具体描述
《现代机电一体化技术集成与应用导论》 内容简介： 本书旨在为读者系统地呈现机电一体化技术在当今工业和科技领域中的核心地位、发展脉络、关键组成要素以及广泛的应用前景。本书并非一本技术操作的手册，而是一部旨在建立读者对机电一体化系统整体认知框架的理论导引。我们将深入探讨机电一体化系统是如何将机械、电子、信息和控制等多个学科领域巧妙地融合在一起，从而实现传统机械系统所无法企及的智能化、自动化和柔性化。 第一部分：机电一体化系统的概念与发展 本部分将从机电一体化技术的起源和演进历程入手，阐述其诞生的必然性和重要意义。我们将追溯其萌芽于自动化生产线，发展于精密仪器，最终在信息技术的推动下迎来蓬勃发展的全过程。通过剖析不同历史时期代表性的机电一体化产品和技术，读者可以清晰地理解机电一体化系统能力的不断跃升。 1.1 机电一体化技术的定义与内涵： 深入解析“机电一体化”这一复合概念，强调其并非简单的机械与电子的叠加，而是系统化的集成与协同。我们将探讨其核心特征，如感知、决策、执行的闭环控制，以及信息处理与机械运动的深度耦合。 1.2 机电一体化技术的发展历程： 从早期的机械式自动控制，到引入电子元件的半导体时代，再到当前基于微处理器、传感器、执行器和通信网络的高度集成化智能系统，我们将梳理其关键里程碑。 1.3 机电一体化技术的核心要素： 详细介绍构成机电一体化系统的四大支柱： 机械部分： 涵盖传动机构、执行机构、结构件等，强调其作为系统物理载体的功能。 电子部分： 重点介绍传感器、驱动器、微控制器（MCU）、信号调理电路等，阐述其数据采集、信号处理和指令输出的功能。 信息部分： 聚焦于数据存储、通信接口、人机交互界面、软件算法等，说明其在信息获取、传输、处理和决策中的作用。 控制部分： 深入探讨各种控制理论和方法，如PID控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等，阐明其如何实现系统的精准、稳定和高效运行。 1.4 机电一体化技术的重要性与价值： 分析机电一体化技术在提高生产效率、提升产品性能、降低能耗、实现柔性制造、保障安全生产等方面的显著优势。 第二部分：机电一体化系统的关键技术剖析 本部分将聚焦于实现机电一体化系统的核心技术，逐一剖析其原理、特点及应用。我们将侧重于技术之间的关联性，展现它们如何协同工作，共同构成一个完整的智能系统。 2.1 传感器技术： 2.1.1 传感器的工作原理与分类： 介绍各类常用传感器的物理原理，如电磁式、压电式、光电式、热敏式、化学式等，以及它们在测量位移、速度、力、温度、压力、光照、气体成分等方面的能力。 2.1.2 传感器的选择与集成： 讨论如何根据具体的应用需求，选择合适的传感器类型、精度、量程和响应速度，以及如何在系统中进行有效的集成和连接。 2.1.3 智能传感器与传感器网络： 探讨具有数据处理和通信功能的智能传感器，以及构成分布式感知系统的传感器网络技术。 2.2 执行器技术： 2.2.1 执行器的工作原理与分类： 详细介绍电动机（直流、交流、步进、伺服）、液压执行器、气动执行器、电磁阀等，以及它们如何将电信号转换为机械运动或力。 2.2.2 执行器的选型与匹配： 分析如何根据负载特性、响应速度、精度要求、工作环境等因素，选择合适的执行器类型和规格，并与驱动电路进行匹配。 2.2.3 功率驱动与放大技术： 介绍用于驱动执行器的功率放大器和电子开关电路。 2.3 微控制器与嵌入式系统： 2.3.1 微控制器（MCU）的架构与功能： 深入讲解MCU的CPU、存储器、输入/输出接口、定时器、中断控制器等核心组成部分，以及它们如何执行程序指令和控制外围设备。 2.3.2 嵌入式系统的开发与应用： 介绍嵌入式软件的开发流程、实时操作系统（RTOS）的应用，以及嵌入式系统在机电一体化系统中的核心控制作用。 2.3.3 数据采集与处理： 讲解如何利用MCU从传感器读取数据，进行滤波、校准、运算等处理，为决策提供支持。 2.4 控制理论与算法： 2.4.1 经典控制理论： 回顾PID控制、反馈控制等基础概念，阐述其在稳定系统、消除误差方面的作用。 2.4.2 现代控制理论： 介绍状态空间法、最优控制、鲁棒控制等，探讨其在处理复杂系统、非线性系统时的优势。 2.4.3 智能控制方法： 深入分析模糊逻辑控制、神经网络控制、专家系统等，展示它们在处理不确定性、非模型化系统时的强大能力。 2.4.4 运动控制与轨迹规划： 讲解如何通过算法实现伺服系统的精确运动控制、路径跟踪和协同运动。 2.5 通信与网络技术： 2.5.1 串行通信与并行通信： 介绍UART、SPI、I2C等常用通信协议。 2.5.2 工业现场总线： 探讨CAN、Ethernet/IP、PROFIBUS等在工业自动化中的应用，实现设备间的实时数据交换。 2.5.3 无线通信技术： 介绍Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等在物联网（IoT）背景下的应用，实现机电一体化系统的互联互通。 第三部分：机电一体化系统的集成与设计方法 本部分将从更宏观的视角审视机电一体化系统的构建过程，强调跨学科的集成思维和系统化的设计方法。 3.1 机电一体化系统设计的原则： 3.1.1 整体性与协同性： 强调系统各部分相互影响、相互制约，设计时需考虑整体最优而非局部最优。 3.1.2 功能性与性能要求： 明确系统的功能目标和性能指标，如精度、速度、可靠性、能耗等。 3.1.3 可靠性与安全性： 探讨如何通过冗余设计、故障诊断、安全联锁等措施提高系统的可靠性和安全性。 3.1.4 经济性与可维护性： 考虑成本效益，并为系统的维护和升级提供便利。 3.2 系统集成流程： 3.2.1 需求分析与概念设计： 明确用户需求，提出初步的系统概念和方案。 3.2.2 模块化设计与接口定义： 将系统划分为功能模块，明确各模块之间的接口标准。 3.2.3 仿真与建模： 利用仿真软件对系统进行建模和仿真，验证设计方案的可行性。 3.2.4 样机制作与测试： 搭建样机，进行功能测试、性能测试和可靠性测试。 3.2.5 优化与迭代： 根据测试结果对系统进行优化和改进。 3.3 软件在机电一体化系统中的作用： 3.3.1 驱动与控制软件： 实现对硬件的底层驱动和系统的主体控制。 3.3.2 状态监测与诊断软件： 实时监测系统运行状态，进行故障诊断和预警。 3.3.3 用户界面与交互软件： 提供人机交互平台，方便用户操作和监控。 3.3.4 数据分析与优化软件： 对采集到的运行数据进行分析，用于系统性能优化和预测性维护。 第四部分：机电一体化技术的典型应用领域 本部分将通过列举各行各业的实际应用案例，生动地展示机电一体化技术如何改变我们的生产和生活方式。 4.1 工业自动化： 4.1.1 智能制造与机器人： 工业机器人、AGV（自动导引车）、自动化装配线、柔性制造单元等。 4.1.2 数控机床与加工中心： 高精度加工、复杂零件制造。 4.1.3 物流与仓储自动化： 自动分拣系统、智能立体仓库。 4.2 交通运输： 4.2.1 智能汽车： ABS、ESP、自动驾驶辅助系统、电动汽车动力系统。 4.2.2 高速列车与轨道交通： 列车自动控制、信号系统。 4.3 医疗健康： 4.3.1 医疗诊断设备： CT、MRI、超声波设备。 4.3.2 手术机器人与康复设备： 微创手术、辅助康复训练。 4.3.3 智能假肢与助行器。 4.4 航空航天： 4.4.1 飞行控制系统： 自动驾驶仪、姿态稳定系统。 4.4.2 航天器与卫星： 姿态控制、轨道保持、科学仪器操作。 4.5 消费电子与家用电器： 4.5.1 智能家居： 智能家电（空调、冰箱、洗衣机）、安防系统。 4.5.2 智能手机与穿戴设备。 4.6 其他领域： 4.6.1 农业自动化： 智能灌溉、精准施肥、无人农机。 4.6.2 环境监测与保护： 智能传感器网络、污染源监控。 第五部分：机电一体化技术的前沿发展趋势与展望 本部分将对机电一体化技术的未来发展方向进行探讨，展望其在人工智能、物联网、大数据等新兴技术的融合下，将为人类社会带来的深刻变革。 5.1 人工智能与机电一体化的深度融合： 机器学习、深度学习在系统优化、自主决策、故障预测等方面的应用。 5.2 物联网（IoT）赋能的智能互联系统： 万物互联下的分布式智能控制与协同。 5.3 数字孪生（Digital Twin）技术： 物理系统与数字模型的高度映射，实现实时监控、仿真与优化。 5.4 柔性制造与个性化定制： 适应市场变化、满足个性化需求的生产模式。 5.5 人机协作与共生： 强调人与智能机电设备的和谐共处与高效协同。 本书力求从理论到实践，从基础到前沿，为读者构建一个关于机电一体化技术的全景式认知。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解机电一体化系统的本质，掌握其核心技术，并能初步把握其在未来科技发展中的重要地位和广阔前景。本书适合对机电一体化技术感兴趣的工程师、技术人员、科研工作者以及相关专业的学生阅读。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有