机电一体化技术与应用 机械工业 9787111745853 齐龙 傅隆生
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作者齐龙 傅隆生
出版社机械工业
ISBN9787111745853
出版时间2024-05
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定价68元
货号32085842
上书时间2024-08-08
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作者简介
齐龙，现为华南农业大学工程学院，研究员、博士生导师，广东省智慧农业重点学科“农业智慧作业系统”方向带头人，广东省水稻移栽机械装备工程技术研究中心副主任。兼任加拿大曼尼托巴大学客座教授，岭南现代农业科学与技术广东省实验室特聘教授（PI）；中国农业机械学会理事；中国农业机械学会人工智能分会副主任委员，广东省农业机械学会副理事长、第一届青年工作委员会主任委员；农林科学Top期刊ComputersandElectronicsinAgriculture副主编。主要从事智能农业装备的基础理论及关键技术的研究工作。系统地开展了农机-土壤-作物系统互作的基础理论和模型构建研究，尤其是在应用离散元模拟种子萌发出苗方面开展了开创性研究工作，得到了国际同行的认可；服务三农，产学研合作开发的水稻智能机械中耕除草装备（2022中国农业农村重大新技术新产品新装备）、水稻侧深施肥装备、水稻精密育秧播种装备、水稻营养及病虫害检测系统、水稻智能考种装备在多省市农业生产中推广应用，部分机型实现了国产产品替代，产生了良好的经济、社会和生态效益。主持国家自然科学基金（5项）、国家现代农业产业技术体系岗位专家专项、广东省重点研发项目等各类科研项目。在中科院一区Geoderma、Soil&TillageResearch等Top期刊上发表学术论文70余篇。授权中国发明专利50余件、美国专利1件，参与制定国家标准1项。作为第六次国家技术预测智慧农业领域专家，负责农业机器人与智能终端技术的预测工作；参与编著了《国家农业机械产业创新发展报告》系列丛书。研发成果“水稻机械化精准育插秧新技术与装备的推广应用”获广东省农业技术推广一等奖（2019年），“智能精准高效除草关键技术与集成应用”获中国机械工业集团科学技术一等奖（2021年），“水稻智能田间植保及施肥装备的研发与示范推广”获广东省农业技术推广一等奖（2021年）。2014年获“广州市珠江科技新星”；2019年获“广东省杰出青年基金”和“中国农业工程学会第八届青年科技奖”；2021年遴选为国家水稻产业技术体系田间管理机械化岗位科学家;2022年入选国家农业领域重要人才计划。
目录
前言
二维码清单
第1章机电一体化概述1
教学目标1
1.1机电一体化的概念1
1.2机电一体化产品的分类2
1.3机电一体化系统的基本组成要素3
1.4机电一体化系统的接口6
1.5机电一体化系统的相关技术7
1.6机电一体化系统的特点9
1.7机电一体化技术的发展历史及趋势11
阅读材料A自动售货机12
思考与练习题13
参考文献13
第2章机电一体化系统数学建模14
教学目标14
2.1建立数学模型的一般方法15
2.1.1力学系统15
2.1.2电路系统15
2.1.3多学科建模16
2.2线性微分方程的求解16
2.2.1拉普拉斯变换及拉普拉斯反变换定义16
2.2.2典型函数的拉普拉斯变换16
2.2.3拉普拉斯变换基本定理18
2.2.4拉普拉斯反变换19
2.2.5例题21
2.3传递函数22
2.3.1传递函数的定义23
2.3.2典型环节的传递函数23
2.4控制系统的结构图26
2.4.1结构图的组成26
2.4.2绘制结构图的步骤26
2.4.3结构图的基本连接方式27
2.4.4结构图的简化29
2.5机电一体化系统建模实例29
阅读材料B摩天大楼防风抗震的秘密武器——阻尼器33
思考与练习题34
参考文献37
第3章机电一体化系统自动控制技术38
教学目标38
3.1自动控制系统的基本组成38
3.2控制系统的基本要求39
3.3控制系统的性能指标39
3.4PID控制40
3.4.1PID控制分类40
3.4.2PID控制器参数整定方法43
3.4.3采样周期的选取46
3.5复杂控制47
3.5.1串级控制48
3.5.2前馈控制49
3.5.3纯滞后补偿控制50
3.5.4多变量解耦控制51
3.6先进控制54
3.6.1自适应控制54
3.6.2预测控制55
3.6.3专家控制60
3.6.4模糊控制61
3.6.5神经网络控制65
阅读材料C钱学森与控制学科68
思考与练习题70
参考文献70
第4章机电一体化系统检测技术71
教学目标71
4.1概述71
4.1.1检测技术的基本概念71
4.1.2检测系统的组成72
4.1.3传感器的概念与定义73
4.1.4传感器的分类73
4.2传感器测量误差75
4.2.1有关测量技术的部分名词75
4.2.2测量误差的概念76
4.2.3测量误差的分类76
4.2.4传感器的误差表示方法78
4.2.5测量不确定度79
4.3传感器一般特性82
4.3.1传感器静态特性82
4.3.2传感器动态特性87
4.4常用传感器介绍93
4.4.1温度传感器93
4.4.2力学量传感器99
4.4.3图像传感器105
4.4.4霍尔传感器108
4.5新型传感器110
4.5.1湿敏传感器110
4.5.2光纤传感器114
4.5.3触觉传感器118
4.5.4智能传感器122
4.5.5生物传感器123
4.6传感器的选型127
4.7传感器的信号调理128
4.7.1信号放大电路128
4.7.2信号转换电路130
4.7.3信号滤波电路132
4.7.4调制与解调135
4.8数字滤波技术138
4.9传感器非线性补偿处理138
阅读材料D我国传感器技术产业的发展及其现状140
思考与练习题143
参考文献144
第5章机电一体化驱动系统146
教学目标146
5.1电动机驱动系统146
5.1.1电动机的分类与选型设计147
5.1.2直流电动机驱动148
5.1.3交流伺服电动机驱动155
5.1.4步进电动机驱动160
5.1.5其他电动机166
5.2液压驱动系统168
5.2.1液压驱动系统的结构与工作原理168
5.2.2液压驱动系统的特点171
5.3气压驱动系统171
5.3.1气压驱动系统的结构与工作原理171
5.3.2气压驱动系统的特点172
5.4其他新式驱动系统173
5.4.1压电驱动器173
5.4.2磁致伸缩驱动器174
5.4.3形状记忆合金驱动器174
阅读资料E中国电动车弯道超车，充满挑战但意义重大175
思考与练习题176
参考文献176
第6章机电一体化系统计算机控制技术177
教学目标177
6.1概述177
6.1.1计算机控制系统的组成178
6.1.2计算机控制系统的种类179
6.2计算机控制系统的设计183
6.2.1计算机控制系统的设计原则183
6.2.2计算机控制系统的设计思路184
6.3工业控制计算机（IPC）185
6.3.1IPC基本知识185
6.3.2IPC系统开发流程187
6.3.3IPC示例189
6.4单片机190
6.4.1单片机基本知识190
6.4.2STM32单片机硬件192
6.4.3单片机示例194
6.5可编程序逻辑控制器（PLC）197
6.5.1PLC基本知识197
6.5.2PLC硬件结构199
6.5.3PLC编程基础200
6.5.4状态转移图及编程方法206
6.5.5PLC示例208
阅读材料F中国芯现状209
思考与练习题210
参考文献211
第7章机电一体化系统通信技术212
教学目标212
7.1概述212
7.2数字电路片间总线213
7.2.1片间总线概述213
7.2.2I2C通信213
7.2.3SPI通信216
7.3串行通信总线219
7.3.1串行通信概述与分类219
7.3.2RS-232总线221
7.3.3RS-422总线222
7.3.4RS-485总线222
7.3.5USB串行通信技术224
7.4工业现场总线225
7.4.1现场总线概述225
7.4.2CAN总线和CAN FD总线225
7.4.3PROFIBUS现场总线234
7.4.4DeviceNet现场总线238
7.4.5CC-Link现场总线240
7.5无线通信243
7.5.1无线通信简介及原理243
7.5.2短距离无线通信246
7.5.3无线传感器网络248
阅读材料G“北斗”系统“三步走”发展历程的前世今生250
思考与练习题252
参考文献253
第8章机电一体化系统抗干扰技术254
教学目标254
8.1概述254
8.2干扰源的分类254
8.3干扰存在形式256
8.4抗干扰措施257
阅读材料H “国之重器”盾构机从0到1 259
思考与练习题260
参考文献260
第9章机电一体化系统工程实例261
教学目标261
9.1引言261
9.2生活中的机电一体化产品261
9.2.1自助售票机261
9.2.2变频空调266
9.3工业、生产线中的机电一体化产品271
9.3.1电火花数控机床271
9.3.2双排称重系统274
9.4农业生产中的机电一体化产品277
9.4.1林果作业机器人277
9.4.2水培精准智能调控系统281
阅读材料I“水稻之父”袁隆平285
思考与练习题285
参考文献285
内容摘要
机电一体化技术是综合机械、电子、计算机、信息、传感检测、伺服传动、自动控制以及材料、能源、环境等技术的系统工程技术，其应用范围越来越广。
本书从系统工程的观点出发，首先介绍了机电一体化系统的基本概念，然后着重论述了机电系统的数学建模、典型器件原理、典型技术应用等关键性问题。通过本书的学习，可以使读者掌握机电一体化的基本知识、关键技术和典型应用，帮助读者建立机电一体化技术的基本概念和知识结构，并为后续机电一体化系统设计、开发和应用奠定基础。
本书共分9章，第1章为机电一体化概述；第2章为机电一体化系统数学建模；第3章为机电一体化系统自动控制技术；第4章为机电一体化系统检测技术；第5章为机电一体化驱动系统；第6章为机电一体化系统计算机控制技术；第7章为机电一体化系统通信技术；第8章为机电一体化系统抗干扰技术；第9章为机电一体化系统工程实例。
本书以通俗易懂的语言、生动有趣的图片、贴近生活生产的实例，讲述机电一体化的相关技术。此外，本书设置了阅读材料，增加了本书的实用性。本书内容丰富、完整，包含新的技术和科研成果，可作为高等院校机电一体化、机械电子工程、电气自动化、机械设计制造及其自动化、工业工程、农业机械化及其自动化等相关专业的教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。
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