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第1章 绪论1

1.1 机电一体化系统概述1

1.1.1 机电一体化概念的产生1

1.1.2 机电一体化系统的组成4

1.1.3 机电一体化系统的相关技术6

1.1.4 机电一体化技术与其他相关技术的区别8

1.1.5 机电一体化技术的特点9

1.2 机电一体化系统的设计10

1.2.1 机电一体化产品的分类10

1.2.2 机电一体化系统（产品）设计的类型11

1.2.3 机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法11

1.2.4 机电一体化系统设计过程12

1.3 机电一体化的发展趋势15

1.3.1 机电一体化的技术现状15

1.3.2 机电一体化技术的发展趋势17

思考题19

第2章 机电一体化产品的组成20

2.1 机电一体化产品的控制器20

2.1.1 单片机与单板机20

2.1.2 可编程序控制器23

2.1.3 工业计算机24

2.1.4 嵌入式系统25

2.2 机电一体化产品中的传感器26

2.2.1 传感器概述27

2.2.2 传感器的选用原则及注意事项28

2.2.3 智能传感器29

2.3 机电一体化产品的驱动器30

2.3.1 驱动器的种类及其应满足的基本要求30

2.3.2 直流伺服系统31

2.3.3 交流伺服系统32

2.4 机电一体化产品的机械传动与执行机构34

2.4.1 传动机构35

2.4.2 执行机构36

思考题38

第3章 机电一体化产品的控制策略39

3.1 传统控制策略39

3.1.1 比例-积分-微分（PID）控制39

3.1.2 串级控制41

3.1.3 纯滞后对象的控制42

3.1.4 解耦控制44

3.2 现代控制策略45

3.2.1 自适应控制45

3.2.2 变结构控制46

3.2.3 鲁棒控制47

3.2.4 预测控制48

3.3 智能控制策略49

3.3.1 模糊控制49

3.3.2 专家控制系统51

3.3.3 神经网络控制52

3.3.4 遗传算法54

3.4 控制策略的渗透和结合56

3.4.1 模糊预测控制56

3.4.2 神经模糊控制56

3.4.3 自适应PID控制56

3.4.4 神经网络预测控制57

3.4.5 神经网络自适应控制57

3.4.6 神经网络PID控制58

思考题59

第4章 液压气动及其控制技术60

4.1 液压气动概述61

4.1.1 液压气动的工作原理61

4.1.2 液压气动系统组成61

4.1.3 液压气动系统的控制方式62

4.1.4 液压气动系统的特点62

4.2 液压气动动力元件63

4.2.1 液压泵63

4.2.2 空气压缩机64

4.3 液压气动执行元件65

4.3.1 液压执行元件65

4.3.2 气动执行元件66

4.4 液压气动控制元件和控制回路68

4.4.1 液压控制元件和控制回路68

4.4.2 气动控制元件和控制回路71

4.5 液压气动控制方式75

4.5.1 连续控制75

4.5.2 脉冲控制76

4.5.3 开环和闭环控制76

4.5.4 伺服控制77

4.6 液压气动技术的发展趋势78

4.6.1 液压技术发展趋势78

4.6.2 气动技术发展趋势79

思考题81

第5章 计算机接口及控制技术82

5.1 计算机接口技术概述82

5.1.1 计算机接口的组成82

5.1.2 计算机接口的功能83

5.2 人机接口83

5.2.1 键盘及接口83

5.2.2 鼠标及接口84

5.2.3 LED数码显示器接口85

5.2.4 CRT显示器接口87

5.2.5 打印机接口87

5.2.6 串行和并行通信接口88

5.3 机电接口90

5.3.1 信息采集接口90

5.3.2 控制输出接口92

5.4 外存储器接口93

5.4.1 软盘接口94

5.4.2 硬盘接口94

5.4.3 移动硬盘和U盘接口96

5.4.4 光盘驱动接口96

5.5 计算机控制技术96

5.5.1 计算机控制系统96

5.5.2 计算机控制系统的分类98

5.5.3 计算机数字控制方法100

5.6 计算机接口及控制技术的发展趋势101

思考题102

第6章 数控技术103

6.1 数控技术概述103

6.1.1 数控机床的基本概念103

6.1.2 计算机数控系统的工作原理104

6.1.3 数控机床的分类104

6.2 数控系统的组成106

6.2.1 数控机床的组成106

6.2.2 计算机数控装置的硬件结构107

6.2.3 计算机数控装置的软件结构109

6.3 数控机床的进给和主轴控制系统110

6.3.1 数控机床的进给控制111

6.3.2 电机的控制方式113

6.3.3 数控机床的主轴控制114

6.4 数控机床的编程116

6.4.1 数控机床编程的概念116

6.4.2 数控机床编程概述116

6.4.3 自动编程117

6.5 数控技术的发展趋势120

思考题122

第7章 机器人技术123

7.1 机器人概述123

7.1.1 机器人的定义124

7.1.2 机器人的组成124

7.2 机器人的机械系统126

7.2.1 机器人手臂的典型机构126

7.2.2 机器人手腕结构127

7.2.3 机器人的手部结构129

7.2.4 仿生多指灵巧手131

7.3 机器人的传感器132

7.3.1 机器人常用传感器132

7.3.2 其他传感器136

7.3.3 传感系统、智能传感器、多传感器融合136

7.4 机器人的控制系统137

7.4.1 机器人控制系统的作用及结构138

7.4.2 位置和力控制系统结构139

7.4.3 刚性控制141

7.5 机器人的编程141

7.6 机器人技术的发展趋势144

思考题145

第8章 机电一体化产品的检测技术146

8.1 检测技术的地位与作用146

8.2 检测系统的组成147

8.2.1 模拟信号检测系统147

8.2.2 数字信号检测系统148

8.3 检测系统的分类151

8.4 检测系统的信号变换153

8.4.1 模拟量的输入转换153

8.4.2 数字信号的预处理156

8.5 检测技术的发展趋势160

思考题162

第9章 机电一体化设备故障诊断技术163

9.1 设备故障诊断概述163

9.1.1 设备故障及故障诊断的含义163

9.1.2 设备故障诊断技术的发展历史164

9.1.3 设备诊断的国家政策及经历过程165

9.2 设备故障诊断类型及特点167

9.3 设备故障诊断技术分析方法168

9.4 基于知识的故障诊断方法172

9.5 设备故障诊断内容和流程174

9.6 设备故障诊断的发展趋势175

思考题177

第10章 微机电系统技术178

10.1 微机电系统概述178

10.2 微机电系统的特征及分类180

10.2.1 微机电系统的特征180

10.2.2 微机电系统分类181

10.3 微机电系统的材料和制造技术182

10.4 微机电系统的测量技术183

10.5 微机电系统的应用184

10.5.1 在航空航天方面的应用184

10.5.2 在生物医学方面的应用186

10.5.3 在微流量系统方面的应用188

10.5.4 在信息科学方面的应用188

10.5.5 在微光学方面的应用188

10.6 微机电系统的发展189

10.6.1 微机电系统的发展历史及研究现状189

10.6.2 微机电系统的发展趋势190

思考题191

第11章 典型机电一体化技术应用的实例分析192

11.1 汽车ABS系统192

11.1.1 ABS的定义192

11.1.2 车轮滑移率及对车辆制动的影响193

11.1.3 理想制动过程193

11.1.4 ABS的组成194

11.1.5 ABS工作原理及控制程195

11.2 电梯199

11.2.1 电梯概述199

11.2.2 电梯的机械组件202

11.2.3 电梯电气控制系统构成210

11.2.4 电梯电力拖动与控制215

思考题217

附录 机电一体化技术主要相关课程简介218

参考文献229