《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（第2版）》以機電一體化系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計為主體框架，介紹機電一體化系統(tǒng)設(shè)計所必需的基本理論與關(guān)鍵技術(shù)的典型知識，強調(diào)機電一體化系統(tǒng)的整體性和技術(shù)集成性。內(nèi)容包括機電一體化系統(tǒng)分析基礎(chǔ)、系統(tǒng)建模與仿真、傳感器與接口技術(shù)、驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)字式控制器與智能控制技術(shù)、電磁兼容性及干擾抑制技術(shù)等。
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（第2版）》可作為高等院校機械及機電類等專業(yè)的本科生、大專（高職）生、中專（職高）生教材，也可供相近專業(yè)的研究生、教師和科技人員參考。
各個領(lǐng)域的最新研究成果和技術(shù)的發(fā)展，向機電一體化系統(tǒng)、機電設(shè)備或產(chǎn)品、MEMS和NEMS（微機電系統(tǒng)和納機電系統(tǒng)）領(lǐng)域提出了新的挑戰(zhàn)，機電一體化技術(shù)的發(fā)展將是這些領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵。對于機電一體化技術(shù)相關(guān)專業(yè)的工科院校來說，為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展、培養(yǎng)人才的需要，使學(xué)生掌握最新機電一體化技術(shù)并能夠深入開展研究，深化機電一體化技術(shù)相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生課程教育和課程改革，變得極為迫切。目前，國內(nèi)各高校正在逐步修訂其專業(yè)課程，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域特點修改和編寫機電一體化技術(shù)專業(yè)教材。
隨著計算機及其網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計理論正不斷深化。機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計“自上而下”，已形成“先頂層后樣機、先虛擬后實體、先仿真后試驗、先框架后優(yōu)化”的特點。
《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，突出系統(tǒng)思想，強調(diào)系統(tǒng)的整體性和技術(shù)集成性，著重討論機電一體化系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計的基本理論、數(shù)學(xué)建模與仿真和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，通過機電有機結(jié)合的方法構(gòu)造最佳機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計理論和方法，目的是培養(yǎng)具有系統(tǒng)分析、頂層設(shè)計能力的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計人才。學(xué)習(xí)本教材需要預(yù)修高等數(shù)學(xué)、數(shù)值分析、模擬電路與數(shù)字電路、傳感器與檢測技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)等基礎(chǔ)知識。
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 機電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成
1.2.1 機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成及其要素
1.2.2 系統(tǒng)要素的連接
1.3 機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.3.1 機電工程與系統(tǒng)工程
1.3.2 機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.4 機電一體化系統(tǒng)及其課程的發(fā)展
1.4.1 機電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢
1.4.2 課程的發(fā)展
思考題與習(xí)題
第2章 機電一體化系統(tǒng)分析基礎(chǔ)
2.1 概述
2.2 系統(tǒng)工程方法論
2.2.1 系統(tǒng)研究基本方式
2.2.2 系統(tǒng)工程方法論
2.3 機電一體化系統(tǒng)分析的信息基礎(chǔ)
2.3.1 數(shù)據(jù)與信息的基本概念
2.3.2 機電一體化通信系統(tǒng)基本模型
2.3.3 機電一體化系統(tǒng)的信息傳輸
2.4 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法
2.4.1 系統(tǒng)設(shè)計原則
2.4.2 系統(tǒng)設(shè)計方法
2.4.3 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計類型
2.4.4 機電一體化系統(tǒng)開發(fā)路線
思考題與習(xí)題
第3章 機電一體化系統(tǒng)建模與仿真
3.1 概述
3.2 機電一體化系統(tǒng)建模
3.2.1 機械系統(tǒng)建模
3.2.2 電路系統(tǒng)建模
3.2.3 機電模擬法
3.2.4 機電一體化系統(tǒng)建模
3.3 連續(xù)系統(tǒng)離散化與系統(tǒng)仿真模型
3.3.1 連續(xù)系統(tǒng)仿真模型的建立
3.3.2 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化
3.3.3 系統(tǒng)模型類型
思考題與習(xí)題
第4章 傳感器與接口技術(shù)
4.1 傳感器與接口電路的作用
4.2 傳感器的分類
4.3 信號變換與傳遞過程描述
4.4 傳感器接口電路中的噪聲問題
4.4.1 噪聲類型和特性
4.4.2 放大器等效噪聲模型
4.5 傳感器模擬信號電路分析
4.5.1 有源敏感元件接口電路分析
4.5.2 參數(shù)式敏感元件接口電路分析
4.6 基本轉(zhuǎn)換電路
4.6.1 分壓轉(zhuǎn)換電路
4.6.2 差分轉(zhuǎn)換電路
4.6.3 非差分橋式轉(zhuǎn)換電路
4.6.4 調(diào)頻電路
4.6.5 脈沖調(diào)寬電路
4.7 常用傳感器接口信號放大電路
4.7.1 放大器的技術(shù)指標(biāo)
4.7.2 測量放大器
4.7.3 隔離放大器
4.7.4 可編程增益放大器
4.7.5 電荷放大器
4.8 傳感器的數(shù)字變換與數(shù)字接口
4.8.1 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式
4.8.2 傳感器模擬信號采樣/保持的幾個問題
4.8.3 開關(guān)信號與接口
4.8.4 脈沖計數(shù)方式接口
思考題與習(xí)題
第5章 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計
第6章 機電一體化系統(tǒng)的控制技術(shù)
第7章 機電一體化系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計
參考文獻
1.定義問題和明確系統(tǒng)
在確定系統(tǒng)之前，要了解系統(tǒng)的需求，將問題定義清楚。定義問題的目的是了解問題發(fā)生的原因以及系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標(biāo)與處理的范圍。了解問題發(fā)生的原因，有利于認(rèn)識系統(tǒng)分析的背景和原委，有助于系統(tǒng)分析。
首先要在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，查清問題的實質(zhì)與要害，然后，明確研究對象的系統(tǒng)類型與層次、所處環(huán)境，即屬于哪個大系統(tǒng)的子系統(tǒng)或要素，由哪些要素或子系統(tǒng)組成，應(yīng)在什么層面上進行研究與處理。這一過程，類似于數(shù)學(xué)中確定坐標(biāo)系或物理學(xué)中確定參考系，不同的坐標(biāo)系或參考系所描述的事物也是不同的。
其次，要理清所研究的系統(tǒng)的目標(biāo)、任務(wù)和應(yīng)具有的功能，選擇評價系統(tǒng)功能的具體指標(biāo)，以便衡量所有備選的系統(tǒng)方案。
2.內(nèi)部與外部研究方法
內(nèi)部研究方法是指從系統(tǒng)內(nèi)部來研究構(gòu)成系統(tǒng)的要素與結(jié)構(gòu)，常常借助于機理分析以及實驗和觀察對比的方法。內(nèi)容包括分解系統(tǒng)要素、確定要素間聯(lián)系、明確與理順系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、進行系統(tǒng)優(yōu)化，等等。應(yīng)該指出，優(yōu)化系統(tǒng)主要是指它的結(jié)構(gòu)最優(yōu)，并不是要求各個要素最優(yōu)。
外部研究方法是指從系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用中考察系統(tǒng)的行為和功能，再根據(jù)等效性來剖析系統(tǒng)。如類比法，不是從系統(tǒng)的要素與結(jié)構(gòu)方面分析，而是從系統(tǒng)的功能行為方面加以比較分析，例如，自動系統(tǒng)常常用類比生命物體有關(guān)的目的性和反饋功能的研究結(jié)果來實現(xiàn)。再如控制系統(tǒng)中的黑箱法，是將系統(tǒng)作為一個不清楚其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的黑箱來處理，只研究其對環(huán)境的輸入和輸出關(guān)系。因此，這種只研究系統(tǒng)的功能和行為的方法，又稱為功能模擬法。
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