机电一体化检测与控制技术

机电一体化检测与控制技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:人民邮电出版社
作者:王俊峰
出品人:
页数:343
译者:
出版时间:2006-1
价格:31.00
装帧:平装
isbn号码:9787115141552
丛书系列:
图书标签:
  • 机电一体化
  • 检测技术
  • 控制技术
  • 自动化
  • 传感器
  • 执行器
  • 单片机
  • PLC
  • 工业控制
  • 智能控制
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具体描述

本书系统介绍了机电一体化检测与控制的相关内容,主要包括机电一体化概述、误差测量分析与处理、电量测量仪器仪表、电量的测量、非电量检测传感器技术、现代检测技术、机电一体化接口技术、电动机控制技术、机电一体化控制技术、机电一体化检测与控制技术应用举例、机电一体化机器人技术等内容。

本书可作为从事机电一体化产品开发、设计、生产的科技人员的技术参考书,也可作为高等院校机电一体化、电子技术、自动化等专业的教材,同时也可供广大爱好者自学使用。

《现代工业自动化系统集成》 本书深入探讨了当今工业自动化领域的核心技术与实践应用,旨在为读者构建一个全面而深刻的自动化系统集成认知框架。我们将从工业自动化发展历程的宏观视角出发,逐步剖析其关键技术模块,并重点聚焦于现代工业生产过程中自动化系统如何被有效设计、实施和优化。 第一部分:工业自动化基础理论与技术演进 本部分将首先梳理工业自动化从早期概念到当前先进技术的发展脉络。我们将回顾机械化、电气化对生产效率的革命性影响,以及电子技术、计算机技术、通信技术等交叉融合如何催生了自动化和信息化时代的到来。重点将涵盖自动控制理论的基础,如反馈控制、开环与闭环控制的原理,以及PID控制等经典控制算法在实际工业场景中的应用。此外,还将介绍传感器技术在信息采集中的核心作用,包括不同类型传感器的特性、选择原则及其在工业环境下的可靠性问题。 第二部分:先进传感器技术在工业领域的应用 传感器是工业自动化的“触角”,负责感知和测量物理世界的各种参数。本部分将详细介绍各类先进传感器在工业自动化中的应用,包括: 位置与位移传感器: 光电传感器、接近开关、编码器(增量式、绝对式)、LVDT(线性可变差动变压器)等,它们在定位、测量、计数等方面的应用。 力与压力传感器: 应变片式压力传感器、压电传感器、称重传感器等,以及它们在装配、检测、过程控制中的作用。 温度与湿度传感器: 热电偶、热电阻、红外测温仪、湿度传感器等,在工艺过程温度和环境湿度监测中的关键地位。 流量与液位传感器: 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、雷达液位计、超声波液位计等,在物料输送和过程控制中的应用。 视觉与图像传感器: CCD/CMOS图像传感器、机器视觉系统,以及它们在产品缺陷检测、尺寸测量、目标识别、装配引导等方面的强大功能。 我们将深入分析各种传感器的技术原理、性能参数、选型依据以及在不同工业环境下的安装与维护要点。 第三部分:工业通信网络与现场总线技术 高效可靠的通信是实现自动化系统集成的“血脉”。本部分将系统介绍工业通信网络的基础知识和主流技术: 工业以太网: 标准以太网在工业环境下的改进与应用,如Profinet, EtherNet/IP等,以及它们的高速、高实时性特点。 现场总线技术: Profibus, DeviceNet, CC-Link, Modbus等,分析其在现场设备互联、数据传输的优势与局限性,以及在不同行业中的应用场景。 无线通信技术: Wi-Fi, LoRa, NB-IoT等在工业物联网(IIoT)中的应用,以及其在移动设备连接、远程监控方面的价值。 网络安全: 工业控制系统(ICS)网络安全的重要性、威胁及防护策略,确保自动化系统免受恶意攻击。 我们将探讨不同通信协议的特点、兼容性以及在构建分布式控制系统中的作用。 第四部分:可编程逻辑控制器(PLC)及其应用 PLC是现代工业自动化控制的核心控制器件。本部分将全面阐述PLC的原理、编程与应用: PLC硬件结构与工作原理: CPU模块、输入/输出(I/O)模块、通信模块、电源模块等组成部分及其功能。 PLC编程语言: 梯形图(LD)、指令表(IL)、功能块图(FBD)、顺序功能图(SFC)、结构化文本(ST)等IEC 61131-3标准语言的详细介绍与应用。 PLC控制系统设计: 从需求分析、硬件选型、程序设计、调试到现场安装的完整流程。 PLC在典型工业场景中的应用: 如输送线控制、生产线自动化、配料系统、包装设备等。 读者将掌握如何利用PLC实现复杂的逻辑控制、顺序控制和数据处理。 第五部分:分布式控制系统(DCS)与人机界面(HMI) DCS系统在大型、复杂工业过程控制中发挥着至关重要的作用。本部分将深入介绍DCS的概念、架构与应用: DCS系统架构: 控制层、监控层、操作层等不同层级的功能划分与通信机制。 DCS控制器与I/O系统: 控制器的类型、分布式I/O的优势及配置。 DCS组态与编程: 系统组态软件的使用、功能块的配置与应用。 人机界面(HMI): HMI的设计原则、画面开发、数据交互与报警管理,以及其在操作员与自动化系统之间桥梁作用的实现。 我们将探讨DCS如何实现对整个工厂的集中监控和管理。 第六部分:伺服驱动与运动控制技术 精密运动控制是许多自动化生产环节的关键。本部分将聚焦伺服驱动与运动控制技术: 伺服电机与伺服驱动器: 各类伺服电机(如同步、异步)的原理、特性,以及伺服驱动器的功能、选型与参数设置。 运动控制策略: 位置控制、速度控制、力矩控制以及多轴联动控制。 CNC(数控)系统简介: 数控机床的工作原理、G代码与M代码的应用。 机器人运动控制: 工业机器人的自由度、运动学与动力学,以及其在自动化生产中的应用。 第七部分:工业自动化系统集成与项目实施 本部分将从系统集成的角度,整合前述各技术模块,指导读者如何进行一个完整的自动化项目: 项目需求分析与方案设计: 从客户需求出发,进行功能需求、性能需求、安全需求等的明确,并制定相应的技术方案。 硬件选型与系统配置: 根据方案设计,选择合适的传感器、PLC、执行器、通信设备等,并进行系统配置。 软件开发与集成: PLC程序、HMI画面、SCADA系统(Supervisory Control and Data Acquisition)的开发与集成。 系统调试与优化: 现场调试、参数调整、故障排除,以及对系统性能的持续优化。 安全与维护: 工业自动化系统的安全操作规程、定期维护与故障诊断。 本书旨在通过理论与实践相结合的方式,帮助读者掌握现代工业自动化系统的设计、实施和维护能力,为他们在智能制造、工业升级等领域的发展奠定坚实基础。

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读后感

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用户评价

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对于我这种半路出家的学习者而言,最怕的就是遇到那种理论脱离实际的书籍。《机电一体化检测与控制技术》在这方面做得非常好,它将理论知识与实际工程应用紧密结合。书中大量的案例分析,让我能够看到这些抽象的理论是如何在现实世界中发挥作用的。比如,在讲解PID控制时,书中不仅给出了数学模型,还结合了一个实际的温控系统,详细说明了如何根据系统的特性来整定P、I、D参数,以及在实际操作中可能遇到的超调、震荡等问题如何解决。 此外,书中还涉及到了许多重要的辅助技术,比如数据采集与处理技术。在实际的机电一体化系统中,传感器采集到的原始数据往往是噪声很大的,需要经过滤波、放大、模数转换等一系列处理才能被控制器有效利用。书中对这些数据预处理过程进行了详细的讲解,包括了各种滤波算法(如滑动平均滤波、中值滤波、卡尔曼滤波等)的原理和适用范围,以及如何根据实际需求来选择合适的算法。这些内容对于我理解和构建真实的机电一体化系统非常有帮助,让我不再仅仅停留在理论层面,而是能够真正地动手实践。

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在学习机电一体化技术过程中,我曾经遇到过很多关于传感器融合的难题。很多复杂的系统需要同时利用多种传感器的数据来获得更准确、更鲁棒的测量结果,但如何有效地融合这些来自不同传感器的数据,却是一个很大的挑战。《机电一体化检测与控制技术》这本书,在这方面提供了非常有价值的指导。 书中详细介绍了多种传感器融合的技术,包括加权平均法、卡尔曼滤波、粒子滤波等,并分析了它们在不同应用场景下的优缺点。我尤其对书中关于卡尔曼滤波的讲解印象深刻,它不仅给出了滤波器的数学原理,还详细阐述了它在目标跟踪、姿态估计等方面的应用,并且通过实际案例展示了如何利用卡尔曼滤波来提高系统的测量精度和鲁棒性。这些内容让我对如何处理多传感器数据有了更清晰的认识,也为我解决实际项目中的数据融合问题提供了有效的工具。

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我一直认为,一个优秀的工程技术类书籍,不仅要有扎实的理论基础,更要能够引发读者的思考,并激发他们的创新灵感。《机电一体化检测与控制技术》在这方面做得非常出色。书中在讲解完各种检测和控制技术之后,并没有就此打住,而是进一步探讨了这些技术在实际应用中的整合与优化。例如,在介绍机器人手臂的控制时,书中不仅讲解了关节的电机驱动和位置反馈,还详细阐述了如何利用传感器数据来实时调整机器人的运动轨迹,以避开障碍物或完成复杂的抓取任务。 更让我印象深刻的是,书中还讨论了一些前沿的机电一体化技术,例如机器视觉在产品缺陷检测中的应用,以及物联网技术如何赋能智能制造。通过对这些内容的学习,我不仅加深了对机电一体化技术本身的理解,也拓宽了我的视野,让我看到了这个领域未来的发展方向。书中通过列举大量的实际案例,比如汽车的自动驾驶系统、工业生产线上的自动化设备、医疗器械中的精密控制系统等,来展示机电一体化技术如何深刻地改变着我们的生活和工业生产方式。这些案例让我对书中的理论知识有了更直观的认识,也更加坚信学习机电一体化技术的重要性和价值。

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这本书的出现,无疑是为我这个机电一体化领域的“小白”照亮了一盏指路明灯。我一直对机电一体化这个概念心生向往,觉得它将机械的坚固可靠与电子的智能迅捷完美结合,充满了无限可能。但深入了解之后,才发现这个领域并非我想象的那么简单,它涉及的知识面极其广泛,从基础的物理力学原理,到复杂的电路设计,再到精密的传感器和执行器,以及最终的控制算法,每一个环节都像是一座需要攀登的高山。我曾经尝试阅读过一些零散的资料,但往往因为缺乏系统性的知识体系而感到迷茫,无法将零散的知识点串联起来,更遑论理解其内在的逻辑和应用。 这次偶然翻阅到《机电一体化检测与控制技术》,我本是抱着试一试的心态,但很快就被书中严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。它没有上来就灌输晦涩难懂的理论,而是循序渐进地从最基础的“检测”部分讲起。书中对于各种常用传感器的原理、特性、选型以及安装调试都进行了详尽的介绍。比如,我一直对激光位移传感器和超声波传感器的原理感到好奇,书中不仅详细阐述了它们的光学和声学原理,还通过大量的实例分析,展示了它们在不同工业场景下的具体应用,甚至包括了如何根据被测对象的材质、尺寸和环境因素来选择最合适的传感器类型,以及在实际应用中可能遇到的误差来源和相应的补偿方法。这一点对于我这种需要将理论转化为实际操作的人来说,简直是福音。

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我之前对机电一体化系统的“控制”部分一直感到有些力不从心,特别是理解复杂的控制算法时,常常会感到力不从心。《机电一体化检测与控制技术》这本书,为我打开了一扇新的大门。书中对各种经典和现代的控制理论都进行了系统性的介绍,并且非常注重对控制原理的直观阐述,而不是仅仅罗列公式。 我特别喜欢书中对模糊逻辑控制的讲解,它将人类的经验知识转化为机器可以理解的语言,这对于控制那些难以建立精确数学模型的系统非常有意义。书中通过一个简单的案例,详细展示了如何设计模糊控制器,包括模糊化、模糊推理和反模糊化等步骤。这种“润物细无声”的讲解方式,让我能够逐步掌握这些复杂的概念。

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这本书的另一个亮点在于它对机电一体化系统性能评估和故障诊断的深入探讨。在实际工程应用中,如何准确地评估系统的性能,以及如何快速有效地诊断和排除故障,是保证系统稳定运行的关键。《机电一体化检测与控制技术》这本书,在这方面提供了非常实用的指导。 书中详细介绍了多种系统性能评估的方法,包括响应时间、稳态误差、超调量、鲁棒性等,并给出了相应的计算公式和实验方法。例如,在讲解PID控制器的性能评估时,书中详细说明了如何通过阶跃响应曲线来分析控制器的性能,并如何根据评估结果来调整控制参数以获得最佳的控制效果。此外,书中还探讨了多种故障诊断技术,如基于模型的故障诊断、基于信号特征的故障诊断以及基于人工智能的故障诊断等,并结合实际案例展示了如何利用这些技术来快速定位和排除系统故障。这些内容对于我理解和掌握机电一体化系统的维护和优化提供了宝贵的指导。

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我之前对工业通信协议和嵌入式系统的概念一直感到模糊,不知道它们在机电一体化系统中扮演着怎样的角色。《机电一体化检测与控制技术》这本书,通过生动形象的案例,让我对这些概念有了更深刻的理解。书中详细介绍了RS-232、RS-485、CAN总线等常见的工业通信协议,以及它们的通信机制、数据传输格式和应用场景。 更让我兴奋的是,书中还探讨了嵌入式系统在机电一体化控制中的应用。它详细介绍了嵌入式系统的基本组成,包括微处理器、存储器、输入输出接口等,以及如何利用嵌入式系统来实现对机电一体化设备的实时控制和数据管理。书中还提供了一些嵌入式系统开发的实例,例如使用STM32微控制器来实现一个简单的电机控制系统,这让我对嵌入式开发有了初步的认识,也激发了我进一步学习嵌入式技术的兴趣。

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这本书在“控制”这部分更是让我受益匪浅。我一直认为,机电一体化的核心就在于“控制”,而控制的精髓又在于算法。书中对各种控制理论,如PID控制、模糊控制、神经网络控制等,都进行了深入浅出的讲解。我尤其喜欢书中对PID控制的论述,它不仅给出了数学公式,更重要的是分析了P、I、D三个参数在实际控制过程中的作用机理,以及如何根据被控对象的特性来整定这些参数,以达到最佳的控制效果。书中还列举了大量的仿真案例,通过直观的图形展示了不同参数设置下的系统响应曲线,让我能够非常清晰地看到参数变化对系统稳定性和动态性能的影响。 更让我惊喜的是,书中并没有止步于理论的讲解,而是将理论与实践紧密结合。它详细介绍了机电一体化系统中常用的执行器,如电机、液压缸、气动元件等,并分析了它们的驱动方式、控制方法以及在不同应用中的优缺点。例如,在讲述伺服电机控制时,书中不仅介绍了编码器在位置反馈中的作用,还详细讲解了如何通过PWM信号来控制电机的转速和方向。此外,书中还涉及了PLC(可编程逻辑控制器)在机电一体化系统中的应用,对于如何进行PLC编程、梯形图设计以及实际的系统集成都给出了非常实用的指导。我之前一直对PLC编程感到陌生,但通过这本书的学习,我感觉自己已经掌握了基础的PLC编程技能,并且能够将其应用于简单的机电一体化控制系统中。

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我之前在接触一些自动化设备时,常常会对其内部的控制逻辑感到困惑,不知道它是如何通过各种传感器和执行器协同工作的。《机电一体化检测与控制技术》这本书,恰好解决了我的这个痛点。书中对机电一体化系统的整体架构进行了清晰的阐述,从输入(传感器)、处理(控制器)到输出(执行器)的整个流程都梳理得井井有条。它就像一位经验丰富的工程师,一步步地带领我解构这些复杂的系统。 书中在讲解传感器时,不仅仅是罗列各种传感器的名称和功能,而是深入到它们的物理原理,例如压力传感器的压阻效应、霍尔效应传感器的工作原理、光电编码器如何将机械运动转化为电信号等等。这些底层原理的阐述,让我对传感器的可靠性和局限性有了更深刻的理解,这对于在实际项目中选择合适的传感器至关重要。同时,在执行器部分,书中也详细介绍了不同类型电机(直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机)的特性、驱动电路和控制策略,让我能够根据具体的应用场景来选择最合适的执行器。

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这本书的章节安排非常合理,逻辑清晰,从基础的传感器技术讲到先进的控制策略,再到系统的集成与应用,形成了一个完整的知识体系。我之前在学习过程中,常常会因为知识点的零散而感到困惑,这本书正好弥补了这一不足,它将机电一体化领域的核心知识点串联起来,构建了一个完整的知识框架。 书中在介绍执行器时,不仅仅是提及了电动机,还详细介绍了液压和气动执行器的工作原理、控制方式以及在不同工业场景下的应用。例如,在讲解液压系统时,书中详细阐述了液压泵、液压马达、阀门等关键部件的功能和工作原理,以及如何通过控制液压油的流量和压力来实现对执行器的精确控制。这种系统性的介绍,让我对各种执行器有了更全面和深入的了解,也为我在实际工程中选择合适的执行器提供了重要的参考。

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