具体描述
本书从应用角度出发，主要介绍电气控制技术及系统设计、可编程序控制器（PLC）原理及应用。全书分为6章，包括常用低压电器、电气控制系统的基本控制电路、典型机械设备电气控制系统分析、可编程序控制器及其控制系统的设计和应用、电气控制装置设计等。每章末附有思考题和习题。
本书系高等专科学校机电一体化专业系列教材之一，适用于大专院校的机电一体化、自动控制和机制等专业课教学，也可供职工大学、业余大学使用及工程技术人员自学参考。
好的，这是一份关于《电气控制与PLC应用》之外的图书简介，内容聚焦于现代机械设计、材料科学、以及高级自动化控制理论的深度探讨，旨在为专业读者提供前沿的技术视角和实践指导。 --- 《现代精密机械设计与先进材料应用》 图书简介 在当代工程领域，机械系统的复杂性与性能要求正以前所未有的速度提升。传统的机械设计方法已难以满足航空航天、高端医疗器械、精密制造等对尺寸精度、可靠性、轻量化和极端环境适应性提出的严苛挑战。本书《现代精密机械设计与先进材料应用》正是为适应这一时代需求而精心撰写的专业著作，它深度融合了前沿的机械理论、先进的制造工艺，以及突破性的材料科学进展，为工程师、研究人员和高级技术人员提供了一套系统化、高层次的设计与分析框架。 本书并非侧重于基础的电机、继电器或基础逻辑控制的学习，而是将焦点完全投向了机械系统的“骨骼”与“血肉”——结构设计、运动学分析、材料选择与性能极限。全书共分为六大部分，内容详实，层层递进，力求构建起一个完整的现代精密机械设计知识体系。 第一部分：超精密运动学与动力学建模 本部分深入探讨了传统运动学模型的局限性，引入了考虑柔性、摩擦阻尼、间隙补偿等非线性因素的高阶动力学建模技术。 柔性体动力学分析 (FBD)：详细阐述了如何使用有限元法（FEM）与模态分析相结合的方法，预测高速运动或高负载下机械结构的振动特性与固有频率，并引入了主动/被动减振控制策略的设计基础。 接触与摩擦理论的深化：超越了欧拉-牛顿接触模型的范畴，重点研究了微纳尺度下的表面粗糙度对实际接触面积、局部应力分布以及动态摩擦系数的影响。探讨了赫兹接触理论在非对称载荷下的修正模型，以及摩擦学中的“粘附-滑动”机制分析。 复杂机构的运动学逆解与优化：针对多自由度并联机构（如Stewart平台）和复杂曲面驱动机构，系统介绍了基于雅可比矩阵奇异性分析、以及全局优化算法（如粒子群优化、遗传算法）在求解复杂逆运动学问题中的应用。 第二部分：先进结构设计与拓扑优化 本部分聚焦于如何利用计算工具和新的设计理念，实现结构强度、刚度与质量的最优化平衡。 拓扑优化算法的实战应用：详尽介绍了SIMP（Solid Isotropic Material with Penalization）和水平集方法的理论基础，并提供了在不同载荷条件、边界约束以及制造约束下的实际案例分析。重点讲解了如何将优化结果与增材制造工艺流程无缝衔接。 疲劳寿命与可靠性设计：超越标准的S-N曲线分析，引入了基于断裂力学（如应力强度因子K）、损伤容限设计（Damage Tolerance）以及概率疲劳模型（如Weibull分布）在关键承载部件设计中的应用，特别关注高周疲劳和低周疲劳的交变分析。 轻量化设计技术：探讨了多孔结构、点阵结构（Lattice Structures）的设计规则、孔隙率对力学性能的影响评估，以及如何通过这些结构实现材料减重同时保持或提升特定方向的刚度。 第三部分：高性能工程材料的选择与性能表征 材料是机械设计的基石。本部分系统梳理了当前工业界和研究前沿中占据主导地位的几类先进工程材料。 高性能金属合金：深入分析了镍基高温合金（如Inconel系列）在蠕变和热腐蚀环境下的微观结构演变机制；钛合金和镁合金在航空航天中的应用优势、加工性挑战及其表面改性技术。 先进复合材料（CMCs与FRPs）：详细阐述了碳纤维增强聚合物（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMC）的层压理论、交叉对角铺层设计、界面粘合质量对宏观力学性能（特别是层间剪切强度）的影响，以及非破坏性检测方法。 功能梯度材料（FGM）：介绍了FGM的概念、梯度设计方法（如幂律模型），以及它们在热应力梯度环境（如涡轮叶片根部）中实现热机械性能匹配的独特优势。 第四部分：精密制造工艺与表面工程 机械性能的最终实现依赖于精确的制造过程。本部分关注如何将设计转化为高精度实物。 增材制造（AM）的机械影响：专注于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属3D打印工艺的残余应力控制、晶粒结构影响、以及如何设计适合增材制造的支撑结构与热管理策略。 超精密加工技术：探讨了非传统加工方法，如电火花线切割（WEDM）的精细度控制、磁流变抛光（MRF）在光学元件和模具表面的应用，以及如何实现纳米级表面粗糙度。 表面改性与涂层技术：系统介绍了离子镀、等离子喷涂等技术在提高零件表面硬度、耐磨性与耐腐蚀性方面的应用，以及薄膜的应力与附着力测试方法。 第五部分：嵌入式系统与高端伺服驱动理论 虽然本书不侧重于传统电气控制的“搭线”或基础逻辑，但对于现代精密机械的高精度运动控制，理解其底层的嵌入式架构和先进驱动理论至关重要。 实时控制系统架构：探讨了基于FPGA/DSP的硬件加速平台的构建，以及用于高速数据采集与处理的嵌入式操作系统（如RTOS）选型与配置。 先进伺服控制算法：重点介绍了模型参考自适应控制（MRAC）、滑模变结构控制（SMC）在克服系统不确定性（如负载变化、参数漂移）中的应用，以及内环电流控制的高频动态响应优化。 基于传感器的状态估计：深入研究了卡尔曼滤波（KF）及其扩展形式（EKF, UKF）在状态观测中的应用，用于高精度地估计机械系统中难以直接测量的速度、加速度或负载参数。 第六部分：系统集成与性能验证 最后一部分强调了从理论到实际应用、从单一部件到复杂系统的集成与测试。 机电耦合系统的集成调试：针对复杂设备（如高精度机床、机器人手臂），提出了系统的集成调试流程，包括电磁兼容性（EMC）分析与热-力-电的耦合效应评估。 基于数字孪生的验证方法：介绍了如何利用高保真仿真模型（数字孪生体）对设计方案进行“虚拟测试”，加速迭代周期，并评估极端工况下的系统鲁棒性。 动态性能测试与反向工程：教授如何使用激光多普勒测振仪（LDV）、应变片阵列和高速摄像系统，对实际运行的机械系统进行动态性能测试，并利用测试数据反向校准和优化初始的仿真模型，形成闭环的工程优化过程。 本书以其对理论的深度挖掘、对前沿技术的紧密追踪，以及大量的工程案例作为支撑，旨在成为从事精密仪器、高端装备、航空航天结构研发人员的必备参考书。它要求读者具备扎实的机械原理和基础控制理论背景，能够直接面向工程实践中最具挑战性的技术瓶颈发起攻关。
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