机械电子工程原理

本书特色

《机械电子工程原理》：普通高等教育“十一五”国家级规划教材，工程训练系列教材。

内容简介

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书论述了机械电子工程的基本原理及系统设计。在**篇执行机构与驱动器中，介绍了执行机构的作用，以及电气、液压和气动等驱动方式；在第二篇测量系统中，讲述了系统运行时状态信息的获取、处理和干扰抑制问题；在第三篇嵌入式控制系统中，讲述了接口、通道和控制策略的设计，并介绍了机电系统监控的基本内容，此外，还涉及机械电子系统中机构、结构和人机界面设计的原则；在第四篇系统应用中，介绍了几种典型的机械电子系统设计实例。本书从机械电子系统设计的角度，着眼于物质、能量和信息，阐述了机电系统的机构、驱动与控制的相关内容，*后还给出了若干个机电系统案例剖析。
　　本书是普通高等学校机电工程或机电一体化专业的高年级本科生或硕士研究生教材，也可供相关领域的工程技术人员阅读。

节选

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插图：针对第二种情况的实例：袖珍式光盘放像机：该系统中的激光系统用来从盘上读取数字编码信号，其控制是由一个微处理系统完成的，此系统还具有磁道选择、扫描和预检等功能。自动驾驶小船：能够根据风向标、磁罗盘或全向无线电信标机的输出信号来控制操作杆或操作盘。模块化机器人：普通工业机器人的几何结构限制了其功能，而模块化机器人，由于其众多的结构单元和执行器是由一个中央控制器控制的，克服了普通机器人的缺点，用户可以根据自己的需要来选择单元。综上所述，采用机械电子学可以在保证价格不变或降低的前提下提高产品性能。这是由于机械电子系统的元件或模块较经济且具有较强的功能所致。在**类产品中，由于在*初的设计中只考虑了动力之间的联系，而没有考虑“信息驱动”，因此传感器和控制器是在后来的改造中加上去的，某些时候就有可能因为零部件或元器件的性能或者安装空间不能满足要求而使改造失败。而对第二类产品，由于在一开始设计的时候就同时考虑了动力和信息之间的联系，特别是强调了通过“嵌入式”设计来实现“机电一体”，产品性能得到了极大的提高。在今天，一些典型的现代机电产品，如磁悬浮轴承、喷气式战斗机等，离开了电子工程的机械根本就无法工作。在工程设计中，机械电子方法能将系统的大量材料和信息集中起来，使系统具有更高的性能、更强的灵活性。因此，要做到万无一失，机械电子工程的设计必须包括初步设计和具体设计两个阶段。在制造工业中，需要使整个系统及其组成部分具有高度的可控性，因此要对各个单元的功能及它们在整个系统中的作用作全面了解。对产品来说，用户关心的是产品性能的提高、操作程序的简化，而并不关心用什么样的方法来达到此目的，因此许多产品都装有用以提高产品性能的微控制器。微控制器对用户是开放的，用户可以通过界面来选择适当的控制功能。当前，许多部门都在用机械电子方法从事产品和系统的开发，开发过程的技术交接通常由某一个部门负责，而该部门又往往不从事系统的总体设计，它的任务仅仅是将一个部门的工作转交给另一个部门，大部分是事务性的工作。在真正的机械电子设计方法中，这种协调工作应该由设计中心完成。这个事实已逐渐被认识，尤其是在日本。因此，用机械电子方法进行工程设计的核心是将电子技术和计算机技术与机械系统有机地结合起来。对现有