具体描述
内容简介
本书详细介绍机电一体化系统设计方法，共分8章。第1章讨论机电一体化设计过程的关键内容，探讨其发展方向；第2章重点讲解系统建模和仿真；第3章讲述几种传感器与换能器的基本理论和概念；第4章讨论直流电机、步进电机、流体动力设备等驱动系统；第5章介绍控制和逻辑方法，包括数字化技术的基本原理、数字化理论以及PLC等；第6章介绍机电一体化系统中的控制设计，并讲述根轨迹法和伯德图设计方法，以及PI、PD、PID等设计过程；第7章讨论实时数据采集的理论和实践；第8章给出几个利用LabVIEW和VisSim的案例。本书适合作为机械工程、电子工程、工业工程、生物医学工程、计算机工程，以及机电一体化工程等学科高年级本科生和研究生的教材，也可供相关专业人士参考。
目录
译者序第2版前言
第1章机电一体化系统设计概述1
1.1机电一体化的概念2
1.2机电一体化综合设计3
1.3机电一体化的设计过程5
1.4机电一体化关键组成8
1.5机电一体化应用15
1.6本章小结28
习题29
参考文献29
第2章机电一体化系统
建模与仿真31
2.1算子符号和传递函数32
2.2框图、操作和仿真33
2.3框图建模——直接方法38
2.4框图建模——模拟方法48
2.5电气系统55
2.6机械平移系统59
2.7机械转动系统65
2.8机电耦合69
2.9流体系统73
2.10本章小结83
习题83
参考文献87
第2章附录87
第3章传感器和换能器92
3.1传感器和换能器简介93
3.2元器件变化的影响——敏度分析98
3.3运动和位置测量传感器102
3.4测量运动的数字传感器114
3.5力、扭矩和触觉传感器118
3.6振动——加速度传感器128
3.7流体测量传感器135
3.8温度传感装置144
3.9传感器应用148
3.10本章小结167
习题168
参考文献173
第4章驱动装置174
4.1直流电机175
4.2永磁步进电机179
4.3流体力驱动184
4.4流体力系统的组成187
4.5压电驱动器197
4.6本章小结198
习题199
参考文献200
第5章系统控制——逻辑方法201
5.1机电一体化中的数字系统202
5.2二进制逻辑206
5.3卡诺图最小化210
5.4PLC215
5.5本章小结223
习题223
参考文献226
第6章信号、系统和控制227
6.1信号、系统和控制简介228
6.2常微分方程的拉普拉斯变换230
6.3系统表示234
6.4非线性系统的线性化238
6.5时间延迟241
6.6系统性能指标242
6.7根轨迹法249
6.8伯德图258
6.9采用极点配置法设计控制器264
6.10本章小结268
习题268
参考文献270
第7章信号调制和实时接口271
7.1引言272
7.2数据采集和控制系统的组成272
7.3传感器和信号调制276
7.4数据转换设备277
7.5数据转换过程282
7.6应用软件288
7.7本章小结315
参考文献316
第8章案例分析317
8.1综合案例分析318
8.2数据采集案例分析332
8.3数据采集和控制案例分析339
8.4本章小结349
习题349
参考文献349
附录350
前言/序言
第2版前言Preface to the Second Edition全球市场的竞争需要采用现代化技术来生产灵活的、功能丰富的产品，使其比现有的产品更好、更便宜、更智能。我们日常所使用的无数的智能产品，从汽车的导航控制系统到先进的飞行控制系统，从洗衣机到多功能的精密机器，已经证实了机电一体化的重要性。数字工程、仿真与建模、机电运动设施、电力电子、计算机和信息学、MEMS、微处理器以及DSP等技术的发展，给工业界和学术界带来了新的挑战。机电一体化是机械和电子工程、计算机科学以及信息技术的协同组合，包含采用控制系统、数字方法来设计具有内置智能的产品。
机电一体化领域允许工程师将机械、电子、控制工程和信息技术集成到整个产品设计过程中。建模、仿真、分析、虚拟原型以及可视化等都是开发先进的机电一体化产品的关键因素。机电一体化设计注重系统优化，以保证创造与时俱进的合格产品。为了让机电一体化产品设计一次成功，需要团队合作以及多部门、多工程学科之间的协调。通过引入新的软件仿真工具和系统串接起来工作，促进了系统集成，创造了一条有效的机电一体化工作道路。
本书第1版是面向高年级本科生或研究生的，涵盖的专业包括机械工程、电子工程、工业工程、生物医学工程、计算机工程以及机电一体化工程。本书被广泛应用于美国、加拿大、中国、欧洲、印度和韩国。根据本领域内专家或使用本书的教师的反馈，本书第2版已经进行了大幅扩展和修订，所以本书不仅仍旧适合于原来的用户，而且适应于其他新出现的课程。
当前，有一种趋势是将机电一体化包含进传统的课程体系中，其目的是给即将毕业的工程师们提供一些综合的设计经验。这种经验来自于使用测量原理、传感器、驱动器、电子线路以及耦合了设计、仿真和建模的实时接口。有些课程以案例分析作为结尾，通过一个统一的设计项目，将各种各样的学科集成到一个成功的设计产品中，以便在实验室环境下就能快速地装配和分析这个产品。
本书第2版已经全部升级了。目标是全面覆盖多个领域，从而让读者理解工程学科的范围，将这些学科合在一起形成机电一体化的新领域。本书中所用的跨学科方法为机电一体化产品设计提供了技术背景。
本书第2版可作为如下课程的教材或参考书：
独立的机电一体化课程。
现代仪器和测量课程。
混合电子和机械工程课程，涵盖传感器、驱动器、数据采集和控制。
跨学科的工程课程，包括建模、仿真和控制。
本书特色全面覆盖传感器、驱动器、系统建模，并且将经典的控制系统设计与实时计算机接口相结合。
工业实际案例分析。
深入讨论物理系统的建模和仿真。
包含框图、改进的模拟建模方法和最新的可视化仿真软件的使用。
展示如何在图形环境下利用可视化表示方法进行交互式建模，其对设计过程非常重要。
详细的机电一体化系统设计方法。
展示如何实现设计过程的一次性成功。
第2版新增内容众多的设计例子，每一章后面都增加了习题，帮助学生理解基本的机电一体化方法。
实现了一个简单的运动控制模型，其贯穿于全书8章内容，逐步地涵盖了机电一体化系统的各个部分。
使用LabVIEW和VisSim软件进行仿真和实时接口。
包含当前机电一体化和智能制造的发展趋势。
在实施案例分析时，结合框图进行描述，强调广泛应用数学分析、建模仿真、控制和实时接口等工具。
包含传感器、实时接口、多输入和多输出系统。
从日常生活中碰到的情况中提取设计例子和习题。
描述机电一体化的协同性及其对设计的影响。
半实物仿真例子以及图解优化设计。
对多输入和多输出情况下的控制系统分析。
全面展示永磁直流电机与霍尔效应传感器的集成，以及其数学分析和位置控制。
机电一体化虚拟原型系统的创建。
第1章深入讨论机电一体化设计过程的关键内容，并探讨其发展方向。此外，还介绍近年来在智能制造领域机电一体化技术的发展，并讨论利用机电一体化方法对传统设计的改进。
第2章重点讲解系统建模和仿真，学生将学习如何利用改进的类比方法从图形或其他信息中创建精确的计算机动态模型，这里将传递函数变换成框图模型的过程分成了6步，这种方法将标准的模拟方法和框图建模方法相结合，其主要的不同之处在于本方法可以直接处理非线性问题，而不需要引入线性化。第2章还介绍在机电一体化中许多常见的物理系统，这些系统包括机械元件、电子元件、热元件、流体元件和液压元件，该章所开发的模型和技术将按机电一体化设计过程的顺序用于后续章节。
第3章讲述传感器与换能器的基本理论和概念，包括测量仪器的原理、模拟和数字传感器、位置传感器、力传感器、振动传感器，以及温度、流体和距离传感器。
第4章讨论几种类型的驱动设备，包括直流电机、步进电机、流体动力设备和压电驱动器。
第5章介绍系统控制和逻辑方法，包括数字技术和数字理论的基本原理，诸如布尔逻辑运算、模拟和数字电子学以及PLC。
第6章介绍机电一体化系统中的控制及其设计。重点关注真实环境的约束，包括时滞和非线性。详细介绍根轨迹法和伯德图设计方法，同时还介绍几个通用控制结构的设计过程，包括PI、PD、PID、滞后、超前和纯增益。
第7章讨论实时数据采集的理论和实践。利用可视化编程方法解决信号处理和数据解释的问题，举了几个利用LabVIEW和VisSim的例子。还利用案例分析一个永磁DC齿轮电机位置控制系统的PI控制器输出的脉宽调制功能。
第8章列举一系列适合实验室研究的案例。所有案例都通过使用通用的输入/输出板、可视化仿真环境以及应用软件来实施，图形环境的关键因素在于机电一体化应用中参与和交互系统的可视化表示。
……
用户评价
拿到《机电一体化系统设计（原书第2版）》这本书，首先吸引我的是其严谨的学术风格和丰富的理论深度。作为一名高校的博士生，我一直致力于在机电一体化领域进行深入研究，而这本书恰好满足了我对理论知识的极致追求。作者在书中对机电一体化系统的建模方法进行了详尽的介绍，从物理建模到数学建模，再到计算机仿真，每一个环节都处理得一丝不苟。特别是关于非线性系统建模和辨识的部分，对我目前的研究课题有着直接的帮助。书中对各种控制理论的讲解也堪称经典，从经典的PID控制，到现代的模糊控制、神经网络控制，再到最新的模型预测控制，作者都进行了深入的剖析，并且给出了相应的算法推导和实现细节。我特别欣赏书中关于“鲁棒性控制”和“最优控制”的章节，这对于我设计高性能、高可靠性的控制系统至关重要。此外，书中关于机电一体化系统可靠性分析和故障诊断的论述，也为我今后的研究方向提供了新的思路。总而言之，这本书为我提供了一个扎实的理论基础，让我能够站在巨人的肩膀上，更深入地探索机电一体化领域的奥秘。
评分我是一名有着数十年经验的资深机械工程师，近年来随着自动化和智能化技术的飞速发展，我逐渐感到自己在电子和控制领域的知识储备有所不足，这在面对一些复杂的机电一体化项目时，显得力不从心。《机电一体化系统设计（原书第2版）》的出现，可以说是为我打通了任督二脉。这本书的讲解风格非常接地气，作者并没有使用过于晦涩的专业术语，而是用清晰易懂的语言，将复杂的机电一体化概念娓娓道来。我特别喜欢书中关于“用户需求分析”和“功能分解”的章节，这让我能够从更宏观的角度去理解一个机电一体化项目的立项和设计过程。书中关于“人机工程学”在机电一体化设计中的应用，也给我带来了很多启发，让我认识到，一个好的机电一体化产品，不仅要技术先进，更要易于使用和维护。我印象深刻的是，书中对于一些经典机电一体化产品的设计思路和演变过程的介绍，让我对该领域的发展历史和未来趋势有了更清晰的认识。这本书没有让我去死记硬背那些枯燥的公式，而是引导我去思考“为什么”，以及“如何做”，这对于我这样需要将理论转化为实际解决问题的人来说，是非常宝贵的。
评分作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的研发工程师，我一直对机电一体化系统的集成和优化充满兴趣。然而，市面上很多书籍要么过于理论化，要么过于偏重某一子领域。《机电一体化系统设计（原书第2版）》这本书，则在理论深度和工程实践之间取得了绝佳的平衡。作者在讲解复杂系统时，总是能够从最基础的物理原理出发，逐步深入，直到掌握核心的控制策略和实现方法。书中关于“动态系统建模”的章节，提供了多种建模方法，并且对每种方法的适用场景和优缺点进行了清晰的分析，这对于我进行系统仿真和性能预测非常有价值。我特别赞赏书中关于“实时控制系统设计”的论述，这部分内容对于开发高性能的机电一体化产品至关重要。作者在书中详细介绍了实时操作系统、任务调度、中断处理等关键技术，并且给出了具体的实现示例。此外，书中关于“故障诊断与容错控制”的章节，也为我提升产品的可靠性和鲁棒性提供了宝贵的思路。这本书就像一位经验丰富的导师，能够在我遇到技术难题时，提供深刻的见解和解决方案。
评分作为一名有着多年工业自动化经验的技术人员，我读过不少关于机电一体化的书籍，但《机电一体化系统设计（原书第2版）》无疑是其中最让我印象深刻的一本。这本书的优势在于其极强的实践性和前瞻性。作者在书中不仅深入浅出地讲解了机电一体化系统的基本原理，更重要的是，他结合了大量的工程实例，详细介绍了当前工业界最前沿的设计理念和技术趋势。我尤其欣赏书中关于“系统集成”和“协同设计”的论述，这正是当前制造业转型升级的关键所在。书中关于模块化设计、标准化接口的讲解，对于提高系统的可重用性和可维护性有着非常重要的指导意义。我发现，书中的很多案例都来自于实际的工业生产场景，比如智能制造、工业机器人、自动化生产线等，这些都与我的工作息息相关。作者在分析这些案例时，不仅仅停留在技术的层面，更是从经济性、可靠性、易用性等多个维度进行考量，这对于我这样需要考虑项目成本和效益的工程师来说，非常有参考价值。另外，书中关于模型预测控制、自适应控制等先进控制算法的介绍，也让我对机电一体化系统的智能化发展有了更深刻的认识。这本书给我最大的启发是，机电一体化设计不仅仅是技术的堆砌，更是一门关于如何将机械、电子、信息技术有机融合，以实现最优性能的艺术。
评分坦白说，在拿到《机电一体化系统设计（原书第2版）》之前，我对机电一体化这个概念的理解还比较模糊，总觉得它是一个大杂烩，缺乏清晰的定义和核心。然而，这本书彻底改变了我的看法。作者以一种非常系统和宏观的视角，为我勾勒出了机电一体化设计的完整图景。从最初的概念设计，到详细的方案论证，再到各个子系统的集成和最终的测试优化，每一步都讲得清晰到位。我尤其欣赏书中关于“系统集成方法论”的阐述，这让我认识到，机电一体化设计不仅仅是技术层面的整合，更是一个需要系统性思维和协作的过程。书中关于“接口设计”和“标准化”的讲解，也让我看到了提高系统效率和降低成本的有效途径。我发现，这本书能够将看似毫不相关的机械、电子、软件知识，通过“系统”这个概念巧妙地联系起来，让我能够从整体上把握机电一体化系统的设计脉络。阅读这本书，就像在搭建一座复杂的桥梁，作者一步一步地引导我，从基础的材料选择，到精密的结构设计，最终才能成就一座坚固可靠的桥梁。
评分这本书的出现，简直就是我学习机电一体化道路上的一盏明灯。我是一名刚刚踏入研究生阶段的学生，虽然本科接触过一些相关的课程，但始终觉得知识体系比较零散，对于如何将各个子领域有机地结合起来，形成一个完整的机电一体化系统，一直缺乏清晰的认识。这次拿到《机电一体化系统设计（原书第2版）》，我感觉自己像是打开了新世界的大门。作者在内容的组织上非常巧妙，从宏观的系统架构设计，到微观的元器件选型，再到最后集成调试，层层递进，环环相扣。让我印象深刻的是，书中对于不同传感器和执行器特性的对比分析，以及如何在具体应用场景下进行最优选择的详细阐述，这部分内容对于我进行毕业设计至关重要。而且，作者并没有回避一些工程实践中的难点和挑战，而是坦诚地分析了可能出现的问题，并给出了相应的解决方案，这让我觉得非常贴近实际。书中关于嵌入式系统在机电一体化中的应用部分，也是我特别关注的内容。作者详细介绍了如何将微控制器、DSP等嵌入式器件集成到机电系统中，以及如何进行软件开发和硬件调试，这对于我未来的研究方向有着重要的指导意义。读这本书的过程中，我常常会停下来，思考书中的内容如何能够应用到我的具体项目上，并且会尝试着自己动手去实现一些小的模块，这种理论与实践相结合的学习方式，让我受益匪浅。
评分如果说之前我对机电一体化设计还有一些零散的认识，那么《机电一体化系统设计（原书第2版）》这本书就像一个强大的搜索引擎，将我所有模糊的概念都清晰化了。作者的讲解非常深入浅出，即使是一些非常复杂的概念，也能通过他严谨的逻辑和生动的例子变得容易理解。我特别喜欢书中关于“系统性能指标的定义和度量”的章节，这让我能够更科学地评估一个机电一体化系统的优劣。书中关于“设计迭代与优化”的论述，也让我深刻理解了在实际工程中，如何通过不断地改进来提升系统的性能。我曾尝试将书中介绍的一些设计方法应用到我正在进行的一个小项目上，发现效果非常显著，这让我更加坚信这本书的价值。这本书没有给我灌输死板的知识，而是激发了我独立思考和解决问题的能力。它让我明白，机电一体化设计不仅仅是学习各种各样的技术，更是一种综合运用知识，解决实际问题的思维方式。我觉得这本书的作者一定是一位在机电一体化领域有着深厚造诣的工程师，他的智慧和经验都毫无保留地体现在了这本书中，让我受益匪浅。
评分在我看来，《机电一体化系统设计（原书第2版）》这本书最吸引人的地方在于它的前瞻性和实用性。作者在书中不仅讲解了机电一体化系统的基础知识，更重要的是，他深入探讨了当前和未来该领域的发展趋势。我印象特别深刻的是书中关于“物联网与机电一体化”的结合，以及“人工智能在机电一体化系统中的应用”的章节。这让我看到了机电一体化技术在智能化时代的广阔前景。作者在分析这些前沿技术时，并没有流于表面，而是详细介绍了其在机电一体化系统中的具体实现方式和潜在挑战。我感觉这本书能够帮助我把握技术发展的脉搏，为我未来的职业发展指明方向。此外，书中关于“绿色机电一体化设计”的讨论，也让我认识到可持续发展的重要性，这在当今社会显得尤为珍贵。总而言之，这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一份关于机电一体化领域未来发展的“白皮书”，它让我看到了技术的力量，也让我对接下来的学习和工作充满了期待。
评分这本《机电一体化系统设计（原书第2版）》真的是我近期读过的最让人惊喜的教材之一了。刚拿到这本书的时候，就被它厚实的分量和精美的排版所吸引，感觉一看就是精心编纂的作品。翻开第一页，我就被作者严谨的逻辑和清晰的讲解所折服。作为一名在机电一体化领域摸爬滚打了几年，但总感觉理论基础不够扎实的在职工程师，我一直渴望找到一本能够系统性梳理知识，并且与时俱进的参考书。这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在基础概念的介绍，而是深入到机电一体化系统设计的核心环节，从系统建模、传感器选择、执行器驱动，到控制策略的制定和实现，每一个部分都讲得鞭辟入里。特别是书中对各种典型机电一体化应用的案例分析，让我对理论知识有了更直观的认识，仿佛身临其境地参与到设计过程中。书中丰富的图表和插图，更是为理解抽象的理论概念提供了极大的便利，很多时候，一张图就能胜任千言万语。我尤其欣赏作者在讲解复杂控制算法时，能够循序渐进，先从原理讲起，再到具体实现，并且辅以伪代码或者流程图，这对于我这样需要将理论转化为实际工程应用的人来说，简直是福音。而且，这本书的语言风格不像很多枯燥的学术著作，而是充满了工程师的实用主义精神，处处透露着作者在实际工程中积累的经验和智慧，读起来既有收获，又不乏乐趣。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，在我迷茫的时候给予指导，在我遇到困难的时候提供思路。
评分我是一名大三的机电一体化专业学生，一直以来都觉得机电一体化这个专业听起来很炫酷，但实际学习起来却发现涉及的知识面非常广，很多时候都感到力不从心。《机电一体化系统设计（原书第2版）》这本书，简直就是我们这种初学者的“救星”。书中的内容安排得非常有条理，从最基础的机械原理、电路知识，到稍微深入的传感器、执行器，再到后来的控制系统和软件开发，每个部分都讲得非常细致。我尤其喜欢书中关于“传感器原理与选型”的章节，里面对各种常用传感器的工作原理、优缺点以及适用范围都做了非常详细的对比，这对我以后做实验或者设计课程项目非常有帮助。书中还附带了很多例题和课后习题，虽然我还没有全部做完，但仅从例题的解答过程，我就学到了很多解决问题的方法和技巧。我感觉这本书最大的优点在于，它能够将那些原本看起来零散的知识点，通过“系统设计”这个主线有机地串联起来，让我能够理解它们之间的内在联系，从而形成一个完整的知识体系。而且，书中的插图和图表非常多，不像有些书那样干巴巴的文字，这让我在阅读的时候不容易感到疲惫，反而会觉得很有趣。
评分质量没的说
评分與期望的訊息一致
评分只是为了凑字赚京豆而已。
评分是真正的正品，不错的学习用的！
评分很好，正在学习中，学习中!
评分不好，理论太深
评分工作的用书。需要慢慢看，细细的体会。
评分很好的书，适合人工智能大潮流
评分还好吧吧吧，
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