機電控制系統設計與套用

《機電控制系統設計與套用》是2020年6月是國防工業出版社出版的圖書，作者是洪華傑，張連超，范世珣，本書是在“機電一體化”類課程基礎上介紹了面向控制設計需求的機電系統動力學相關的理論和方法，旨在提升學習者運用控制系統進行性能設計的能力。

基本介紹

• 中文名：機電控制系統設計與套用 
• 作者：洪華傑、張連超、范世珣
• 出版社：國防工業出版社
• ISBN：9787118120783

內容簡介

《機電控制系統設計與套用》是在“機電一體化”類課程基礎上介紹了面向控制設計需求的機電系統動力學相關的理論和方法，旨在提升學習者運用控制系統進行性能設計的能力。主要內容包括：機電系統總體設計方法、機電系統動力學建模方法、傳動與執行器動力學模型、典型機電非線性因素、負載與電機特性分析與匹配、檢測與驅動器的動力學模型、系統動力學特性辨識方法、計算機數字控制等。後通過一個案例綜合套用了相關方法和技術，從控制系統設計套用的角度進行總結。

《機電控制系統設計與套用》可作為高等院校近機電類專業研究生教材，也可供機電控制類裝備高級研發人員參考。

圖書目錄

第一章 緒論

1．1 機械電子工程的發展與概念

1．1．1 機械電子工程的發展

1．1．2 機械電子工程的定義

1．2 系統關鍵技術

1．2．1 信息系統

1．2．2 機械系統

1．2．3 電子系統

1．2．4 感測器與致動器

1．2．5 實時接口

1．3 機電系統設計方法

1．3．1 機電系統設計流程

1．3．2 機電系統集成方式

1．4 本書重點與內容組織習題與思考題

第2章 機電動力學理論基礎

2．1 力學理論基礎

2．1．1 動力學普遍定理

2．1．2 歐拉動力學方程

2．1．3 達朗貝爾原理

2．1．4 拉格朗日方程

2．2 電路分析理論基礎

2．2．1 基爾霍夫電流定律

2．2．2 基爾霍夫電壓定律

2．3 電磁場理論基礎

2．3．1 安培環路定理

2．3．2 安培力定律

2．3．3 電磁感應定律

2．4 機電能量轉換基礎

2．4．1 機電能量轉換的能量關係

2．4．2 單邊激勵機電裝置的能量轉換

2．4．3 雙邊激勵機電裝置的能量轉換

2．4．4 機電能量轉換的條件

2．4．5 產生恆定電磁轉矩的條件

2．4．6 旋轉電動機的電磁轉矩習題與思考題

第3章 機械動力學

3．1 桿件

3．2 彈簧

3．3 阻尼

3．3．1 帶有乾摩擦和黏滯摩擦的阻尼

3．3．2 彈簧阻尼系統

3．4 軸承

3．4．1 滑動軸承

3．4．2 滾動軸承

3．5 典型機械系統

3．5．1 單質量彈簧阻尼振盪系統

3．5．2 考慮齒輪和彈簧的兩質量振盪系統

3．5．3 帶傳動系統動力學

3．5．4 帶有摩擦的機械系統

3．5．5 帶有空回的機械系統習題與思考題

第4章 機電系統感測器特性

4．1 典型位置檢測元件的特性與模型

4．1．1 光電編碼器

4．1．2 旋轉變壓器

4．1．3 電位計

4．2 典型速度檢測元件的特性與模型

4．2．1 直流測速發電機

4．2．2 編碼器式測速感測器

4．3 典型慣性測量元件的特性與模型

4．3．1 加速度計

4．3．2 陀螺儀

4．4 典型力及力矩測量元件的特性與模型

4．4．1 測力感測器

4．4．2 轉矩測量習題與思考題

第5章 致動器動力學特性

5．1 步進電動機

5．1．1 基本轉矩計算

5．1．2 電動機動態數學模型

5．2 直流電動機

5．3 交流電動機

5．3．1 三相異步電動機的多變數非線性數學模型

5．3．2 三相異步電動機在兩相靜止坐標繫上的數學模型習題與思考題

第6章 機電系統非線性動力學特徵

6．1 傳動鏈典型非線性因素

6．2 飽和特性及其動力學模型

6．3 死區特性及其動力學模型

6．4 間隙特性及其動力學模型

6．4．1 間隙特性建模

6．4．2 齒隙的物理模型及非線性特性

6．4．3 齒隙非線性建模及數學表達式

6．4．4 齒隙特性的描述函式分析

6．4．5 間隙對控制系統性能的影響

6．5 摩擦特性及其動力學模型

6．5．1 摩擦的特徵

6．5．2 摩擦模型的發展

6．5．3 靜摩擦對系統的影響

6．6 結構彈性變形及阻尼的影響

6．6．1 問題的引出

6．6．2 降低機械諧振影響的措施

6．7 消除非線性因素的常用方法

6．7．1 利用局部反饋削弱非線性因素

6．7．2 振盪線性化習題與思考題

第7章 動態系統實驗建模

7．1 模型辨識的基本思想

7．1．1 模型辨識的發展和現狀

7．1．2 經典模型辨識的基本思想

7．2 實域非參數模型的辨識階躍回響法

7．2．2 脈衝回響法

7．2．3 相關函式法

7．3 頻域非參數模型的辨識

7．3．1 頻率回響法

7．3．2 傳遞函式擬合習題與思考題

第8章 機電控制技術

8．1 控制系統性能指標

8．1．1 時域性能指標

8．1．2 頻域性能指標

8．2 一般機電控制系統框架

8．3 數字PID控制器設計

8．3．1 基本形式與算法

8．3．2 PID改進算法

8．4 連續控制器的離散化方法

8．4．1 脈衝回響不變法（z變換法）

8．4．2 階躍回響不變法

8．4．3 前向差分法

8．4．4 後向差分法

8．4．5 雙線性變換法

8．4．6 預修正雙線性變換法

8．4．7 零極點匹配法

8．4．8 各種離散化方法比較習題與思考題

第9章 案例分析

9．1 穩定平台的建模分析

9．1．1 三軸穩定平台的幾個概念

9．1．2 坐標系定義

9．1．3 坐標變換

9．1．4 運動學關係

9．1．5 動力學模型

9．1．6 動力學模型的簡化

9．1．7 機電模型

9．1．8 三軸模型仿真實例

9．2 穩定平台控制系統的設計指標

9．2．1 設計指標

9．2．2 隔離度定義與特性

9．2．3 穩定平台輸出與制導系統的關係

9．3 三軸穩定平台的經典PID控制

9．3．1 控制機理與控制系統基本結構

9．3．2 各軸負載及電動機伺服控制迴路模型

9．3．3 三軸平台的經典PID控制

參考文獻