機(jī)械電子學(xué)是電子工程、機(jī)械工程、控制和計(jì)算機(jī)工程的集成，它處在無(wú)數(shù)設(shè)備、過(guò)程和技術(shù)的核心。沒(méi)有它，將無(wú)法想象現(xiàn)代的生活。從自動(dòng)對(duì)焦照相機(jī)，到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，從達(dá)到新技術(shù)發(fā)展水平的機(jī)器人，到普通的洗衣機(jī)，機(jī)械電子都參與其中。本書(shū)對(duì)機(jī)械電子學(xué)領(lǐng)域做了清晰和全面的介紹。通過(guò)實(shí)踐和應(yīng)用，有助于您獲得所需的綜合能力來(lái)理解和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。它同樣也深入闡述機(jī)械電子學(xué)的原理，為形成一種真正的跨學(xué)科和綜合化的工程方法提供一個(gè)思維框架。
前 言機(jī)械電子學(xué)（或稱(chēng)機(jī)電一體化，mechatronics）一詞最早由日本工程師于1969年提出。機(jī)械電子學(xué)是將機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)和電子學(xué)結(jié)合而成的一門(mén)新學(xué)科。到了今天，這個(gè)詞有了更為廣泛的含義，一般可以認(rèn)為它是一種新的解決工程技術(shù)問(wèn)題的思想。這種思想具體表現(xiàn)為在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和加工過(guò)程中，對(duì)機(jī)械工程、電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)智能控制的有效并行集成。通過(guò)應(yīng)用這種思想，很多原本由機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)具體功能的產(chǎn)品都可以由包含微控制器的產(chǎn)品替代。而這種可替代性將使生產(chǎn)過(guò)程更具靈活性，重復(fù)設(shè)計(jì)和重復(fù)編程更為簡(jiǎn)單，進(jìn)而可以讓系統(tǒng)具有自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集及報(bào)告的能力。
機(jī)械電子學(xué)理論要求工程技術(shù)人員在解決工程問(wèn)題時(shí)要有運(yùn)用多學(xué)科、綜合方法的能力。因此，工程技術(shù)人員不能僅限于掌握一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)，還需要有能力運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)并將它們聯(lián)系起來(lái)。這就需要更多的特殊技巧。本書(shū)在介紹機(jī)械電子學(xué)的基本背景之外，還給出了上文所提到的特殊技巧的關(guān)聯(lián)方法。
為了滿(mǎn)足國(guó)家高等教育對(duì)技術(shù)人員的畢業(yè)認(rèn)證要求，本書(shū)的第1版囊括了英國(guó)商業(yè)與技術(shù)委員會(huì)（BTEC）關(guān)于機(jī)械電子學(xué)的單元。同時(shí)本書(shū)的編寫(xiě)還包含介紹了許多機(jī)械電子學(xué)方面的特殊要求，如應(yīng)用機(jī)械電子學(xué)方法解決問(wèn)題時(shí)，需要注意的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)方面的問(wèn)題。本書(shū)在英國(guó)及美國(guó)被廣泛應(yīng)用于本科生和研究生教學(xué)。結(jié)合英國(guó)和美國(guó)用書(shū)教師的反饋信息，本書(shū)第2版對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了擴(kuò)充和加深，使得本書(shū)不但對(duì)原有的讀者具有參考意義，而且更適合作為本科生教材使用。本書(shū)第3版簡(jiǎn)化了其中的部分解釋內(nèi)容，對(duì)微控制器及其編程給出了更詳細(xì)的討論，增加了對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)模型的介紹，并且就關(guān)鍵內(nèi)容在附錄中給出了索引。第4版對(duì)本書(shū)的內(nèi)容及文字表達(dá)形式進(jìn)行了全面的調(diào)整，包括重組了部分章節(jié)；將更多材料添加到附錄中，以避免擾亂行文的流暢性；引入了諸如人工智能等新內(nèi)容；給出了更多的實(shí)例分析；簡(jiǎn)化了不必要的章節(jié)。同時(shí)，在每一章添加了學(xué)習(xí)目的及關(guān)鍵點(diǎn)目錄。第5版基本保持了原有的結(jié)構(gòu)，只是通過(guò)與本書(shū)采用者的交流，對(duì)書(shū)中的一些內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)的增刪。
由于一些教師感覺(jué)各章的排序不符合一般的教學(xué)順序，第6版進(jìn)行了重組。因此，新版本把系統(tǒng)模型部分移到微處理器系統(tǒng)之后。其他變化包括添加了關(guān)于Arduino的資料，還在第24章中添加了更多的題材。
本書(shū)的主要目的是幫助技術(shù)人員和在校生全面地理解機(jī)械電子學(xué)內(nèi)容。本書(shū)可以在以下幾方面幫助讀者：
掌握理解和設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)所必需的機(jī)械工程、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的知識(shí)技巧。
掌握機(jī)械電子學(xué)中多學(xué)科知識(shí)的交叉應(yīng)用。
學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)。
本書(shū)的每一章都包含：本章目的、本章小結(jié)、詳盡的實(shí)例說(shuō)明及習(xí)題。習(xí)題的答案可以在本書(shū)的結(jié)尾部分找到。第24章中的系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)作業(yè)的提示也在本書(shū)的結(jié)尾給出。
本書(shū)的結(jié)構(gòu)為：
第1章是關(guān)于機(jī)械電子學(xué)的通識(shí)介紹。
第2～6章主要介紹傳感器方面的知識(shí)及信號(hào)調(diào)理。
第7～9章介紹驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
第10～16章介紹微處理器/微控制器系統(tǒng)。
第17～23章介紹系統(tǒng)模型方面的內(nèi)容。
第24章總結(jié)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)需要注意的問(wèn)題。
授課者的教師指南、測(cè)驗(yàn)材料和Powerpoint幻燈片可從如下網(wǎng)站下載：www.pearsoned.co.uk/bolton。
感謝書(shū)中涉及儀器的生產(chǎn)制造商提供的出版方面的支持。還要感謝那些仔細(xì)閱讀了第5版并提出了改進(jìn)建議的審稿人。
William Bolton 關(guān)于本書(shū)教輔資料，只有使用本書(shū)作為教材的教師才可以申請(qǐng)，需要的教師請(qǐng)聯(lián)系機(jī)械工業(yè)出版社華章公司，電話(huà)：13601156823，郵箱：wangguang@hzbook.com�！庉嬜�
威廉·博爾頓（William Bolton）曾擔(dān)任英國(guó)商業(yè)與技術(shù)委員會(huì)（BTEC）繼續(xù)教育的顧問(wèn)以及研發(fā)和監(jiān)控的負(fù)責(zé)人，他編著了多部成功的工程教科書(shū)，包括《Mechatronics》《Engineering Science》《Higher Engineering Science》《Mechanical Science》《Instrumentation and Control Systems》等，被國(guó)外各大學(xué)廣泛采用，獲得了很好的反響。
目 錄
出版者的話(huà)
譯者序
前言
第一部分 概述
第1章 機(jī)械電子學(xué)導(dǎo)論1
1.1 什么是機(jī)械電子學(xué)1
1.1.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)例1
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)2
1.2 設(shè)計(jì)流程2
1.2.1 傳統(tǒng)的機(jī)械電子學(xué)設(shè)計(jì)3
1.3 系統(tǒng)4
1.3.1 系統(tǒng)建模4
1.3.2 連接系統(tǒng)5
1.4 測(cè)量系統(tǒng)5
1.5 控制系統(tǒng)6
1.5.1 反饋6
1.5.2 開(kāi)環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)7
1.5.3 閉環(huán)系統(tǒng)的基本要素8
1.5.4 模擬和數(shù)字控制系統(tǒng)11
1.5.5 順序控制器14
1.6 可編程邏輯控制器15
1.7 機(jī)電一體化系統(tǒng)的例子16
1.7.1 數(shù)碼相機(jī)與自動(dòng)對(duì)焦16
1.7.2 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)17
1.7.3 MEMS和汽車(chē)安全氣囊18
本章小結(jié)18
習(xí)題19
第二部分 傳感器與信號(hào)調(diào)理
第2章 傳感器和變送器21
2.1 傳感器和變送器簡(jiǎn)介21
2.1.1 智能傳感器21
2.2 性能術(shù)語(yǔ)22
2.2.1 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性24
2.3 位移、位置和接近25
2.3.1 電位器傳感器25
2.3.2 應(yīng)變片26
2.3.3 電容元件27
2.3.4 差動(dòng)變壓器29
2.3.5 渦流式接近傳感器30
2.3.6 電感式接近開(kāi)關(guān)30
2.3.7 光學(xué)編碼器30
2.3.8 氣動(dòng)傳感器32
2.3.9 接近開(kāi)關(guān)32
2.3.10 霍爾效應(yīng)傳感器33
2.4 速度和運(yùn)動(dòng)34
2.4.1 增量式編碼器34
2.4.2 測(cè)速發(fā)電機(jī)34
2.4.3 熱釋電傳感器35
2.5 力36
2.5.1 應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器36
2.6 流體壓力36
2.6.1 壓電傳感器38
2.6.2 觸覺(jué)傳感器39
2.7 液體流動(dòng)39
2.7.1 孔板39
2.7.2 渦輪流量計(jì)40
2.8 液位40
2.8.1 浮塊40
2.8.2 壓差40
2.9 溫度40
2.9.1 雙金屬片41
2.9.2 電阻溫度檢測(cè)器41
2.9.3 熱敏電阻41
2.9.4 熱敏二極管和晶體管42
2.9.5 熱電偶42
2.10 光敏傳感器44
2.11 傳感器的選擇45
2.12 通過(guò)開(kāi)關(guān)輸入數(shù)據(jù)45
2.12.1 消抖46
2.12.2 鍵盤(pán)47
本章小結(jié)47
習(xí)題47
第3章 信號(hào)調(diào)理50
3.1 信號(hào)調(diào)理簡(jiǎn)介50
3.1.1 信號(hào)調(diào)理流程50
3.2 運(yùn)算放大器51
3.2.1 反相放大器51
3.2.2 同相放大器52
3.2.3 加法放大器52
3.2.4 積分和微分放大器53
3.2.5 差分放大器54
3.2.6 對(duì)數(shù)放大器56
3.2.7 比較器57
3.2.8 實(shí)際放大器58
3.3 保護(hù)59
3.4 濾波60
3.5 惠斯通電橋61
3.5.1 溫度補(bǔ)償62
3.5.2 熱電偶補(bǔ)償64
3.6 脈沖調(diào)制64
3.7 與信號(hào)相關(guān)的問(wèn)題65
3.7.1 接地65
3.7.2 電磁干擾66
3.8 功率輸送67
本章小結(jié)67
習(xí)題68
第4章 數(shù)字信號(hào)69
4.1 數(shù)字信號(hào)簡(jiǎn)介69
4.1.1 二進(jìn)制數(shù)69
4.2 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)69
4.2.1 采樣定理71
4.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換71
4.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器71
4.3.1 DAC71
4.3.2 ADC73
4.3.3 采樣和保持放大器76
4.4 多路復(fù)用器77
4.4.1 數(shù)字多路復(fù)用器77
4.4.2 時(shí)分多路復(fù)用78
4.5 數(shù)據(jù)采集78
4.5.1 數(shù)據(jù)精度79
4.5.2 錯(cuò)誤檢測(cè)的奇偶校驗(yàn)方法79
4.6 數(shù)字信號(hào)處理80
本章小結(jié)81
習(xí)題81
第5章 數(shù)字邏輯82
5.1 數(shù)字邏輯簡(jiǎn)介82
5.2 邏輯門(mén)82
5.2.1 AND門(mén)82
5.2.2 OR門(mén)83
5.2.3 NOT門(mén)84
5.2.4 NAND門(mén)84
5.2.5 NOR門(mén)85
5.2.6 XOR門(mén)85
5.2.7 邏輯門(mén)的組合86
5.2.8 邏輯系列與集成電路87
5.3 邏輯門(mén)的應(yīng)用88
5.3.1 校驗(yàn)位發(fā)生器88
5.3.2 數(shù)字比較器88
5.3.3 編碼器89
5.3.4 譯碼器89
5.4 時(shí)序邏輯93
5.4.1 觸發(fā)器93
5.4.2 同步系統(tǒng)94
5.4.3 JK觸發(fā)器95
5.4.4 D觸發(fā)器96
5.4.5 寄存器97
5.4.6 555定時(shí)器97
本章小結(jié)98
習(xí)題98
第6章 數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)100
6.1 顯示方式100
6.1.1 負(fù)載效應(yīng)100
6.2 數(shù)據(jù)顯示元件101
6.2.1 模擬儀表和數(shù)字儀表101
6.2.2 模擬圖記錄儀101
6.2.3 陰極射線(xiàn)示波器101
6.2.4 視覺(jué)顯示單元102
6.2.5 打印機(jī)103
6.3 磁記錄104
6.3.1 磁記錄碼105
6.3.2 磁盤(pán)107
6.4 光學(xué)記錄107
6.5 顯示器108
6.5.1 發(fā)光二極管109
6.5.2 液晶顯示器110
6.6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)111
6.6.1 計(jì)算機(jī)與插件板111
6.6.2 數(shù)據(jù)記錄器113
6.7 測(cè)量系統(tǒng)114
6.7.1 用于檢測(cè)提起重量的稱(chēng)重傳感器114
6.7.2 溫度警報(bào)系統(tǒng)115
6.7.3 滑輪的角位置115
6.7.4 溫度測(cè)量的二進(jìn)制輸出116
6.8 測(cè)試和校準(zhǔn)116
6.8.1 校準(zhǔn)117
本章小結(jié)118
習(xí)題118
第三部分 驅(qū)動(dòng)
第7章 氣動(dòng)與液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)121
7.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)121
7.2 氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)121
7.2.1 液壓系統(tǒng)121
7.2.2 氣動(dòng)系統(tǒng)123
7.2.3 閥124
7.3 方向控制閥124
7.3.1 閥的符號(hào)125
7.3.2 先導(dǎo)閥126
7.3.3 單向閥127
7.4 壓力控制閥127
7.5 缸體128
7.5.1 缸的順序控制130
7.6 伺服和比例控制閥132
7.7 過(guò)程控制閥132
7.7.1 閥體和閥芯133
7.7.2 控制閥的尺寸計(jì)算135
7.7.3 流體控制系統(tǒng)舉例135
7.8 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器136
本章小結(jié)136
習(xí)題137
第8章 機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)139
8.1 機(jī)械系統(tǒng)139
8.2 運(yùn)動(dòng)類(lèi)型139
8.2.1 自由度和約束140
8.2.2 負(fù)載141
8.3 運(yùn)動(dòng)鏈141
8.3.1 四桿鏈141
8.3.2 滑塊曲柄機(jī)構(gòu)142
8.4 凸輪143
8.5 齒輪145
8.5.1 齒輪系146
8.5.2 轉(zhuǎn)動(dòng)和平動(dòng)的轉(zhuǎn)換147
8.6 棘輪和棘爪147
8.7 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)147
8.7.1 帶的類(lèi)型148
8.7.2 鏈傳動(dòng)149
8.8 軸承149
8.8.1 徑向滑動(dòng)軸承149
8.8.2 球軸承和滾柱軸承150
8.8.3 軸承的選擇151
本章小結(jié)151
習(xí)題151
第9章 電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)153
9.1 電氣系統(tǒng)153
9.2 機(jī)械開(kāi)關(guān)153
9.2.1 繼電器153
9.3 固態(tài)開(kāi)關(guān)154
9.3.1 二極管155
9.3.2 晶閘管和三端雙向可控硅元件155
9.3.3 雙極型晶體管157
9.3.4 MOSFET159
9.4 螺線(xiàn)管159
9.5 直流電動(dòng)機(jī)160
9.5.1 有刷直流電動(dòng)機(jī)161
9.5.2 含勵(lì)磁線(xiàn)圈的有刷直流電動(dòng)機(jī)162
9.5.3 有刷直流電動(dòng)機(jī)的控制163
9.5.4 無(wú)刷永磁直流電動(dòng)機(jī)165
9.6 交流電動(dòng)機(jī)167
9.7 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)168
9.7.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)169
9.7.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制170
9.7.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇172
9.8 電動(dòng)機(jī)選擇173
9.8.1 慣量匹配173
9.8.2 轉(zhuǎn)矩要求174
9.8.3 功率要求175
本章小結(jié)175
習(xí)題176
第四部分 微處理器系統(tǒng)
第10章 微處理器和微控制器177
10.1 控制177
10.2 微處理器系統(tǒng)177
10.2.1 總線(xiàn)177
10.2.2 微處理器179
10.2.3 存儲(chǔ)器181
10.2.4 輸入/輸出183
10.2.5 系統(tǒng)示例184
10.3 微控制器186
10.3.1 摩托羅拉M68HC11187
10.3.2 Intel 8051191
10.3.3 Microchip微控制器193
10.3.4 Atmel AVR微控制器和Arduino198
10.3.5 選擇微控制器200
10.4 應(yīng)用200
10.4.1 溫度測(cè)量系統(tǒng)201
10.4.2 家用洗衣機(jī)201
10.5 編程202
10.5.1 偽代碼202
本章小結(jié)203
習(xí)題204
第11章 匯編語(yǔ)言205
11.1 語(yǔ)言205
11.2 指令集205
11.2.1 尋址208
11.2.2 數(shù)據(jù)移動(dòng)209
11.3 匯編語(yǔ)言程序210
11.3.1 匯編語(yǔ)言程序的范例211
11.4 子程序215
11.4.1 延時(shí)子程序215
11.5 查找表217
11.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制延時(shí)218
11.6 嵌入式系統(tǒng)220
11.6.1 嵌入式程序220
本章小結(jié)222
習(xí)題223
第12章 C語(yǔ)言224
12.1 為什么選擇C語(yǔ)言224
12.2 程序結(jié)構(gòu)224
12.2.1 主要特征224
12.2.2 一個(gè)C程序的示例228
12.3 分支和循環(huán)228
12.4 數(shù)組231
12.5 指針232
12.5.1 指針的算術(shù)運(yùn)算232
12.5.2 指針和數(shù)組233
12.6 程序開(kāi)發(fā)233
12.6.1 頭文件233
12.7 程序的示例234
12.7.1 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止234
12.7.2 讀ADC通道234
12.8 Arduino編程235
本章小結(jié)238
習(xí)題238
第13章 輸入/輸出系統(tǒng)240
13.1 接口240
13.2 輸入/輸出尋址240
13.2.1 輸入/輸出寄存器241
13.3 接口要求242
13.3.1 緩沖器243
13.3.2 握手243
13.3.3 輪詢(xún)和中斷244
13.3.4 串行接口247
13.4 外設(shè)接口適配器247
13.4.1 PIA初始化249
13.4.2 通過(guò)PIA連接中斷信號(hào)250
13.4.3 與PIA接口的例子251
13.5 串行通信接口251
13.5.1 微處理器的串行接口253
13.6 接口的示例254
13.6.1 通過(guò)譯碼器控制七段數(shù)碼管254
13.6.2 模擬接口256
本章小結(jié)257
習(xí)題257
第14章 可編程邏輯控制器258
14.1 簡(jiǎn)介258
14.2 PLC基本結(jié)構(gòu)258
14.2.1 輸入/輸出258
14.2.2 輸入程序260
14.2.3 PLC的形式260
14.3 輸入/輸出處理261
14.3.1 持續(xù)更新261
14.3.2 大規(guī)模輸入/輸出復(fù)制261
14.3.3 輸入/輸出地址261
14.4 梯形圖編程261
14.4.1 邏輯函數(shù)263
14.5 指令列表264
14.5.1 指令列表和邏輯函數(shù)265
14.5.2 指令列表和分支程序265
14.6 自鎖和內(nèi)部繼電器266
14.6.1 內(nèi)部繼電器266
14.7 順序控制268
14.8 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器269
14.8.1 定時(shí)器269
14.8.2 計(jì)數(shù)器270
14.9 移位寄存器271
14.10 主控指令和跳轉(zhuǎn)指令控制272
14.10.1 跳轉(zhuǎn)273
14.11 數(shù)據(jù)處理273
14.11.1 數(shù)據(jù)移動(dòng)274
14.11.2 數(shù)據(jù)比較274
14.11.3 算術(shù)運(yùn)算274
14.11.4 代碼轉(zhuǎn)換275
14.12 模擬輸入/輸出275
本章小結(jié)276
習(xí)題276
第15章 通信系統(tǒng)279
15.1 數(shù)字通信279
15.2 集中式、分層式與分布式控制279
15.2.1 并行與串行數(shù)據(jù)傳輸280
15.2.2 串行數(shù)據(jù)通信方式280
15.3 網(wǎng)絡(luò)281
15.3.1 網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)控制282
15.3.2 寬帶與基帶282
15.4 協(xié)議282
15.5 開(kāi)放系統(tǒng)互連通信模型283
15.5.1 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)284
15.6 串行通信接口285
15.6.1 RS-232285
15.6.2 20mA電流環(huán)287
15.6.3 I2C總線(xiàn)287
15.6.4 CAN總線(xiàn)288
15.6.5 USB289
15.6.6 相線(xiàn)290
15.7 并行通信接口290
15.7.1 其他總線(xiàn)292
15.8 無(wú)線(xiàn)協(xié)議293
本章小結(jié)293
習(xí)題294
第16章 故障檢測(cè)295
16.1 故障檢測(cè)技術(shù)295
16.2 看門(mén)狗定時(shí)器296
16.3 奇偶校驗(yàn)與誤碼檢測(cè)296
16.4 常見(jiàn)的硬件故障298
16.4.1 傳感器298
16.4.2 開(kāi)關(guān)和繼電器298
16.4.3 電動(dòng)機(jī)298
16.4.4 液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)298
16.5 微處理器系統(tǒng)298
16.5.1 故障檢測(cè)技術(shù)299
16.5.2 系統(tǒng)故障定位方法301
16.5.3 自測(cè)試系統(tǒng)301
16.6 仿真和模擬301
16.6.1 模擬302
16.7 PLC系統(tǒng)302
16.7.1 程序測(cè)試302
16.7.2 輸入/輸出測(cè)試303
16.7.3 PLC作為系統(tǒng)的監(jiān)視器303
本章小結(jié)304
習(xí)題305
第五部分 系統(tǒng)模型
第17章 基本系統(tǒng)模型307
17.1 數(shù)學(xué)模型307
17.2 機(jī)械系統(tǒng)模塊308
17.2.1 轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)309
17.2.2 構(gòu)建一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)310
17.3 電氣系統(tǒng)模塊313
17.3.1 構(gòu)建電氣系統(tǒng)模型314
17.3.2 電氣和機(jī)械系統(tǒng)的比較316
17.4 流體系統(tǒng)模塊316
17.4.1 構(gòu)建流體系統(tǒng)模型319
17.5 熱力系統(tǒng)模塊322
17.5.1 構(gòu)建熱系統(tǒng)模型323
本章小結(jié)324
習(xí)題324
第18章 工程系統(tǒng)模型327
18.1 工程系統(tǒng)327
18.2 轉(zhuǎn)動(dòng)－平動(dòng)系統(tǒng)327
18.3 機(jī)電一體化系統(tǒng)328
18.3.1 電位器328
18.3.2 直流電動(dòng)機(jī)328
18.4 線(xiàn)性度330
18.5 液壓機(jī)械系統(tǒng)332
本章小結(jié)334
習(xí)題334
第19章 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)335
19.1 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模335
19.1.1 微分方程335
19.2 術(shù)語(yǔ)335
19.2.1 自然響應(yīng)與受迫響應(yīng)335
19.2.2 瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)336
19.2.3 輸入的形式336
19.3 一階系統(tǒng)337
19.3.1 自然響應(yīng)337
19.3.2 受迫輸入響應(yīng)338
19.3.3 一階系統(tǒng)的例子339
19.3.4 時(shí)間常量340
19.4 二階系統(tǒng)341
19.4.1 自然響應(yīng)342
19.4.2 有受迫輸入時(shí)的響應(yīng)344
19.4.3 二階系統(tǒng)的例子345
19.5 二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)346
19.6 系統(tǒng)辨識(shí)348
本章小結(jié)348
習(xí)題349
第20章 系統(tǒng)傳遞函數(shù)352
20.1 傳遞函數(shù)352
20.1.1 拉普拉斯變換353
20.2 一階系統(tǒng)354
20.2.1 具有階躍輸入的一階系統(tǒng)354
20.2.2 一階系統(tǒng)的例子354
20.3 二階系統(tǒng)356
20.3.1 具有階躍輸入的二階系統(tǒng)356
20.3.2 二階系統(tǒng)的例子357
20.4 串聯(lián)的系統(tǒng)357
20.4.1 串聯(lián)系統(tǒng)的例子357
20.5 帶反饋環(huán)的系統(tǒng)358
20.5.1 負(fù)反饋系統(tǒng)的例子358
20.6 極點(diǎn)位置對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)的影響359
20.6.1 s平面360
20.6.2 校正360
本章小結(jié)361
習(xí)題361
第21章 頻率響應(yīng)363
21.1 正弦輸入363
21.1.1 系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的響應(yīng)363
21.2 相量363
21.2.1 相量方程364
21.3 頻率響應(yīng)365
21.3.1 一階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)365
21.3.2 二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)367
21.4 伯德圖367
21.4.1 G（s）=K的伯德圖367
21.4.2 G（s）=1/s的伯德圖368
21.4.3 一階系統(tǒng)的伯德圖368
21.4.4 二階系統(tǒng)的伯德圖369
21.4.5 建立伯德圖369
21.4.6 系統(tǒng)辨識(shí)372
21.5 性能指標(biāo)374
21.6 穩(wěn)定性374
本章小結(jié)375
習(xí)題375
第22章 閉環(huán)控制系統(tǒng)377
22.1 連續(xù)與離散控制過(guò)程377
22.1.1 開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)377
22.2 術(shù)語(yǔ)378
22.2.1 滯后378
22.2.2 穩(wěn)態(tài)誤差378
22.2.3 控制模式379
22.3 兩步控制模式380
22.4 比例模式381
22.4.1 電子比例控制器381
22.4.2 系統(tǒng)響應(yīng)382
22.5 微分控制382
22.5.1 比例微分（PD）控制383
22.6 積分控制383
22.6.1 比例積分（PI）控制384
22.7 PID控制器385
22.7.1 運(yùn)算放大器PID電路385
22.8 數(shù)字控制器386
22.8.1 控制模式的實(shí)現(xiàn)386
22.8.2 采樣速率387
22.8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)387
22.9 控制系統(tǒng)性能387
22.10 控制器校正388
22.10.1 階躍響應(yīng)法388
22.10.2 臨界比例度法389
22.11 速度控制389
22.12 自適應(yīng)控制390
22.12.1 變?cè)鲆婵刂?91
22.12.2 自校正391
22.12.3 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)392
本章小結(jié)392
習(xí)題392
第23章 人工智能394
23.1 什么是人工智能394
23.1.1 自我調(diào)控394
23.2 感知和識(shí)別394
23.2.1 識(shí)別394
23.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)395
23.3 推理395
23
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