机械控制工程基础

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页数:244
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出版时间:2008-8
价格:29.00元
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isbn号码:9787118058383
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  • 机械控制
  • 控制工程
  • 自动化
  • 机械工程
  • 基础教程
  • 电机控制
  • 传感器
  • PID控制
  • 单片机
  • MATLAB仿真
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具体描述

《机械控制工程基础》共分8章,主要内容包括:反馈控制的基本概念、控制系统的数学模型、控制系统时间响应及稳态误差分析、控制系统的频率特性分析、控制系统的稳定性、系统的综合与校正、采样控制系统、控制系统的MATLAB分析与设计。在简要阐明经典控制理论基本内容的基础上,对广泛应用的PID调节器、采样控制系统及基于MATLAB的控制系统分析与设计等内容适当增加了篇幅。

《精密传动与系统集成》 本书聚焦于现代机械系统中至关重要的精密传动技术及其与各类控制系统的集成应用。本书力求为读者呈现一个全面、深入且实用的知识体系,旨在培养具备扎实理论基础和强大实践能力的工程技术人才。 核心内容概述: 本书共分为八个章节,系统地阐述了精密传动技术在当代机械工程中的关键作用和发展趋势,并着重探讨了其与先进控制策略的融合之道。 第一章:精密传动系统的基本原理与组成 本章首先从宏观角度介绍精密传动系统的概念、功能和重要性,剖析其在自动化、机器人、航空航天等领域不可替代的作用。随后,详细介绍了精密传动系统的基本组成部分,包括动力源(如电机、液压马达)、传动链(齿轮、丝杠、行星齿轮、谐波齿轮、直驱电机等)、执行机构(如减速器、伺服执行单元)以及必要的传感器和反馈装置。深入分析了各种传动方式的传动比、效率、精度、刚度、承载能力以及适用范围,为后续章节的深入学习奠定基础。 第二章:高精度减速器技术 本章重点讲解几种主流的高精度减速器技术,包括: 谐波齿轮减速器: 详细介绍其工作原理、结构特点、优势(高传动比、零回程间隙、结构紧凑)和劣势(输出轴刚性相对较弱)。深入探讨了关键设计参数对传动精度的影响,以及制造工艺中的难点与对策。 RV减速器: 详细解析其独特的行星轮传动和摆线轮减速机制,阐明其如何实现高刚性、高精度和高寿命。分析了RV减速器的关键设计要素,以及在工业机器人等领域的广泛应用。 精密行星齿轮减速器: 介绍其结构、传动原理,以及如何通过优化设计实现高精度和高效率。讨论了行星齿轮减速器在各种机械设备中的应用实例。 直驱电机及其集成应用: 探讨了直驱电机作为一种直接驱动方式,如何消除了传统减速器的环节,从而实现更高的传动精度和响应速度。分析了直驱电机在精密定位、伺服控制等方面的优势,以及其在机床、机器人末端执行器等领域的应用。 第三章:精密滚动直线运动与旋转运动系统 本章关注实现高精度直线运动和旋转运动的关键组件。 精密滚动导轨: 详细介绍直线滚动导轨(滚珠导轨、滚子导轨)的结构、工作原理、选型依据以及影响其精度的因素(如预压、导轨精度、安装方式)。 精密滚珠丝杠与行星滚柱丝杠: 深入分析滚珠丝杠的传动原理、精度等级、轴向刚度、回程间隙等关键参数。讲解了如何根据载荷、速度和精度要求选择合适的滚珠丝杠,并介绍了几种提高丝杠精度的技术。同时,引入了行星滚柱丝杠作为一种高刚性、高载荷的替代方案,探讨其应用场景。 精密轴承技术: 介绍各种精密轴承(角接触球轴承、圆锥滚子轴承、交叉滚子轴承等)的结构、特性、应用以及轴承预压对系统精度的影响。 第四章:传感器技术在精密传动中的应用 本章强调了传感器在精密传动系统中的关键作用,以及如何利用传感器实现对系统状态的精确监测和控制。 位置和速度传感器: 详细介绍编码器(增量式编码器、绝对式编码器)、光栅尺、磁尺等用于测量直线或旋转位移和速度的传感器。分析了它们的精度、分辨率、接口类型以及在闭环控制中的作用。 力/力矩传感器: 讲解了在精密装配、人机交互和力控应用中使用的力/力矩传感器,包括应变片式、压电式等传感器的原理和应用。 温度和振动传感器: 讨论了如何利用温度和振动传感器来监测传动系统的健康状况,预测故障,并优化运行参数。 第五章:精密传动系统的动态特性分析 本章侧重于理论分析,帮助读者理解精密传动系统的动态行为。 系统的建模方法: 介绍如何使用拉格朗日方程、牛顿方程等方法建立精密传动系统的数学模型,包括惯性、阻尼、刚度等参数的辨识。 固有频率与模态分析: 讲解了系统固有频率的概念,以及如何通过模态分析来识别和预测系统可能出现的振动问题,并提出相应的优化设计建议。 频率响应与稳定性分析: 分析系统在不同频率下的响应特性,以及如何通过频率响应图(伯德图)来评估系统的稳定性,为控制系统设计提供依据。 第六章:集成化设计与精密传动链优化 本章将理论与实践相结合,探讨如何进行有效的集成化设计。 多体系统动力学仿真: 介绍如何利用专业软件进行多体系统动力学仿真,对整个传动链的运动和受力情况进行预测和优化。 传动链的刚度与精度优化: 探讨如何通过合理的传动链设计,例如选择合适的齿轮啮合方式、优化行星架结构、控制轴承预压等,来提高整体系统的刚度和传动精度。 集成化驱动与执行单元设计: 讨论了如何将电机、减速器、传感器等部件进行高度集成,形成紧凑、高效的驱动和执行单元,从而简化机械结构,提高系统性能。 第七章:精密传动与现代控制策略的结合 本章是本书的亮点之一,深入探讨了如何将先进的控制策略应用于精密传动系统,以实现更高的性能。 PID控制及其改进算法: 回顾PID控制基本原理,并重点介绍模糊PID、自适应PID等改进算法在改善响应速度、抑制超调方面的应用。 状态空间控制与最优控制: 介绍状态空间描述方法,以及如何利用LQR(线性二次调节器)等最优控制方法来设计高性能的控制器,实现系统的鲁棒性和最优性能。 模型预测控制(MPC)与自适应控制: 探讨MPC在处理约束和多变量系统时的优势,以及自适应控制在系统参数变化或不确定性情况下的应用。 伺服控制与运动控制: 详细讲解了伺服控制器的设计原则,以及在各种运动控制任务(如直线插补、圆弧插补、多轴联动)中的具体实现。 第八章:典型应用案例分析与未来发展趋势 本章通过具体案例,展示了精密传动技术在实际工程中的应用,并展望了未来的发展方向。 工业机器人手臂的精密传动设计: 分析工业机器人手臂在关节驱动、末端执行器集成方面的精密传动需求,以及如何实现高精度、高柔顺的运动。 高精度机床的传动系统: 讨论机床主轴、进给轴等关键部位的精密传动技术,如何保证加工精度和表面质量。 航空航天领域的精密驱动: 探讨在卫星姿态控制、空间对接机构等领域的精密传动应用,以及对可靠性和极端环境适应性的要求。 未来发展趋势: 展望了如智能传动、微纳传动、柔性传动、新能源汽车驱动系统等新兴领域在精密传动技术方面的应用前景。 本书结构严谨,逻辑清晰,语言流畅,配以丰富的图表和实例,旨在为读者提供一个全面、深入且实用的学习平台。无论您是机械工程专业的学生,还是希望提升自身在精密传动领域知识和技能的工程师,本书都将是您宝贵的参考资料。

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读后感

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用户评价

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对于一本号称“基础”的书,我最担心的就是它是否能够有效地解决我目前面临的实际问题。我是一名在某个自动化生产线上工作的工程师,平时会接触到各种机械设备的控制系统,但对于其背后的原理,有时候会感到力不从心。我希望这本书能够提供一些解决实际工程问题的思路和方法,比如在遇到某个设备运行不稳定时,这本书能否指导我如何分析系统的响应特性,如何诊断故障,以及如何优化控制参数。我特别期待书中能够针对一些典型的工业控制场景,例如电机调速、液压系统控制、机械臂定位等,提供详细的分析过程和解决方案。如果书中能够包含一些代码示例,哪怕是伪代码,用于演示控制算法的实现,那对我来说将是巨大的帮助。我并不期望这本书能解决我所有的疑难杂症,但至少希望它能提供一个坚实的理论基础,以及一套系统性的分析框架,让我能够更加自信地应对日常工作中遇到的各种控制挑战。同时,我也很关心这本书的更新程度,毕竟机械控制工程领域发展迅速,如果这本书的内容能够涵盖一些近几年的技术进展,那就更好了。

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作为一名对新兴技术充满热情的学习者,我特别希望这本《机械控制工程基础》能够与时俱进,而不仅仅是停留在经典的理论层面。我期待它能够在介绍基础知识的同时,也触及一些当前热门的研究方向和应用领域。例如,在讲解传感器和执行器时,我希望它能简要介绍一下 MEMS 传感器、微执行器等在现代机械控制中的应用。如果书中能够提及一些人工智能技术在控制领域的交叉应用,比如机器学习在自适应控制或故障诊断中的作用,那就更能激发我的兴趣了。我希望这本书不是一本“考古”性质的教材,而是能够让我窥见机械控制工程的未来发展方向。我希望作者能够站在前沿的角度,分享一些关于智能制造、工业4.0等宏大叙事下,机械控制工程所扮演的关键角色。当然,这并不是要求它成为一本关于前沿技术的综述,而是希望它能够在我打下坚实基础的同时,给我一些关于未来学习和研究的启示。

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我对一本技术书籍的期望,还在于它是否能够提供一套系统性的学习路径。我希望这本《机械控制工程基础》能够像一个精心设计的课程大纲,有清晰的逻辑结构,每个章节之间相互关联,层层递进。我希望它能够从最基础的概念入手,一步一步地引导我构建起对机械控制工程的整体认知。例如,在讲解系统建模后,我希望它能自然地过渡到系统的分析,再到控制器的设计,最后是如何评估控制系统的性能。我希望书中能够提供明确的学习目标,让我在阅读每个章节时,都清楚自己需要掌握哪些知识点。此外,我非常看重书籍的参考文献和索引,如果它能提供丰富的参考资料,让我能够在感兴趣的领域进行更深入的研究,那就更好了。我希望这本书能够帮助我建立起一套完整而高效的学习方法,让我能够独立地掌握机械控制工程的知识,并为未来的学习和工作打下坚实的基础。

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对于任何一本技术书,我首先关注的是其严谨性和准确性。我希望这本《机械控制工程基础》能够拥有一流的专业水准,其理论推导严谨,数学公式运用准确,物理概念阐述清晰。我曾经读过一些机械控制方面的书籍,其中不乏一些因为概念不清、推导错误而让我花费大量时间去纠错,甚至产生误解的情况。因此,我非常看重作者的专业素养和出版社的审校水平。我希望这本书能够避免这种低级错误,提供可靠的知识。例如,在讲解系统建模时,我希望它能清晰地区分不同建模方法的适用范围和优缺点,并且在推导过程中,能够给出详细的步骤和必要的假设。我更希望,书中能够包含一些经过验证的工程案例,用以佐证其理论的有效性。如果书中能够引用一些权威的学术研究成果或行业标准,那就更能体现其专业性和权威性了。我希望这本书能够成为我学习道路上的一块坚实的基石,我能够毫无疑问地信赖它所提供的信息。

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我一直觉得,一本优秀的技术书籍,其最重要的特质在于能够“授人以渔”。我拿到这本《机械控制工程基础》,最希望看到的是它能够教会我如何去学习和理解机械控制工程,而不是简单地把我喂饱。我期待作者能够循序渐进地引导我,从最基本的概念开始,比如什么是系统、什么是控制器、什么是反馈,然后逐步深入到传递函数、状态空间等更复杂的数学模型,并且在讲解过程中,能够清晰地阐述这些概念的物理意义和工程含义。我希望这本书能培养我的分析能力和解决问题的能力,而不是仅仅让我记住一些公式和定义。如果书中能够介绍一些通用的分析方法,比如伯德图、奈奎斯特定理等,并且能够演示如何运用这些工具来分析系统的稳定性和性能,那将是非常有价值的。此外,我希望作者能够鼓励读者进行独立思考,在书中设置一些开放性的问题,引导读者去探索不同的解决方案,去比较不同方法的优劣。我甚至希望,这本书能够成为我学习过程中的一个“引路人”,在我对某个概念感到困惑时,能够提供一些深入研究的线索,比如推荐相关的经典文献或在线资源。

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我是一名刚刚步入大学校园的学生,对机械控制工程这个专业充满着好奇,但同时也感到一丝茫然。我希望这本《机械控制工程基础》能够像一位循循善诱的老师,为我打开这个领域的大门。我特别期待它能够从最基础的物理概念讲起,比如力、速度、加速度,以及它们在机械系统中的体现。然后,逐步引入更复杂的概念,如能量、功率、阻尼、惯性等,并清晰地解释它们与控制工程的关系。我希望这本书能够用最简洁明了的方式,介绍一些核心的控制理论,比如开环控制和闭环控制的区别,以及反馈的意义。我最看重的是这本书能否让我对“机械控制”这个词产生更深刻的理解,它不仅仅是关于机械的运动,更是关于如何通过智能的手段去精确地引导和调节这些运动。如果书中能够包含一些简单的机械模型,比如一个简单的摆、一个弹簧-质量-阻尼系统,并详细讲解如何对这些模型进行数学描述和分析,那将是我学习路上的巨大鼓励。

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我是一个相对比较注重书籍的“可读性”和“吸引力”的人。一本枯燥乏味的教材,即使内容再好,也很难让我坚持读下去。所以,我希望这本《机械控制工程基础》在内容的深度和专业性之外,还能拥有良好的阅读体验。我期待作者能够运用生动形象的语言,将抽象的理论变得更加具象化。例如,在讲解阻尼振动时,可以类比一些我们日常生活中常见的现象,比如弹簧振子,或者汽车的悬挂系统,让读者更容易理解。如果书中能够穿插一些历史性的故事,比如控制理论的发展历程,或者一些著名控制工程师的贡献,也能增加书籍的趣味性。我特别喜欢那种能够引发思考的提问方式,而不是简单地陈述事实。如果作者能够在讲解某个原理后,提出一些“为什么会这样?”或者“有没有其他可能?”之类的问题,那我肯定会更愿意去深入探究。我还希望这本书在视觉设计上也能下功夫,例如采用清晰的字体、合理的排版、以及有针对性的图表,这些都能极大地提升阅读的愉悦感。

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这本书我刚拿到手,还没来得及细看,光是翻阅目录和前言,就让我对其中的内容充满了期待。从书名“机械控制工程基础”来看,它显然是一本入门级的专业教材,但从装帧和排版来看,又显得相当精致,不像很多基础教材那样朴实无华,这让我隐隐觉得,作者在内容的呈现方式上,或许也下足了功夫。我最看重一本技术类书籍的清晰度和逻辑性,希望它能像一条清晰的河流,引导读者从最基本的概念一路淌向更深层次的理解。我对这本书在图示方面尤其感兴趣,一张精美的示意图往往比长篇大论的文字更能点燃学习的火花,如果书中能够穿插大量高质量的插图、流程图,甚至是一些仿真软件界面的截图,那将极大地降低学习的门槛,让那些初次接触机械控制工程的读者,能够更直观地把握那些抽象的理论。我希望这本书不是那种干巴巴的理论堆砌,而是能将理论与实际工程应用紧密结合,比如在讲解某个控制算法时,能辅以实际的机械系统案例,说明这个算法是如何在实际的工业生产中发挥作用的。这对于我这种偏向实践的学习者来说,简直是福音。此外,作者的写作风格也非常重要,我希望它能通俗易懂,避免使用过多晦涩难懂的术语,或者在使用时能给出清晰的解释。如果在每个章节的结尾,还能附带一些思考题或小练习,那就更完美了,这样我就可以及时检验自己的学习成果,巩固所学知识。总的来说,我对这本书抱有很高的期望,希望它能成为我打开机械控制工程大门的金钥匙。

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说实话,拿到这本《机械控制工程基础》,我第一时间关注的是它的深度和广度。通常这类基础读物,要么过于浅显,点到为止,让人意犹未尽;要么就过于深奥,对于零基础的读者来说,犹如天书。我特别希望这本书能够找到一个绝佳的平衡点,既能扎实地讲解核心概念,又能适度地拓展到相关的前沿领域,为读者构建一个完整的知识体系。例如,在谈论反馈控制时,我期待它不仅能讲解PID控制等经典方法,还能简要介绍一下模型预测控制、自适应控制等更现代的控制策略,并且能清晰地说明这些方法在什么场景下更具优势。当然,这并非要求它像专业论文那样深入研究,而是能够让读者对整个控制理论的发展脉络有一个大概的了解,为后续深入学习打下基础。我非常看重作者的专业背景和教学经验,希望他能够将自己多年的实践经验和独到的见解融入书中,使内容既有理论的高度,又有实践的温度。书中是否包含一些实际工程项目的设计思路和实现方法,例如机器人手臂的轨迹规划、无人机的飞行姿态控制等,这将是对理论知识的最好验证。我希望这本书能成为一本“活”的书,不仅仅是文字的堆砌,而是能够激发读者的好奇心和探索欲,引导他们主动去思考、去实践。

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我一直认为,一本书的价值,很大程度上体现在它是否能够引发读者的思考和讨论。我希望这本《机械控制工程基础》能够成为一本能够激起我学习热情,并促使我主动去探究的书。我期待它能够提出一些具有挑战性的问题,让我去思考,去尝试解决。例如,在讲解某个控制算法的局限性时,我希望作者能引导我去思考,如何改进这个算法,或者是否有其他更优的解决方案。我更希望,这本书能够鼓励我去实践,去动手搭建一些简单的控制系统,去验证书中的理论。如果书中能提供一些关于实验设计和数据采集的指导,那就更棒了。我希望这本书不仅仅是作为一本被动阅读的书籍,而是能够成为我学习过程中的一个积极的伙伴,与我一起探索机械控制工程的奥秘。我甚至希望,这本书能够在我遇到瓶颈时,给予我启发,让我看到新的可能性。

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