机械电子学：机械和电子工程中的电子控制系统（原书第5版）

图书标准信息

• 作者 [英]博尔顿（William Bolton） 著；付庄 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2014-06
• 版次 1
• ISBN 9787111453758
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 495页
• 正文语种 简体中文
• 原版书名 Mechatronics:Electronic Control Systems in Mechanical and Electrical Engineering,Fifth Edition
• 丛书 电气与电子信息科学译丛

【内容简介】

　　机械电子学是电子工程、机械工程、控制和计算机工程的集成，它处在无数设备、过程和技术的核心。没有它，将无法想象现代的生活。从自动对焦照相机，到汽车发动机管理系统，从达到最新技术发展水平的机器人，到普通的洗衣机，机械电子学都参与其中。
　　《机械电子学：机械和电子工程中的电子控制系统（原书第5版）》对机械电子学领域做了清晰和全面的介绍。通过实践和应用，有助于您获得所需的综合能力来理解和设计机电一体化系统。本书深入阐述了机械电子学的原理，为形成一种真正的跨学科和综合的工程方法提供了一个思维框架。
　　本书在英国及美国广泛应用于本科生及研究生教学，是该领域高等院校本科生、研究生或工程技术人员的必备读物。主要内容
　　囊括了英国商业与技术委员会（BTEC）机械电子学课程的内容和学习要求。
　　设计机电一体化系统所必需的机械工程、电子学和计算机科学方面的知识。
　　机械电子学中多学科知识的交叉应用。
　　学习设计机电一体化系统。
　　每章都包含本章目的、本章小结、详尽的实例说明和习题，并附有习题解答。

【作者简介】

　　WifliamBolton曾作为大学技术学院的高级讲师进行教学工作。同时，他还曾是NutfieldadvancedPhysics（纳菲尔德高级物理）团队成员，英国政府援助巴西技术教育项目顾问，联合国教科文组织在阿根廷和泰国的顾问，商业与技术教育委员会负责人。他编著了多部成功的工程教科书，包括《Mechatronics》、《EngineeringScience》、《HigherEngineeringScience》、《MechanicalScience》、《InstrumentationandControlSystems》等，被国外各大学广泛采用，获得了非常好的反响。

【目录】

译者序
前言
第一部分概述
第1章机械电子学导论
1.1什么是机械电子学
1.1.1机电一体化系统实例
1.1.2嵌入式系统
1.2设计流程
1.3系统
1.3.1系统建模
1.3.2连接系统
1.4测量系统
1.5控制系统
1.5.1反馈
1.5.2开环与闭环系统
1.5.3闭环系统的基本单元
1.5.4模拟和数字控制系统
1.5.5顺序控制器
1.6可编程逻辑控制器
1.7机电一体化系统的例子
1.7.1数字摄像机与自动对焦
1.7.2发动机管理系统
1.7.3MEMS和汽车安全气囊
本章小结
习题

第二部分传感器与信号调理
第2章传感器和变送器
2.1传感器和变送器
2.2性能术语
2.3位移、位置和接近
2.3.1电位器传感器
2.3.2应变片
2.3.3电容元件
2.3.4差动变压器
2.3.5涡流式接近传感器
2.3.6电感式接近开关
2.3.7光学编码器
2.3.8气动传感器
2.3.9接近开关
2.3.10霍尔效应传感器
2.4速度和运动
2.4.1增量式编码器
2.4.2测速发电机
2.4.3热释电传感器
2.5力
2.6流体压力
2.6.1压电传感器
2.6.2触觉传感器
2.7液体流动
2.7.1孔板
2.7.2涡轮流量计
2.8液位
2.8.1浮块
2.8.2压差
2.9温度
2.9.1双金属片
2.9.2电阻温度检测器
2.9.3热敏电阻
2.9.4热敏二极管和晶体管
2.9.5热电偶
2.10光敏传感器
2.11传感器的选择
2.12通过开关输入数据
2.12.1消抖
2.12.2键盘
本章小结
习题
第3章信号调理
3.1信号调理
3.2运算放大器
3.2.1反相放大器
3.2.2同相放大器
3.2.3加法放大器
3.2.4积分和微分放大器
3.2.5差分放大器
3.2.6对数放大器
3.2.7比较器
3.2.8实际放大器
3.3保护
3.4滤波
3.5惠斯通电桥
3.5.1温度补偿
3.5.2热电偶补偿
3.6脉冲调制
3.7与信号相关的问题
3.7.1接地
3.7.2电磁干扰
3.8功率输送
本章小结
习题
第4章数字信号
4.1数字信号
4.2模拟信号和数字信号
4.2.1采样定理
4.2.2数模转换
4.3数模转换器和模数转换器
4.3.1DAC
4.3.2ADC
4.3.3采样和保持放大器
4.4多路复用器
4.4.1数字多路复用器
4.4.2时分多路复用
4.5数据采集
4.5.1数据精度
4.5.2错误检测的奇偶校验方法
4.6数字信号处理
本章小结
习题
第5章数字逻辑
5.1数字逻辑
5.2逻辑门
5.2.1AND门
5.2.2OR门
5.2.3NOT门
5.2.4NAND门
5.2.5NOR门
5.2.6XOR门
5.2.7逻辑门的组合
5.2.8逻辑系列与集成电路
5.3逻辑门的应用
5.3.1校验位发生器
5.3.2数字比较器
5.3.3编码器
5.3.4译码器
5.4时序逻辑
5.4.1触发器
5.4.2同步系统
5.4.3JK触发器
5.4.4D触发器
5.4.5寄存器
5.4.6555定时器
本章小结
习题
第6章数据显示系统
6.1显示方式
6.2数据显示元件
6.2.1模拟仪表和数字仪表
6.2.2模拟图记录仪
6.2.3阴极射线示波器
6.2.4视觉显示单元
6.2.5打印机
6.3磁记录
6.3.1磁记录码
6.3.2磁盘
6.4光学记录
6.5显示器
6.5.1发光二极管
6.5.2液晶显示器
6.6数据采集系统
6.6.1计算机与插件板
6.6.2数据记录器
6.7测量系统
6.7.1用于检测提起重量的称重传感器
6.7.2温度警报系统
6.7.3滑轮的角位置
6.7.4温度测量的二进制输出
6.8测试和校准
本章小结
习题

第三部分驱动
第7章气动与液压驱动系统
7.1驱动系统
7.2气动与液压系统
7.2.1液压系统
7.2.2气动系统
7.2.3阀
7.3方向控制阀
7.3.1阀的符号
7.3.2先导阀
7.3.3单向阀
7.4压力控制阀
7.5缸体
7.6伺服和比例控制阀
7.7过程控制阀
7.7.1阀体和阀芯
7.7.2控制阀的尺寸计算
7.7.3流体控制系统举例
7.8旋转驱动器
本章小结
习题
第8章机械驱动系统
8.1机械系统
8.2运动类型
8.2.1自由度和约束
8.2.2负载
8.3运动链
8.3.1四杆链
8.3.2滑块曲柄机构
8.4凸轮
8.5齿轮
8.5.1齿轮系
8.5.2转动和平动的转换
8.6棘轮和棘爪
8.7带传动和链传动
8.7.1带的类型
8.7.2链传动
8.8轴承
8.8.1滑动径向轴承
8.8.2球轴承和滚柱轴承
8.8.3轴承的选择
本章小结
习题
第9章电气驱动系统
9.1电气系统
9.2机械开关
9.3固态开关
9.3.1二极管
9.3.2晶闸管和三端双向可控硅元件
9.3.3双极型晶体管
9.3.4MOSFET
9.4螺线管
9.5直流电动机
9.5.1有刷直流电动机
9.5.2含励磁线圈的有刷直流电动机
9.5.3有刷直流电动机的控制
9.5.4无刷永磁直流电动机
9.6交流电动机
9.7步进电动机
9.7.1步进电动机技术参数
9.7.2步进电动机控制
9.7.3步进电动机的选择
9.8电动机选择
9.8.1惯量匹配
9.8.2转矩要求
9.8.3功率要求
本章小结
习题

第四部分系统模型
第10章基本系统模型
10.1数学模型
10.2机械系统模块
10.2.1转动系统
10.2.2构建一个机械系统
10.3电气系统模块
10.3.1构建电气系统模型
10.3.2电气和机械系统的比较
10.4流体系统模块
10.5热系统模块
本章小结
习题
第11章工程系统模型
11.1工程系统
11.2转动－平动系统
11.3机电一体化系统
11.3.1电位器
11.3.2直流电动机
11.4线性度
11.5液压机械系统
本章小结
习题
第12章系统的动态响应
12.1动态系统建模
12.2术语
12.2.1自然响应与受迫响应
12.2.2瞬态与稳态响应
12.2.3输入的形式
12.3一阶系统
12.3.1自然响应
12.3.2受迫输入响应
12.3.3一阶系统的例子
12.3.4时间常量
12.4二阶系统
12.4.1自然响应
12.4.2有受迫输入时的响应
12.4.3二阶系统的例子
12.5二阶系统的性能指标
12.6系统辨识
本章小结
习题
第13章系统传递函数
13.1传递函数
13.2一阶系统
13.2.1具有阶跃输入的一阶系统
13.2.2一阶系统的例子
13.3二阶系统
13.3.1具有阶跃输入的二阶系统
13.3.2二阶系统的例子
13.4串联的系统
13.5带反馈环的系统
13.6极点位置对瞬态响应的影响
13.6.1s平面
13.6.2校正
本章小结
习题
第14章频率响应
14.1正弦输入
14.2相量
14.3频率响应
14.3.1一阶系统的频率响应
14.3.2二阶系统的频率响应
14.4伯德图
14.4.1G（s）=K的伯德图
14.4.2G（s）=1/s的伯德图
14.4.3一阶系统的伯德图
14.4.4二阶系统的伯德图
14.4.5建立伯德图
14.4.6系统辨识
14.5性能指标
14.6稳定性
本章小结
习题
第15章闭环控制器
15.1连续与离散控制过程
15.2术语
15.2.1滞后
15.2.2稳态误差
15.2.3控制模式
15.3两步控制模式
15.4比例模式
15.4.1电子比例控制器
15.4.2系统响应
15.5微分控制
15.6积分控制
15.7PID控制器
15.8数字控制器
15.8.1控制模式的实现
15.8.2采样速率
15.8.3计算机控制系统
15.9控制系统性能
15.10控制器校正
15.10.1阶跃响应法
15.10.2临界比例度法
15.11速度控制
15.12自适应控制
15.12.1变增益控制
15.12.2自校正
15.12.3模型参考自适应系统
本章小结
习题
第16章人工智能
16.1什么是人工智能
16.2感知和识别
16.2.1识别
16.2.2神经网络
16.3推理
16.3.1推理机理
16.3.2基于规则的推理
16.4学习
本章小结
习题

第五部分微处理器系统
第17章微处理器
17.1控制
17.2微处理器系统
17.2.1总线
17.2.2微处理器
17.2.3存储器
17.2.4输入/输出
17.2.5系统示例
17.3微控制器
17.3.1摩托罗拉M68HC
17.3.2Intel
17.3.3MicrochipTM微控制器
17.3.4选择微控制器
17.4应用
17.4.1温度测量系统
17.4.2家用洗衣机
17.5编程
本章小结
习题
第18章汇编语言
18.1语言
18.2指令集
18.2.1寻址
18.2.2数据转移
18.3汇编语言程序
18.4子程序
18.5查找表
18.6嵌入式系统
本章小结
习题
第19章C语言
19.1为什么选择C语言
19.2程序结构
19.2.1主要特征
19.2.2一个C程序的示例
19.3分支和循环
19.4数组
19.5指针
19.5.1指针的算术运算
19.5.2指针和数组
19.6程序开发
19.7程序的示例
19.7.1电动机的启动与关闭
19.7.2读ADC通道
本章小结
习题
第20章输入/输出系统
20.1接口
20.2输入/输出寻址
20.3接口要求
20.3.1缓冲器
20.3.2握手
20.3.3轮询和中断
20.3.4串行接口
20.4外设接口适配器
20.4.1PIA初始化
20.4.2通过PIA连接中断信号
20.4.3与PIA接口的例子
20.5串行通信接口
20.6接口的示例
20.6.1通过译码器控制七段数码管
20.6.2模拟接口
本章小结
习题
第21章可编程逻辑控制器
21.1简介
21.2PLC基本结构
21.2.1输入/输出
21.2.2输入程序
21.2.3PLC的形式
21.3输入/输出处理
21.3.1持续更新
21.3.2大规模输入/输出复制
21.3.3I/O地址
21.4梯形图编程
21.5指令列表
21.5.1指令列表和逻辑函数
21.5.2指令列表和分支程序
21.6自锁和内部继电器
21.7顺序控制
21.8定时器与计数器
21.8.1定时器
21.8.2计数器
21.9移位寄存器
21.10主控指令和跳转指令控制
21.11数据处理
21.11.1数据移动
21.11.2数据比较
21.11.3算术运算
21.11.4代码转换
21.12模拟输入/输出
本章小结
习题
第22章通信系统
22.1数字通信
22.2集中式、分层式与分布式控制
22.2.1并行与串行数据传输
22.2.2串行数据通信方式
22.3网络
22.3.1网络访问控制
22.3.2宽带与基带
22.4协议
22.5开放系统互联通信模型
22.6串行通信接口
22.6.1RS-
22.6.220mA电流环
22.6.312C总线
22.6.4CAN总线
22.6.5USB
22.6.6火线
22.7并行通信接口
22.8无线协议
本章小结
习题
第23章故障检测
23.1故障检测技术
23.2看门狗定时器
23.3奇偶校验与误码检测
23.4常见的硬件故障
23.4.1传感器
23.4.2开关和继电器
23.4.3电动机
23.4.4液压和气动系统
23.5微处理器系统
23.5.1故障检测技术
23.5.2系统故障定位方法
23.5.3自测试系统
23.6仿真和模拟
23.7PLC系统
23.7.1程序测试
23.7.2输入/输出测试
23.7.3PLC作为系统的监视器
本章小结
习题

第六部分总结
第24章机电一体化系统
24.1机电设计
24.1.1定时开关
24.1.2刮水器运动
24.1.3浴室秤
24.2案例研究
24.2.1取放机器人
24.2.2停车栏杆系统
24.2.3数码相机
24.2.4汽车发动机管理
24.2.5条形码阅读器
24.2.6硬盘驱动器
本章小结
习题

第七部分附录
附录A拉普拉斯变换
附录B数字系统
附录C布尔代数
附录D指令集
附录EC库函数
附录FMATLAB和SIMULINK
附录G电路分析
进一步的参考信息
习题参考答案
索引