《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第2版）》以機(jī)電一體化系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主體框架，介紹機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必需的基本理論與關(guān)鍵技術(shù)的典型知識(shí)，強(qiáng)調(diào)機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體性和技術(shù)集成性。內(nèi)容包括機(jī)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第2版）》可作為高等院校機(jī)械及機(jī)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(gè)領(lǐng)域的最新研究成果和技術(shù)的發(fā)展，向機(jī)電一體化系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備或產(chǎn)品、MEMS和NEMS（微機(jī)電系統(tǒng)和納機(jī)電系統(tǒng)）領(lǐng)域提出了新的挑戰(zhàn)，機(jī)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(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)相關(guān)專業(yè)的工科院校來(lái)說(shuō)，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(jī)電一體化技術(shù)并能夠深入開(kāi)展研究，深化機(jī)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(guó)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(diǎn)修改和編寫(xiě)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)教材。
隨著計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論正不斷深化。機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)“自上而下”，已形成“先頂層后樣機(jī)、先虛擬后實(shí)體、先仿真后試驗(yàn)、先框架后優(yōu)化”的特點(diǎn)。
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》從系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)出發(fā)，突出系統(tǒng)思想，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的整體性和技術(shù)集成性，著重討論機(jī)電一體化系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)機(jī)電有機(jī)結(jié)合的方法構(gòu)造最佳機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論和方法，目的是培養(yǎng)具有系統(tǒng)分析、頂層設(shè)計(jì)能力的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)。
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成
1.2.1 機(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.3.1 機(jī)電工程與系統(tǒng)工程
1.3.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
1.4 機(jī)電一體化系統(tǒng)及其課程的發(fā)展
1.4.1 機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
1.4.2 課程的發(fā)展
思考題與習(xí)題
第2章 機(jī)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(jī)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(jī)電一體化通信系統(tǒng)基本模型
2.3.3 機(jī)電一體化系統(tǒng)的信息傳輸
2.4 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
2.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
2.4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
2.4.3 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型
2.4.4 機(jī)電一體化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)路線
思考題與習(xí)題
第3章 機(jī)電一體化系統(tǒng)建模與仿真
3.1 概述
3.2 機(jī)電一體化系統(tǒng)建模
3.2.1 機(jī)械系統(tǒng)建模
3.2.2 電路系統(tǒng)建模
3.2.3 機(jī)電模擬法
3.2.4 機(jī)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(hào)變換與傳遞過(guò)程描述
4.4 傳感器接口電路中的噪聲問(wèn)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(hào)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(hào)放大電路
4.7.1 放大器的技術(shù)指標(biāo)
4.7.2 測(cè)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(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式
4.8.2 傳感器模擬信號(hào)采樣/保持的幾個(gè)問(wèn)題
4.8.3 開(kāi)關(guān)信號(hào)與接口
4.8.4 脈沖計(jì)數(shù)方式接口
思考題與習(xí)題
第5章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第6章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制技術(shù)
第7章 機(jī)電一體化系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
1.定義問(wèn)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(wèn)題定義清楚。定義問(wèn)題的目的是了解問(wèn)題發(fā)生的原因以及系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)與處理的范圍。了解問(wèn)題發(fā)生的原因，有利于認(rèn)識(shí)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(wèn)題的實(shí)質(zhì)與要害，然后，明確研究對(duì)象的系統(tǒng)類型與層次、所處環(huán)境，即屬于哪個(gè)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(jìn)行研究與處理。這一過(guò)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(píng)價(jià)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(lái)研究構(gòu)成系統(tǒng)的要素與結(jié)構(gòu)，常常借助于機(jī)理分析以及實(shí)驗(yàn)和觀察對(duì)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(jìn)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(gè)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(lái)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(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)。再如控制系統(tǒng)中的黑箱法，是將系統(tǒng)作為一個(gè)不清楚其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的黑箱來(lái)處理，只研究其對(duì)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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