机电一体化

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出版者:
作者:NITAIGOUR PREMCHAND MAHALIK
出品人:
页数:573
译者:
出版时间:2008-9
价格:68.00元
装帧:
isbn号码:9787030224491
丛书系列:
图书标签:
  • 自动化
  • 计算机技术
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  • 工业应用
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具体描述

《机电一体化:原理·概念·应用》开篇介绍了机电一体化的基本概念,然后重点论述了用于机电系统设计的元件,各类常用的变化器及传感器的操作原理,并且对开环、闭环、智能化和反馈控制系统及诊断方法进行了讲解。着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术,应用范围愈来愈广泛。

《精密机械的脉络与智能控制的灵魂》 本书并非专注于“机电一体化”这一整合性学科的通识性介绍,而是深入挖掘其背后最核心、最富魅力的两个分支——精密机械设计与现代自动控制理论。我们相信,理解这两个独立却又紧密相连的领域,方能真正把握机电一体化系统之所以能“一体化”的精髓所在。 第一部分:精密机械的骨骼——结构、材料与动力学 本部分将带领读者潜入机械设计的微观世界,探寻支撑起复杂机电系统稳定运行的坚实基础。 微观尺度下的结构哲学: 我们将抛开宏观的整体概念,聚焦于构成精密机械的每一个关键部件。从微米级的传感器外壳,到纳米级的精密导轨,我们将探讨不同尺度下结构设计的核心考量。这包括但不限于: 应力与应变分析的精细化: 深入理解材料在微小形变下的行为,如何通过有限元分析等高级仿真手段,预测并优化结构的受力状态,避免微小应力集中导致的失效。 表面处理与界面工程: 探讨如PVD、CVD、电镀等先进表面处理技术,以及它们如何影响摩擦、磨损、粘附等微观行为。界面工程的重要性,如何在不同材料之间建立稳固且功能化的接触,将是重要的讨论点。 轻量化与刚度优化: 在精密机械领域,轻量化与高刚度往往是矛盾的统一体。本部分将详细介绍拓扑优化、仿生结构设计等前沿方法,如何在满足精度要求的同时,最大程度地减轻结构自重。 减震与隔振技术的奥秘: 探索从被动阻尼材料到主动隔振系统,如何巧妙地隔离外部干扰,为精密运动提供稳定的工作环境。我们将分析不同频段的振动特性,以及针对性的解决方案。 先进材料的赋能: 精密机械的设计离不开材料的突破。本部分将介绍一系列高性能材料及其在精密机械中的创新应用: 特种合金与陶瓷: 深入研究具有优异耐磨、耐腐蚀、高强度、低膨胀系数的特种合金(如镍基合金、钛合金)和工程陶瓷(如氧化铝、氮化硅),以及它们如何满足极端工况的需求。 高分子材料与复合材料: 探索高性能聚合物(如PEEK、PTFE)在密封、润滑、绝缘等方面的应用,以及碳纤维、玻璃纤维等增强复合材料如何实现轻质高强。 形状记忆合金与智能材料: 介绍能够根据外部刺激(如温度、电场)改变形状或特性的智能材料,及其在微驱动、自适应结构等领域的潜力。 运动学与动力学的精妙编排: 机械系统的运动并非孤立存在,其背后的动力学行为是设计的重中之重。 多体动力学仿真: 学习如何使用先进的仿真软件,对复杂的联动机构进行精确的运动学和动力学分析,预测其运动轨迹、速度、加速度以及产生的惯性力。 摩擦与润滑的科学: 深入探讨不同接触形式下的摩擦机理,以及润滑剂的选择与设计如何最大程度地降低能量损耗和磨损。 回转件的平衡与稳定性: 分析高速旋转部件(如电机转子、精密轴承)的动平衡技术,以及如何保证其在高速运转下的稳定性和寿命。 第二部分:智能控制的灵魂——感知、决策与执行 本部分将聚焦于赋予机械系统“智慧”的自动控制理论,探讨如何通过精密的计算与算法,实现对机械行为的精准操控。 全方位的信息采集——传感技术精解: 高精度位移与角度传感: 详细介绍激光干涉仪、编码器、电容式传感器、磁致伸缩传感器等,以及它们如何实现亚微米级的测量精度。 力与扭矩的感知: 探讨应变片式传感器、压电式传感器等,以及如何精确测量机械系统的工作载荷。 视觉与图像识别在控制中的应用: 介绍工业相机、图像处理算法,以及如何利用视觉信息实现目标定位、路径跟踪、质量检测等。 非接触式传感的革新: 探讨如超声波、红外、雷达等传感技术,及其在恶劣环境或特殊场合下的应用。 决策中心的智慧——控制算法的演进: 经典PID控制的精髓与局限: 从理论到实践,深入解析PID控制器的工作原理,并探讨其在复杂系统中的调优技巧与局限性。 现代控制理论的强大工具: 介绍状态空间法、最优控制、模型预测控制(MPC)等高级控制策略,以及它们如何处理多输入多输出(MIMO)系统和非线性系统。 自适应与智能控制的探索: 深入研究神经网络、模糊逻辑、遗传算法等智能算法,以及它们如何赋予系统自主学习和优化的能力,应对未知或动态变化的环境。 数字信号处理(DSP)与实时控制: 讲解如何利用DSP技术对传感器信号进行快速高效的处理,并实现高精度的实时闭环控制。 精准执行的乐章——驱动与执行机构的协同: 高性能电机驱动技术: 深入分析直流电机、交流伺服电机、步进电机等不同类型电机的驱动原理,以及如何通过高精度驱动器实现平稳、精确的运动控制。 液压与气动系统的精准调控: 探讨比例阀、伺服阀等先进执行元件,以及如何实现对液压与气动系统压力的精确控制,输出强大的动力。 微动与纳米定位技术: 介绍压电陶瓷驱动器、电磁驱动器等,以及它们如何实现微米级甚至纳米级的精密位移与力控制。 执行机构的建模与仿真: 学习如何为执行机构建立精确的数学模型,并进行仿真分析,优化其性能。 本书旨在为有志于深入理解现代精密机械与自动控制技术的读者提供一条清晰的路径,我们相信,通过对这两个领域的透彻掌握,读者将能更深刻地洞察机电一体化系统的设计理念与实现方法,为未来的技术创新奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

第1章 绪论
1.1 背景
1.2 各学科的概要
1.3 起源
1.4 机电一体化的发展
1.5 机电一体化综述
1.6 制造过程简介
1.7 设 计
1.8 本书的范围
第2章 信号理论和工程工具
2.1 引言
2.2 背景
2.3 信号的术语
2.4 信号的分析与处理
2.5 信号的多域表达
2.6 周期性模拟信号的分析与表示
2.7 非周期模拟信号的分析和表示
2.8 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换
2.9 信号的时频域分析
2.10 微分方程
2.11 拉普拉斯变换
2.12 差分方程
2.13 Z变换
2.14 变换方法的总结
2.15 信号的功率和能量
2.16 调制和解调
第3章 电气元件和电子器件
3.1 引言
3.2 电气元件的基础
3.3 电子器件基础
第4章 数字技术基础
4.1 引言
4.2 数制
4.3 二进制数制的范围和权重
4.4 二进制数的权
4.5 数制转换
4.6 八进制和十六进制
4.7 BCD 编码的数制
4.8 格雷码
4.9 二进制算术的算法
4.10 布尔代数
4.11 逻辑状态
4.12 逻辑函数
4.13 其他种类的逻辑门电路
4.14 通用的门电路
4.15 异或门电路
4.16 组合逻辑电路和时序逻辑电路
4.17 触发器
4.18 布尔表达式的最简形式
4.19 卡诺图
4.20 TTL门电路与CMOS门电路
4.21 存储器
第5章 变换器和传感器
5.1 背景介绍
5.2 变换器和传感器之间的差别
5.3 变换器类型
5.4 转换原理
5.5 光电变换器
5.6 热敏电阻
5.7 感热器件
5.8 热电偶
5.9 感应变换器
5.10 电容变换器
5.11 热电变换器
5.12 压电式变换器
5.13 霍耳效应变换器
5.14 电离变换器
5.15 发光二极管
5.16 光编码器
5.17 双金属片
5.18 波登管
5.19 应变计
5.20 测压元件
5.21 弹性膜片
5.22 机械式开关
5.23 流量变换器
5.24 光纤变换器
第6章 信号调理的理论、电路与系统
6.1 简介
6.2 分压器
6.3 整流
6.4 稳压二极管
6.5 限幅和箝位电路
6.6 放大器
6.7 隔离器(单位增益放大器)
6.8 仪表放大器
6.9 电桥电路
6.10 比较器
6.11 振荡器
6.12 555定时器
6.13 采样与保持
6.14 时钟
6.15 模-数转换
6.16 检流计、电流表和电压表
6.17 阴极射线示波器
第7章 执行器和机械装置
7.1 简介
7.2 执行器类型和应用领域
7.3 机电执行器
7.4 直流电动机
7.5 交流电动机
7.6 液压执行器
7.7 压电执行器
7.8 磁致伸缩执行器
7.9 记忆金属执行器
7.10 离子交换聚合物金属复合材料
7.11 化学执行器
7.12 机械装置
7.13 轴承
7.14 皮带、链条
7.15 滑轮
7.16 齿轮
7.17 齿条和小齿轮
7.18 棘轮、棘爪和曲柄
7.19 滑块和曲柄
7.20 凸轮和随动件
7.21 链条和链轮
7.22 间歇传动轮
7.23 四连杆机构
第8章 微处理器和微控制器
8.1 简介
8.2 一个基于微处理器的数字控制实例
8.3 控制系统的基本元素
8.4 通过自检来决定下一步做什么
8.5 微处理器结构
8.6 专有名词
8.7 指令类型
8.8 寻址方式
8.9 现在你所了解的内容
8.10 Intel 8085A微处理器
8.11 微控制器
8.12 控制领域的一般性需求及其在微控制器中的实现
8.13 分类
8.14 Intel 8XC196KC/KD微控制器
8.15 可编程逻辑控制器(PLC)
第9章 建模
9.1 引言
9.2 系统
9.3 建模
9.4 机械系统
9.5 电气系统
9.6 流体系统
9.7 热系统
9.8 工程系统
9.9 含有弹簧、阻尼器和质量块的平动机械系统
9.10 由弹簧、阻尼器和质量块组成的转动系统
9.11 电动机建模
9.12 填充流体的容器建模
9.13 气动执行器建模
第10章 系统响应
10.1 引言
10.2 输入-输出方程和系统描述
10.3 瞬态、滞后和延时响应
10.4 瞬态响应特性
10.5 测试信号
10.6 一阶系统的输出响应
10.7 二阶系统的输出响应
10.8 二阶系统的阶跃响应
10.9 二阶系统的正弦响应
10.10 状态空间模型
10.11 n阶SISO系统的状态空间模型
第11章 传递函数和频率响应
11.1 引 言
11.2 频率响应的背景知识
11.3 传递函数及其背景
11.4 更多关于传递函数的内容
11.5 使用拉普拉斯变换求输出响应
11.6 系统的频率响应
11.7 一阶系统的频率响应
11.8 二阶系统的频率响应
11.9 零极点图
第12章 反馈和智能控制原理
12.1 引言
12.2 控制系统
12.3 开环控制系统
12.4 闭环控制系统
12.5 控制器
12.6 自动控制的其他内容
12.7 自动控制方法的定义
12.8 人工神经网络
12.9 模糊逻辑
12.10 诊断学
12.11 模拟与数字控制的对比
第13章 开发工具和概念
13.1 引言
13.2 计算机
13.3 软 件
13.4 操作系统软件
13.5 应用软件
13.6 MATLAB
13.7 更多常用的程序和软件
13.8 软件方法学
13.9 计算机网络
13.10 工业计算机
13.11 控制结构
13.12 分布式控制系统
13.13 现场总线技术
13.14 基于网络的监视和控制
第14章 基于组件的模块化设计和系统验证
14.1 引言
14.2 基于组件的模块化设计方法
14.3 系统验证
14.4 验证方法学
14.5 验证方案的其他方面
14.6 融合技术:一个视觉系统的例子
第15章 集成
15.1 引言
15.2 背景
15.3 高级执行器
15.4 消费机械电子产品
15.5 液压手指
15.6 外科手术设备
15.7 工业机器人
15.8 自动制导车辆(AGV)
15.9 钻孔机
15.10 基于传送装置的材料处理系统
15.11 讨论
第16章 机械电子设计策略:高速主轴举例
16.1 背景和介绍
16.2 主轴系统回顾
16.3 HSSS的动态建模
16.4 重要的设计参数
16.5 诊断和预测
16.6 SEA方案
16.7 控制系统的设计方法
16.8 远程监测和控制
参考文献
附录
中英文对照表
译者跋
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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当我第一眼看到这本书时,脑海中立刻浮现出那些在工厂车间里忙碌的自动化生产线,以及那些在现代家庭中扮演越来越重要角色的智能家电。我感觉这本书所涵盖的内容,必然是围绕着“机电一体化”这一核心概念展开,而这个概念本身就意味着机械与电子的深度融合,是工业革命以来最令人兴奋的技术发展方向之一。我特别好奇,书中会如何深入浅出地讲解机电一体化系统的设计思路和关键技术。比如,对于一个复杂的机电一体化产品,它的设计流程是怎样的?是从机械结构入手,还是先从控制算法着手?传感器在其中扮演着怎样的角色,它们是如何将物理世界的信号转化为电子信号的?而执行器又是如何根据电子信号的指令,驱动机械部件完成特定动作的?我希望能在这本书中找到答案,并且最好能够看到一些具有代表性的案例分析,例如汽车的电子稳定控制系统(ESC),或者医疗领域的精密手术机器人,这些都是机电一体化技术在现实世界中应用的典范,深入了解它们的运作原理,无疑会极大地拓宽我的视野,加深我对这一领域的理解。

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这本书的封面设计着实吸引人,深邃的蓝色背景搭配简洁有力的白色字体,仿佛预示着一趟探索精密机械与智能控制奥秘的旅程。我一直对那些能够巧妙融合不同学科知识的领域充满好奇,而“机电一体化”这个词汇本身就充满了技术与智慧的碰撞感。尽管我尚未有机会深入阅读,但仅仅是书名就足以勾起我强烈的求知欲。我尤其期待书中能够阐述机电一体化系统是如何通过精密的机械结构配合先进的电子控制来实现自动化操作的,比如在工业生产线上,机器人手臂如何通过精确的传感器感知环境并做出反应,又或者在航空航天领域,复杂的飞行控制系统是如何让巨大的飞机稳稳地翱翔于蓝天的。我希望这本书能够用一种易于理解的方式,将那些看似高深莫测的技术原理娓娓道来,让我这个对机电一体化尚属初学者的人,也能感受到其中蕴含的逻辑之美和工程的魅力。或许,书中还会包含一些实际的应用案例,让我能够更直观地理解这些技术是如何改变我们的生活,提升生产效率,甚至推动社会进步的。

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这本书的装帧设计透着一股严谨和专业的气息,厚实的书页和清晰的排版,让我对接下来的阅读充满了期待。我个人一直对那些能够将理论与实践相结合的学科领域情有独钟,而“机电一体化”恰恰是这样一个充满活力的交叉学科。我非常想知道,书中是否会探讨机电一体化系统在不同应用场景下的具体实现方式。例如,在机器人技术领域,机电一体化是如何实现机器人精确的运动控制和灵巧的操作的?在智能制造领域,机电一体化又如何在提高生产效率、降低成本、提升产品质量方面发挥关键作用?我希望书中能够提供一些具体的解决方案和技术路径,例如如何选择合适的传感器和执行器,如何进行系统集成和调试,以及如何进行故障诊断和维护。对于我这样一个对工程技术充满热情的读者来说,能够通过这本书了解到这些实际操作层面的知识,将是非常宝贵的财富。

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拿到这本书的那一刻,我立刻被它沉甸甸的分量所吸引,这让我预感到其中蕴含着丰富而深入的内容。我一直对那些能够将看似独立的技术巧妙地结合在一起,从而创造出全新功能和应用领域的知识体系感到着迷。“机电一体化”这个词汇本身就带有一种强大的吸引力,它暗示着机械工程、电子工程、计算机科学等多个学科的完美融合。我特别想知道,这本书在介绍机电一体化系统时,是否会涉及一些核心的理论基础,比如控制理论、信号处理、传感器技术、执行器技术等。更重要的是,我希望书中能够提供一些具体的案例研究,通过分析现实世界中的机电一体化产品或系统,来阐述其设计理念、关键技术和应用价值。例如,我一直对智能家居中的各种自动化设备很感兴趣,比如智能门锁、智能照明系统等,我很想了解它们是如何利用机电一体化技术来实现便捷、高效的家居生活的。

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这本书的书名虽然简洁,却传递出一种复杂而迷人的技术内涵,让我对其中的内容充满了好奇。作为一名对科技发展趋势始终保持关注的读者,我深知“机电一体化”在现代工业和社会发展中所扮演的关键角色。我迫切地想了解,书中是否会深入剖析机电一体化系统是如何实现从“输入-处理-输出”这一基本过程的。例如,传感器是如何感知环境变化并转化为可供电子系统处理的信号的?微处理器或嵌入式系统又是如何根据这些信号进行分析、判断并发出指令的?而执行器则如何根据指令驱动机械部件完成预期的动作?我尤其期待书中能够涵盖一些前沿的机电一体化技术,例如在人工智能、物联网等新兴技术背景下的机电一体化发展趋势,以及它们在智能交通、智慧医疗等领域的创新应用。希望这本书能为我打开一扇通往更广阔的机电一体化世界的大门。

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提纲挈领、高屋建瓴。

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提纲挈领、高屋建瓴。

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提纲挈领、高屋建瓴。

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提纲挈领、高屋建瓴。

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