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前言1

第1章 概论1

1.1 机电控制系统的基本概念及发展概况1

1.1.1 机电控制系统1

1.1.2 控制的基本概念1

序1

1.1.3 机电控制基本理论2

1.1.4 机电控制系统的发展概况3

1.2.2 控制装置4

1.2 机电控制系统的一般构成4

1.2.1 机电控制系统的构成4

1.2.3 执行装置6

1.2.4 传感器7

1.2.5 机械部分7

1.3 机电控制系统的基本控制方式8

1.3.1 开环控制方式9

1.3.2 按偏差调节的闭环控制方式10

1.3.3 复合控制方式11

1.4 机电控制系统的性能要求和指标12

1.4.1 机电控制系统的性能要求12

1.4.2 机电控制系统的性能指标13

第2章 机电控制系统的分析方法15

2.1 机电控制系统的数学模型15

2.1.1 机电控制系统数学模型的概念15

2.1.2 系统的微分方程式16

2.1.3 非线性数学模型的线性化18

2.1.4 传递函数20

2.1.5 典型环节及其传递函数22

2.1.6 系统结构图25

2.2 机电控制系统的时域分析27

2.2.1 系统的稳定性分析27

2.2.2 系统的时域分析30

2.3 控制系统的频域分析36

2.3.1 频率特性和频域分析36

2.3.2 频率特性和传递函数的关系37

2.3.3 对数幅频和对数相频特性39

2.3.4 渐近对数幅频和相频特性40

2.4 典型环节波特图41

2.4.1 比例环节41

2.4.2 积分环节41

2.4.3 微分环节42

2.4.4 延迟环节42

2.4.5 惯性环节43

2.4.6 振荡环节44

3.1.1 传感器的组成47

第3章 机电控制系统中的检测技术47

3.1 传感器的组成及分类47

3.1.2 传感器的分类48

3.1.3 传感器的一般特性50

3.2 常用位移传感器及其应用52

3.2.1 电容式位移传感器52

3.2.2 电感式位移传感器54

3.2.3 旋转变压器58

3.2.4 感应同步器60

3.2.5 光栅位移传感器63

3.2.6 磁栅位移传感器65

3.3 常用速度传感器66

3.3.1 直流测速机66

3.3.2 光电式转速传感器67

3.3.3 磁电式转速传感器67

3.3.4 霍尔式传感器69

3.4.1 电阻应变式传感器72

3.4 力传感器72

3.4.2 压电式传感器76

3.5 物位传感器79

3.5.1 液位传感器79

3.5.2 静压式液位传感器81

3.6 红外、图像与光纤传感器82

3.6.1 红外传感器82

3.6.2 CCD图像传感器84

3.6.3 光纤传感器88

4.1.2 执行装置的分类及特点91

4.1.1 执行装置的构成91

第4章 机电控制系统中的执行装置91

4.1 概述91

4.1.3 机电控制系统对执行元件的基本要求92

4.2 步进电动机及其驱动93

4.2.1 步进电动机的基本工作原理93

4.2.2 步进电动机的基本特性95

4.2.3 步进电动机的驱动和控制97

4.2.4 步进电动机的微机控制100

4.2.5 步进电动机的选用101

4.3.1 直流伺服电动机的基本结构及其分类103

4.3 直流伺服电动机及控制103

4.3.2 直流伺服电动机工作原理105

4.3.3 直流伺服电动机的要求及选用107

4.3.4 直流伺服电动机的调速方法107

4.3.5 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统110

4.4 交流伺服电动机及控制112

4.4.1 交流伺服电动机的分类和特点113

4.4.2 交流伺服电动机工作原理113

4.4.3 交流伺服电动机的调速原理114

4.4.4 交流变频调速技术的分类与特点116

4.4.5 脉宽调制（PWM）原理117

4.4.6 正弦波脉宽调制（SPWM）变频器118

4.4.7 交流伺服电动机的选择119

4.4.8 交流伺服电动机的发展方向119

4.5 液压控制系统120

4.5.1 液压传动的基本原理121

4.5.2 液压系统的组成122

4.5.3 液压伺服系统125

4.5.4 液压系统的发展概况127

4.5.5 液压系统的优缺点128

4.6 气动控制系统129

4.6.1 气动控制系统的一般构成及特点129

4.6.2 压缩空气的产生及净化处理130

4.6.3 气动控制阀135

4.6.4 气动执行元件138

5.1.1 计算机控制系统的组成144

第5章 机电系统的计算机控制144

5.1 计算机控制系统概述144

5.1.2 计算机控制系统的分类146

5.1.3 计算机控制系统的发展趋势148

5.2 计算机控制系统模拟设计方法149

5.2.1 计算机控制系统的基本设计方法149

5.2.2 Z变换150

5.2.3 控制器的离散化方法153

5.3 计算机控制系统的离散设计方法157

5.3.1 离散设计法157

5.3.2 最小拍无差控制系统的设计158

5.3.3 无纹波最小拍无差控制系统的设计163

5.3.4 非最小拍无差控制系统的设计166

5.4 PID控制算法168

5.4.1 模拟PID调节器168

5.4.2 PID算法的实现171

5.4.3 PID算法的改进174

5.4.4 PID算式参数整定177

5.5 机电控制系统中常用的微处理器180

5.5.1 MCS—51系列单片微机180

5.5.2 MCS—96系列单片微机188

5.5.3 DSP189

5.5.4 可编过程控制器194

第6章 机电控制系统的设计方法及设计实例204

6.1 机电控制系统的设计步骤204

6.1.1 机电控制系统的设计规划204

6.1.2 机电控制系统的详细设计206

6.2 基于变频PID功能的PLC控制恒压供水系统209

6.2.1 概述209

6.2.2 恒压供水系统工作原理209

6.2.3 恒压供水系统性能213

6.3 注塑机变频微机控制系统213

6.3.1 引言213

6.3.2 注塑机变频调速微机控制系统的工作原理及设计214

参考文献218