机电一体化技术_郭文松_9787111565031

本书详细介绍了机电一体化技术的相关技术，共8章。第1章是机电一体化技术的概述部分，讲解了机电一体化技术概念、产品分类、技术组成、技术发展现状及发展趋势等内容；第2章为机械技术，重点讲解机械系统组成，机械系统建模（以传动系统为例），典型的传动机构、导向机构和执行机构；第3章为计算机控制技术，重点讲解计算机控制系统的组成、特点，典型的计算机控制系统，典型的工业控制计算机（Arduino、PLC、IPC）工作原理及其实例应用；第4章为PID控制技术，重点讲解典型的PID控制算法（位置型算法和增量型算法）、PID各参数对控制系统的影响规律，以Arduino为控制器讲解了液位PID算法程序；第5章为传感器技术，重点讲解机械量测量传感器，包括位置、位移、速度、力矩测量传感器；第6章为伺服技术，讲解了伺服概念、分类，伺服系统的组成和要求，重点讲解了步进电动机的组成、工作原理、驱动器与步进电动机的使用方法，交流伺服电动机的基本工作原理及伺服驱动器；第7章为MCGS组态软件技术，介绍了MCGS组态软件，以液位控制为实例重点讲解了MCGS如何构建上位机程序；第8章为典型机电一体化产品——工业机器人，介绍了工业机器人的分类、组成、控制系统及编程。

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，目前机电一体化产品已遍及人们日常生活和国民经济的各个领域。

随着科学技术的发展，机电一体化产品的概念不再局限于某一具体产品的范围，已扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制。为了在当今国际范围内激烈的技术、经济竞争中占据优势，世界各国纷纷将机电一体化的研究和发展作为一项重要内容而列入本国的发展计划。

为推进我国由“制造大国”向“制造强国”的转变，2016年4月6日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，会议通过了《装备制造业标准化和质量提升规划》，要求对接《中国制造2025》。《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。我国在实施制造强国战略的转变过程中，需要能够掌握核心与关键技术的人才进行自主创新，增强核心竞争力。目前，我国很多高校和高职高专院校在机械工程类专业中设立了机电一体化技术方向；企业及研究院所也有相当多的工程技术人员从事机电一体化技术方面的研究与开发工作。

本书以机电一体化共性关键技术为基础，围绕各种技术的融合与综合应用撰写知识体系，使读者了解和掌握机电一体化的实质、理论和基本方法，从而能够综合运用共性关键技术进行机电一体化产品乃至系统的分析、设计与开发。

本书适用于普通高等院校、高职机电类和自动化类专业，具有实用性和适用性强等特点。在编写过程中重点考虑了以下几点：一是着重体现机电一体化领域中多学科的融合与交叉，本书知识点衔接性好，避免内容的简单堆砌；二是重点突出本门技术应用性强的特点，本书简单介绍了技术原理，重点阐述了技术的实例应用；三是注重于知识的与时俱进，例如本书中增设了Arduino模块，Arduino是近年来兴起的开源电子原型平台，相对于51单片机而言，该技术简单易学，更能引起学生的兴趣，另外本书增加了MCGS工业控制组态软件，以水箱液位控制实例详细讲述了MCGS上位机的开发过程；四是内容精简，俗语说“样样会不如一样通”，本书精简文字、突出重点，力求将最实用的知识呈现给学生。

本书由郭文松、刘媛媛、雷福祥、张治娟、周岭编写完成，杨丙辉参与了机械方面的编写与审核，刘润泽参与了电气方面的编写与审核。

随着机电一体化技术发展的日新月异，加之作者水平有限，本书难免存在错误和不足之处，真诚希望得到广大专家和读者的批评和指正。

前言第1章绪论 1.1 机电一体化技术概述 1.1.1 基本概念 1.1.2 机电一体化产品分类 1.2 国内外机电一体化发展现状 1.2.1 国外机电一体化发展现状 1.2.2 国内机电一体化发展现状 1.3 机电一体化技术基本组成 1.4 机电一体化技术体系 1.5 机电一体化技术发展趋势习题第2章机械系统设计理论 2.1 概述 2.1.1 机电一体化对机械系统的基本要求 2.1.2 机械系统的组成 2.1.3 机械系统的设计思想 2.2 机械系统性能分析 2.2.1 数学模型的建立 2.2.2 力学性能参数对系统性能的影响 2.3 传动机构 2.3.1 机电一体化系统对机械传动的要求 2.3.2 无侧隙齿轮传动机构 2.3.3 谐波齿轮传动机构 2.3.4 滚珠花键传动机构 2.3.5 同步齿形带传动机构 2.3.6 滚珠丝杠螺母副传动机构 2.4 导向机构 2.4.1 导轨的分类和基本要求 2.4.2 滑动导轨 2.4.3 滚动导轨 2.4.4 导轨的润滑与防护 2.4.5 提高导轨耐磨性的措施 2.5 执行机构 2.5.1 执行机构的基本要求 2.5.2 微动执行机构 2.5.3 工业机械手末端执行器习题第3章计算机控制技术 3.1 计算机控制系统 3.1.1 计算机控制系统概述 3.1.2 计算机控制系统的组成 3.1.3 计算机控制系统的特点 3.1.4 计算机控制系统的类型 3.2 工业控制计算机 3.2.1 工业控制计算机概述 3.2.2 工业控制计算机的特点 3.2.3 工业控制计算机的常用类型 3.3 Arduino 3.3.1 Arduino概述 3.3.2 Arduino硬件分类 3.3.3 Arduino IDE介绍 3.3.4 常用的Arduino第三方软件介绍 3.3.5 Arduino使用方法 3.3.6 Arduino应用实例 3.4 可编程序控制器 3.4.1 PLC概述 3.4.2 PLC的组成结构和工作原理 3.4.3 PLC应用实例 3.5 总线工业控制机 3.5.1 总线工业控制机的组成与特点 3.5.2 工控机的总线结构 3.5.3 工控机I/O模块 3.5.4 总线工控机I/O模块应用实例习题第4章 PID控制算法 4.1 PID控制的原理和特点 4.1.1 模拟PID 4.1.2 数字PID 4.2 PID各环节对控制系统的影响 4.3 数字PID参数整定方法 4.4 PID控制算法应用实例 4.4.1 单容水箱恒液位值控制 4.4.2 PID智能控制器 4.4.3 Arduino控制器习题第5章检测技术 5.1 概述 5.1.1 传感器组成 5.1.2 机械量测量传感器 5.2 位置测量传感器 5.2.1 位置传感器的主要技术指标 5.2.2 常用的位置测量传感器 5.3 位移测量传感器 5.3.1 电感式位移传感器 5.3.2 电容式位移传感器 5.3.3 霍尔式位移传感器 5.3.4 光栅位移传感器 5.4 速度测量传感器 5.4.1 测速发电机 5.4.2 光电式转速传感器 5.4.3 机械式转速传感器 5.5 力、力矩测量传感器 5.5.1 电阻应变式力传感器 5.5.2 压电式测力传感器 5.5.3 电阻应变式力矩传感器 5.5.4 相位差式转矩测量仪表习题第6章伺服技术 6.1 伺服概述 6.1.1 伺服的概念 6.1.2 伺服系统的分类 6.2 伺服系统的组成及要求 6.2.1 伺服系统的组成 6.2.2 伺服系统的基本要求 6.2.3 伺服电动机概述 6.3 步进电动机 6.3.1 步进电动机分类 6.3.2 步进电动机的工作原理 6.3.3 步进电动机的运行特性 6.3.4 步进电动机的选用 6.3.5 步进电动机的驱动器 6.4 伺服电动机 6.4.1 交流伺服电动机 6.4.2 交流伺服驱动器 6.4.3 伺服控制系统结构习题第7章 MCGS组态软件技术 7.1 MCGS组态软件概述 7.1.1 MCGS组态软件的系统构成 7.1.2 MCGS组态软件的工作方式 7.2 MCGS通用版组态软件初步 7.2.1 建立一个新工程 7.2.2 设计画面流程 7.3 让动画动起来 7.3.1 定义数据变量 7.3.2 动画连接 7.3.3 模拟设备 7.3.4 编写控制流程 7.4 报警显示与报警数据 7.4.1 定义报警 7.4.2 报警显示 7.4.3 报警数据 7.4.4 修改报警限值 7.4.5 报警动画 7.5 报表输出 7.5.1 实时报表 7.5.2 历史报表 7.6 曲线显示 7.6.1 实时曲线 7.6.2 历史趋势 7.7 安全机制 7.7.1 操作权限 7.7.2 系统权限管理 7.7.3 工程加密 7.8 设备在线调试习题第8章典型机电一体化产品—工业机器人 8.1 工业机器人概述 8.1.1 工业机器人分类 8.1.2 工业机器人的基本组成及机能 8.1.3 工业机器人的主要技术参数 8.2 典型工业机器人组成 8.2.1 工业机器人本体 8.2.2 工业机器人控制系统 8.2.3 工业机器人编程习题参考文献

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