Introduction to Mechatronic Design pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Carryer, Edward J./ Kenny, Thomas William/ Ohline, Matt

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2010-12

价格:1289.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780131433564

丛书系列:

图书标签:

Mechatronics
Robotics
Engineering
Design
Automation
Control Systems
Mechanical Engineering
Electrical Engineering
Computer Engineering
Interdisciplinary Engineering

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具体描述

Introduction to Mechatronic Design is ideal for upper level and graduate Mechatronics courses in Electrical, Computing, or Mechanical & Aerospace Engineering. Unlike other texts on mechatronics that focus on derivations and calculations, Introduction to Mechatronics, 1e, takes a narrative approach, emphasizing the importance of building intuition and understanding before diving into the math. The authors believe that integration is the core of mechatronics—and students must have a command of each of the domains to create the balance necessary for successful mechatronic design—and devote sections of the book to each area, including mechanical, electrical, and software disciplines, as well as a section on system design and engineering. A robust package of teaching and learning resources accompanies the book.

机械电子系统设计入门：一本聚焦于理论基础与实践应用的综合指南图书名称：机械电子系统设计入门内容简介：本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，探讨机械电子（Mechatronics）系统的设计、分析与实现过程。不同于仅关注单一学科（如纯机械、纯电子或纯控制）的教材，《机械电子系统设计入门》强调跨学科知识的融合，致力于培养读者运用系统思维解决复杂工程问题的能力。本书内容横跨机械学、电子学、控制理论、计算机科学以及传感器技术等多个关键领域，旨在为初学者和有一定基础的工程师奠定坚实的理论基础，并引导他们掌握现代机械电子产品开发的核心流程。全书结构清晰，逻辑严谨，从基础概念的引入开始，逐步深入到复杂系统的集成与优化。我们摒弃了对特定商业工具的过度依赖，转而聚焦于那些跨越不同技术代际的普适性原理和工程决策方法。第一部分：机械电子系统的基础构建本部分着重于奠定读者对机械电子系统组成要素的理解。首先，我们详细阐述了机械系统的动力学建模，包括刚体运动学、柔性体分析以及摩擦、阻尼等非线性效应的处理方法。我们深入探讨了如何利用拉格朗日方程或牛顿-欧拉方法建立精确的数学模型，这是后续控制系统设计的基石。随后，我们将视角转向电子与传感领域。在电子学章节，我们不局限于讲解基础的电路理论，而是重点关注驱动器（如电机、执行器）的接口技术、功率电子的选型原则，以及噪声抑制和电磁兼容性（EMC）在系统集成中的重要性。传感器的选择与信号调理是本章的另一核心。我们对光学、电容式、应变片式等主流传感器的工作原理进行了详尽的对比分析，并强调了数据采集（DAQ）系统的精度、带宽和分辨率对最终系统性能的决定性影响。线性化、滤波（如卡尔曼滤波的工程应用初步）等信号处理技术被置于工程实现的视角下进行讨论。第二部分：控制理论在机械电子中的应用控制理论是连接“感知”与“驱动”的桥梁。本部分的核心目标是使读者能够根据具体的机械特性设计出稳定、快速且精确的控制器。我们首先回顾了经典控制理论（如传递函数、根轨迹、频率响应分析），并将其应用于一阶、二阶系统的设计。随后，本书将篇幅重点放在了现代控制方法，特别是状态空间表示法。状态空间模型因其在多输入多输出（MIMO）系统分析中的优越性而成为现代机械电子设计的主流工具。我们详细讲解了极点配置（Pole Placement）技术，用于设计高性能的线性状态反馈控制器，并讨论了观测器（如Luenberger观测器）的构造，用以估计不可直接测量的状态变量。对于非线性系统和高精度控制需求，本书引入了鲁棒控制和自适应控制的工程化概念。鲁棒控制部分侧重于应对模型不确定性和外部扰动（如负载变化），通过 $H_infty$ 范数或 $mu$ 分析的直观理解，指导读者选择具有良好鲁棒裕度的控制器结构。第三部分：机电系统的集成、实施与高级主题成功的机械电子设计不仅仅是数学模型的叠加，更是高效实施与系统集成的艺术。本部分关注从设计到物理实现的转化过程。我们深入探讨了嵌入式系统在控制实现中的作用。这包括微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）的选型标准，实时操作系统的基本概念，以及如何利用定时器、中断和模数转换器（ADC）精确地执行控制算法。代码的效率、数据流的确定性分析是本章关注的重点。在系统集成方面，本书强调了人机界面（HMI）和诊断与故障处理（FMEA）的重要性。一个优秀的系统必须是用户友好且可维护的。我们讨论了如何设计有效的HMI，以及在设计初期就融入故障容错和自诊断机制，以提高整个产品生命周期的可靠性。最后，本书引入了当前工业界关注的前沿主题，包括机电一体化系统中的数字孪生（Digital Twin）概念的初步介绍，以及如何利用模型预测控制（MPC）处理约束优化问题。这些高级主题旨在拓宽读者的视野，为他们未来在复杂、动态系统设计中的深入研究打下基础。面向读者：本书适合具有基础工程数学和初级物理知识的在校学生、初入机械、电子或自动化领域的工程师，以及希望通过系统化学习来拓展技能范围的专业人士。全书配有大量的工程实例和案例分析，这些分析均源于实际的机电系统设计挑战，而非理论上的完美情景。通过学习，读者将能够独立地对一个机械电子系统进行建模、控制器设计、硬件选型和系统集成。