函数(二次型性能指标)的优化来平衡系统的性能(快速性、稳定性)与控制输入的能量消耗。 第十章 经典控制器的补偿设计: 尽管侧重现代控制,但本书仍保留了对经典补偿器设计的深入讨论,包括PID控制器的参数整定(Ziegler-Nichols法)以及超前/滞后补偿器的设计,以应对非线性或结构复杂的系统环节。 第十一章 数字控制系统的基础: 鉴于现代工程中微处理器和DSP的广泛应用,本章系统介绍了从连续时间系统到离散时间系统的转换方法。详细讲解Z变换的性质,并对比其与拉普拉斯变换在离散系统分析中的对应关系。讨论零阶保持器(ZOH)对系统性能的影响。 第十二章 非线性控制系统的基础探讨: 对非线性系统的初步探索,介绍相平面法和李雅普诺夫稳定性判据。重点分析描述函数法在初步预测振荡特性时的应用,为深入研究更复杂的非线性现象打下基础。 全书特色: 1. 理论的严谨性与工程的实用性并重: 每一章节的理论推导后,均附带详细的工程实例,展示如何将抽象的数学工具转化为可操作的控制方案。 2. 强调系统思维: 鼓励读者从整体系统角度出发,而非孤立地看待各个环节。 3. 广泛的适用性: 本书内容涵盖了控制工程领域最核心、最成熟的技术栈,适合作为高等工科院校控制工程、自动化、电子信息工程等专业本科高年级或研究生阶段的教材或参考书。 4. 丰富的习题资源: 每章末尾均配有不同难度的习题,帮助读者巩固概念和提升解题能力。

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我是一名机械工程专业的学生,正准备撰写我的毕业论文,方向是关于新型智能制造装备的开发。在搜集资料的过程中,我偶然发现了《机电一体化技术与系统设计》这本书,它立即引起了我的注意。《机电一体化技术与系统设计》这个书名本身就直指我的研究领域,而且从它的厚度和目录来看,内容相当详实。我对书中关于“先进驱动技术”和“伺服系统”的内容特别感兴趣。现代的智能制造装备,其核心竞争力往往体现在高精度、高速度的运动控制上,而这离不开先进的驱动技术和高性能的伺服系统。我希望书中能详细介绍各种先进的电机类型(如永磁同步电机、直流无刷电机等)的工作原理、特点和在不同应用场景下的选择依据。同时,对于伺服驱动器,我也想了解其内部结构、控制算法、参数整定方法,以及如何与PLC等控制单元进行高效协同工作。我的毕业论文需要进行大量的理论推导和实验验证,如果这本书能够提供相关的数学模型、仿真方法,或者具体的工程案例分析,那对我来说将是巨大的帮助。我希望这本书不仅仅停留在理论层面,更能为我提供实际的设计思路和实现方法,帮助我更好地完成我的毕业论文。

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我是一名机械设计专业的学生,对自动化和智能制造领域非常向往,并希望未来能从事相关领域的工作。在选择毕业设计方向时,我遇到了瓶颈,不知道如何将所学的机械知识与电子、控制等学科结合起来,实现“智能”的设计。《机电一体化技术与系统设计》这本书,就像是为我量身定做的。这本书的语言风格非常平实易懂,同时又不失专业性,让我能够轻松地进入学习状态。我最想了解的是书中关于“机构设计与优化”和“嵌入式系统在机电一体化中的应用”的部分。我熟悉机械结构的设计,但如何将它们与电子元器件、传感器、微控制器等集成在一起,实现功能的自动化和智能化,是我一直以来思考的问题。我希望书中能提供一些机构与电子系统协同设计的范例,例如如何根据控制需求来选择合适的传动机构,如何设计紧凑且高效的集成化模块。另外,嵌入式系统作为机电一体化系统的“大脑”,其重要性不言而喻。我希望书中能介绍各种常用的微控制器(如ARM系列、AVR系列等)的架构、编程语言,以及如何利用它们来实现对机电设备的控制、数据采集和通信。这本书的出现,为我打开了新世界的大门,让我看到了机械设计与电子技术融合的无限可能。

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我是一位退休多年的高级工程师,曾经参与过许多国家重点工程项目的研发。虽然我已经离开了工作岗位,但对技术的热情从未减退。我一直关注着机电一体化技术的发展,并希望能够通过一本权威的著作来系统地梳理和深化我的理解。《机电一体化技术与系统设计》这本书,我拿到手就觉得非同一般。它的内容组织非常严谨,从最基础的原理讲起,循序渐进,难度适中。我特别感兴趣的是书中关于“系统建模与仿真”以及“虚拟原型设计”的内容。在我的职业生涯中,我们更多的是依靠经验和实验来迭代设计,而现在,强大的建模与仿真工具已经成为设计流程中不可或缺的一部分。我希望书中能够详细介绍各种系统建模的方法,例如状态空间模型、传递函数模型等,以及常用的仿真软件(如MATLAB/Simulink、ANSYS等)在机电一体化系统设计中的应用。尤其希望能看到一些复杂的机电一体化系统的建模与仿真案例,例如航空航天设备、精密机械设备等,通过这些案例,我能更好地理解如何利用仿真技术来预测系统性能、优化设计方案,从而减少实际样机的开发成本和周期。这本书的出现,让我感觉自己又回到了那个充满挑战和创新的年代。

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我是一名热爱拆解和研究的电子爱好者,对机械和电子的结合一直充满好奇。一直以来,我都在寻找一本能够系统性地介绍机电一体化技术,并能带我进入这个迷人世界的书籍。当我看到《机电一体化技术与系统设计》这本书时,我感觉我找到了!这本书的封面设计就给人一种科技感,而翻开扉页,我更是被其内容所吸引。我特别想了解的是书中关于“智能感知”和“人机交互”的部分。现在的机电一体化系统,越来越强调智能化和人性化,传感器技术的发展让设备能够“看到”、“听到”、“感觉到”,而良好的用户界面设计则让设备能够与人更好地沟通。我希望书中能深入探讨各种先进传感器的工作原理、应用领域,以及如何将它们有效地集成到系统中。同时,对于人机交互,我希望看到关于用户体验设计、界面设计原则,以及如何利用各种交互方式(如触摸屏、语音控制、手势识别等)来提升用户的使用便捷性和满意度。这本书的出版,对我来说,不仅仅是获得知识,更是打开了一扇探索未知领域的大门。我期待着书中能够提供大量的实例,从消费电子产品到工业自动化设备,全方位地展示机电一体化技术的魅力。

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我是一名在职的工业自动化调试工程师,日常工作中经常需要接触各种不同品牌的PLC、伺服驱动器、传感器等设备。有时候,面对一些复杂的系统故障,会感觉捉襟见肘,知识体系不够全面。《机电一体化技术与系统设计》这本书,我抱有很高的期望,希望能为我提供更系统、更深入的理论知识和实操指导。我特别关注书中关于“电气和液压/气动协同控制”以及“故障诊断与排除策略”的内容。在许多大型自动化系统中,电气控制和液压/气动控制是相辅相成的,如何将它们有效地集成起来,实现精确、协调的控制,是我一直以来关注的重点。我希望书中能提供一些关于电气和液压/气动接口设计、信号转换、协同控制策略的详细介绍,并结合实际案例进行分析。同时,在调试过程中,故障的快速诊断与排除是至关重要的。我希望书中能提供一套系统性的故障分析方法论,涵盖从现象分析、原因定位到最终解决的各个环节,并列举一些常见的机电一体化系统故障及其解决方案,这将极大地提高我解决实际问题的效率。这本书的厚重感和其严谨的内容,让我相信它能成为我工作中的得力助手。

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我是一名刚步入机电一体化行业的工程师,手里拿到的这本《机电一体化技术与系统设计》简直就是我工作中的“救星”。之前在学校学的理论知识,在实际工作中总感觉有些脱节,很多时候面对复杂的工程问题,会感到力不从心。这本书的出现,恰好填补了我知识体系中的空白。我最先翻阅的是关于系统集成和模块化设计的章节,这部分内容对我来说至关重要。在实际项目中,我们经常需要将不同的子系统进行整合,如何做到高效、可靠且易于维护的集成,一直是我关注的重点。我希望书中能提供一些系统集成的通用框架、设计流程和优化方法,并且能够结合一些典型的机电一体化产品进行深入剖析,例如工业机器人、数控机床等,从它们的系统架构、关键模块选择、接口设计等方面进行详细介绍,这对我实际工作中的项目设计会非常有帮助。另外,关于系统可靠性和安全性设计的部分,我也格外重视。毕竟,机电一体化系统常常应用于危险环境或关键领域,一旦发生故障,可能会造成严重的后果。书中能否详细讲解如何进行故障分析、风险评估,以及采取哪些设计措施来提高系统的可靠性和安全性?例如,冗余设计、故障检测与诊断技术、安全联锁机制等等,这些都是我在实际工作中经常会遇到的挑战,希望这本书能给我提供实用的解决方案和指导。

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我是一名人工智能领域的学生,对机器人技术和智能装备的发展有着浓厚的兴趣。机电一体化技术是实现这些技术的基础,因此我希望通过阅读《机电一体化技术与系统设计》这本书,能够建立起一个扎实的机电一体化知识体系,为我未来深入研究人工智能在机器人领域的应用打下基础。这本书的封面设计简洁而富有力量,给我留下了深刻的印象。我非常希望书中能够详细介绍“运动学与动力学分析”以及“路径规划与轨迹生成”等内容。作为人工智能的核心驱动力之一,机器人需要在复杂的环境中进行精确的运动,这离不开对其运动学和动力学特性的深入理解。我希望书中能从基础的运动学模型讲起,逐步深入到更复杂的动力学建模,并结合实际的机器人臂、移动平台等进行分析。同时,对于机器人如何在空间中高效、安全地移动,路径规划和轨迹生成算法至关重要。我希望书中能介绍各种经典的路径规划算法,如A*算法、Dijkstra算法等,以及如何生成平滑、优化的运动轨迹。这本书的出现,为我连接人工智能与物理世界提供了一个关键的桥梁,我期待着它能带我深入理解智能机器人的“身体”是如何运作的。

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我是一名对科技产品充满热情的消费者,喜欢了解产品背后的原理和设计。《机电一体化技术与系统设计》这本书,虽然书名听起来比较专业,但我被它的内容所吸引。我对书中关于“人机协同”和“用户体验优化”的部分尤为感兴趣。现在很多智能家电、智能穿戴设备都涉及到机电一体化技术,我希望这本书能让我明白,这些产品是如何通过精密的机械结构、电子元件和智能控制,为我们提供便捷、舒适的使用体验的。我希望书中能通过一些贴近生活的例子,例如智能家居系统、无人机、智能汽车等,来讲解机电一体化技术在这些产品中的具体应用。例如,智能门锁的解锁机制、扫地机器人的路径规划、智能音箱的语音交互等等。我希望能从书中了解到,工程师们是如何将复杂的科学原理转化为触手可及的科技产品,并不断优化用户的使用感受。这本书的出现,让我感觉自己不再只是一个被动的消费者,而是能够开始理解和欣赏这些科技产品背后的“智慧”与“匠心”。我期待着这本书能带我走进科技产品的“内心世界”。

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我是一名自动化行业的从业者,长期以来,我一直致力于提升现有自动化系统的效率和智能化水平。在工作中,我时常会遇到一些瓶颈,需要更深入地理解机电一体化系统设计的本质,才能找到突破口。当我拿到《机电一体化技术与系统设计》这本书时,我感受到了巨大的期待。这本书的排版非常精美,图片和图表的质量都很高,阅读起来非常舒适。我尤其关注书中关于“工业物联网(IIoT)集成”和“数据分析与优化”的部分。随着工业4.0时代的到来,将机电一体化系统与物联网技术深度融合,实现设备之间的互联互通和数据的实时采集与分析,已经成为提升生产效率和质量的关键。我希望书中能够详细阐述如何将机电设备接入IIoT平台,如何设计符合IIoT标准的通信协议,以及如何利用采集到的海量数据进行故障预测、性能优化和生产流程的智能化调度。此外,关于数据分析的方法和工具,我也希望书中能有所涉及,例如机器学习在机电系统中的应用,如何通过数据驱动的方式来优化控制参数、提高设备运行的稳定性,甚至实现预测性维护。这本书的出现,让我看到了将传统机电一体化技术与前沿的物联网和大数据技术相结合的巨大潜力。

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这本书的装帧设计我第一眼就爱上了,硬壳封面,压纹工艺,触感非常扎实,拿在手里就有一种沉甸甸的专业感。封面上“机电一体化技术与系统设计”几个大字,字体选择也很有讲究,既不失现代感,又透露出严谨的气质。我迫不及待地翻开,内页纸张的厚度也让我惊喜,不是那种薄薄的、容易泛黄的纸,而是略带米黄色的特种纸,印刷清晰,墨色饱满,即使长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。目录的排版也很直观,章节标题清晰明了,让我能够迅速找到自己感兴趣的部分。我对机电一体化这个领域一直抱有浓厚的兴趣,但总觉得它是一个比较宏大且抽象的概念,这本书的出现,就像是为我点亮了一盏指路明灯。我尤其关注书中关于传感器技术和执行器原理的部分,它们是机电一体化系统的“感官”和“肢体”,理解它们的运作机制,是掌握整个系统的关键。我希望书中能通过丰富的图示和案例,将这些复杂的概念具象化,让我能够更直观地理解它们的集成与配合。此外,书中对控制系统的阐述我也充满了期待,毕竟控制是机电一体化系统的“大脑”,如何实现精确、高效、稳定的控制,是技术的核心所在。我希望书中能从基础的PID控制讲起,逐步深入到更高级的自适应控制、模糊控制甚至神经网络控制,并结合具体的工程实例,展示这些控制策略在实际系统中的应用。这本书的篇幅看起来相当可观,这让我对接下来的学习充满了信心,相信它能为我构建一个扎实的机电一体化知识体系提供坚实的基础。

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