基本信息
- 原书名：Mechatronics System Design
- 原出版社： Thomson
内容简介
本书将与机电一体化相关的内容综合为一体，系统介绍机电一体化系统的设计过程。主要涵盖机电一体化系统的建模和仿真，传感器的基本理论和操作原理，软硬件要求、控制和设计，以及计算机接口和实时数据采集与控制的理论和实践应用等。包含大量可以用实验室环境迅速组装并试验的研究实例、问题和案例分析，通过系统建模技术将复杂分散的内容用清晰简洁的方式融合起来。章后包含各类习题，方便教学。
本书适合作为机械工程、电子工程和机械电子工程等专业高年级本科生或研究生的教材，同时也可供相关工程技术人员参考。.
机电一体化是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等学科为一体的新兴交叉学科。本书介绍了机电一体化技术基本原理所涉及的各种专题，通过系统建模技术将复杂分散的机电一体化技术与内容用清楚和简洁的方式融合起来，进而选择和设计传感器、执行器、控制器、接口硬件与信息处理系统软件。本书所有案例都可以用I/O板、低价的设备、可视化的仿真软件实现,书中还为读者提供了策划、试验和实现良好机电一体化系统的最新工具。.
本书特点
● 从系统建模的角度对机电一体化加以综述和解释
● 创建物理系统动态模型的修正模拟方法
● 详细描述许多装置中的传感器与执行器的操作和选择
● 结合现实世界的约束条件全面讨论经典控制..
● 讨论用于实时计算机接口模拟和数字硬件的器件
● 汇集了许多带零部件表的实例研究，适合实验练习
● 概括了机电一体化领域最新的成果和未来的发展趋势...
本书适合作为机械工程、电子工程和机械电子工程等专业高年级本科生或研究生的教材，同时也可供相关工程技术人员参考。.
机电一体化是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等学科为一体的新兴交叉学科。本书介绍了机电一体化技术基本原理所涉及的各种专题，通过系统建模技术将复杂分散的机电一体化技术与内容用清楚和简洁的方式融合起来，进而选择和设计传感器、执行器、控制器、接口硬件与信息处理系统软件。本书所有案例都可以用I/O板、低价的设备、可视化的仿真软件实现,书中还为读者提供了策划、试验和实现良好机电一体化系统的最新工具。.
本书特点
● 从系统建模的角度对机电一体化加以综述和解释
● 创建物理系统动态模型的修正模拟方法
● 详细描述许多装置中的传感器与执行器的操作和选择
● 结合现实世界的约束条件全面讨论经典控制..
● 讨论用于实时计算机接口模拟和数字硬件的器件
● 汇集了许多带零部件表的实例研究，适合实验练习
● 概括了机电一体化领域最新的成果和未来的发展趋势...
作译者
Devdas Sheffy美国康涅狄格州哈特福德大学的制造工程终身教授，哈特福德大学工程学院副院长和工程应用中心(EAC)主任。他在机电一体化设计领域的研究成果举世瞩目。.
Richard A．Kolk美国康涅狄格州联合技术公司成员，公司仿真与控制高级技术专家，哈特福德大学工程学院教师。...
Richard A．Kolk美国康涅狄格州联合技术公司成员，公司仿真与控制高级技术专家，哈特福德大学工程学院教师。...
目录
第1章 绪论 1
1.1 什么是机电一体化. 1
1.2 机电一体化集成设计问题 2
1.3 机电一体化关键要素 4
1.3.1 信息系统 4
1.3.2 机械系统 9
1.3.3 电气系统 10
1.3.4 计算机系统 14
1.3.5 传感器和执行器 15
1.3.6 实时接口 16
1.4 机电一体化设计过程 18
1.5 机电一体化中的高级方法 21
1.6 小结 24
参考文献 24
习题 24
第2章 物理系统的建模和仿真 27
2.1 概述 27
2.2 仿真和框图 27
2.2.1 框图 28
2.2.2 仿真 30
1.1 什么是机电一体化. 1
1.2 机电一体化集成设计问题 2
1.3 机电一体化关键要素 4
1.3.1 信息系统 4
1.3.2 机械系统 9
1.3.3 电气系统 10
1.3.4 计算机系统 14
1.3.5 传感器和执行器 15
1.3.6 实时接口 16
1.4 机电一体化设计过程 18
1.5 机电一体化中的高级方法 21
1.6 小结 24
参考文献 24
习题 24
第2章 物理系统的建模和仿真 27
2.1 概述 27
2.2 仿真和框图 27
2.2.1 框图 28
2.2.2 仿真 30
译者序
机电一体化（mechatronics）是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等为一体的新兴交叉学科。.
以机电一体化为标志的现代制造技术极大地推进了经济、社会的发展与进步，改变着人们的传统观念。机电一体化技术革命的浪潮席卷全球，已经渗透到世界经济与科技的各个领域，成为当今世界技术竞争的一个至高点，由此形成的机电一体化高新技术产业被列入各国发展之首。
机电一体化技术的全球性竞争归根到底是机电一体化人才竞争，而人才培养的关键在于机电一体化教育。自20世纪80年代以来，许多大专院校相继开设了机械电子工程专业，设立了机械电子工程学士、硕士和博士学位，为此编写出版了不少机电一体化技术与系统的教材，《机电一体化系统设计》则是为机械电子工程和相关专业引进的重要的专业教材。
机电一体化系统设计主要研究如何集成精密机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术和伺服传动技术，进行总体优化设计。设计所形成的机电一体化系统不是上述共性技术的简单叠加，而是这些共性技术的相互渗透、相互结合，形成某一单项技术无法达到的优势，并将这种优势通过性能优异的机电一体化产品体现和转化为强大的生产力。因此采用清晰简单的方式，把复杂和表面分散的机电一体化共性关键技术融合起来，并提供计划、试验和实现良好机电一体化系统的所需知识的教材显得尤为必要。
本书作者Devdas Shetty 教授是美国康涅狄格州哈特福德大学的制造工程终身教授、哈特福德大学工学院副院长和工程应用中心（EAC）主任。他在机电一体化设计领域的研究成果举世瞩目。《机电一体化系统设计》凝聚了Devdas Shetty 教授从事机电一体化教学科研理论与实践的最新成果，作为教材被美国许多大学广为使用。..
本书的独特之处在于涵盖了实际系统的建模和仿真，基于可视化程序框图对机电一体化系统进行物理系统动态建模，建模环境直观、灵活，更易理解。通过系统建模技术将复杂分散的机电一体化技术与内容用清楚和简洁的方式融合起来，进而选择与设计传感器、执行器、控制器、接口硬件以及信息处理系统软件。本书所有案例都可以用I/O板、低价的设备、可视化的仿真软件实现。本书还为读者提供了策划、试验和实现良好机电一体化系统的最新工具。所有这些特点说明，本书在教材编著思路、技术内容和系统协调上有创新，集合系统建模、仿真、传感器、执行器、计算机实时接口和控制等机电一体化相关内容为一体，适合作为高等院校本科生或研究生课程尤其是双语教学的好教材，同时也可供相关专业工程技术人员参考。
本书由中国计量学院机械电子工程研究所张树生、单越康、谢岳、吕进、冯爱明、徐文龙等翻译，全书由张树生统稿。参加翻译工作的还有林敏、冀瑜、韦元、黄宇、张琦、刘辉军、胡亦曼、毛谦敏等。翻译中我们力求忠实于原著，又充分体现中国文化与科技发展的特点。在此要特别感谢浙江大学博士生导师王乐勤教授、杭州电子科技大学陈国金教授等机械电子工程专家的精心指导，衷心感谢机械工业出版社华章分社的编辑为本书出版所做出的辛勤工作，他们的敬业精神和渊博知识为译者留下了深刻的印象。感谢为本书的翻译和审校工作完成大量繁琐而又十分严谨工作的其他教授、博士和同事们。
由于译者水平有限，加之时间仓促，书中存在错误与疏漏难免，敬请广大读者见谅，并批评指正。
译者...
2005年3月于杭州
以机电一体化为标志的现代制造技术极大地推进了经济、社会的发展与进步，改变着人们的传统观念。机电一体化技术革命的浪潮席卷全球，已经渗透到世界经济与科技的各个领域，成为当今世界技术竞争的一个至高点，由此形成的机电一体化高新技术产业被列入各国发展之首。
机电一体化技术的全球性竞争归根到底是机电一体化人才竞争，而人才培养的关键在于机电一体化教育。自20世纪80年代以来，许多大专院校相继开设了机械电子工程专业，设立了机械电子工程学士、硕士和博士学位，为此编写出版了不少机电一体化技术与系统的教材，《机电一体化系统设计》则是为机械电子工程和相关专业引进的重要的专业教材。
机电一体化系统设计主要研究如何集成精密机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术和伺服传动技术，进行总体优化设计。设计所形成的机电一体化系统不是上述共性技术的简单叠加，而是这些共性技术的相互渗透、相互结合，形成某一单项技术无法达到的优势，并将这种优势通过性能优异的机电一体化产品体现和转化为强大的生产力。因此采用清晰简单的方式，把复杂和表面分散的机电一体化共性关键技术融合起来，并提供计划、试验和实现良好机电一体化系统的所需知识的教材显得尤为必要。
本书作者Devdas Shetty 教授是美国康涅狄格州哈特福德大学的制造工程终身教授、哈特福德大学工学院副院长和工程应用中心（EAC）主任。他在机电一体化设计领域的研究成果举世瞩目。《机电一体化系统设计》凝聚了Devdas Shetty 教授从事机电一体化教学科研理论与实践的最新成果，作为教材被美国许多大学广为使用。..
本书的独特之处在于涵盖了实际系统的建模和仿真，基于可视化程序框图对机电一体化系统进行物理系统动态建模，建模环境直观、灵活，更易理解。通过系统建模技术将复杂分散的机电一体化技术与内容用清楚和简洁的方式融合起来，进而选择与设计传感器、执行器、控制器、接口硬件以及信息处理系统软件。本书所有案例都可以用I/O板、低价的设备、可视化的仿真软件实现。本书还为读者提供了策划、试验和实现良好机电一体化系统的最新工具。所有这些特点说明，本书在教材编著思路、技术内容和系统协调上有创新，集合系统建模、仿真、传感器、执行器、计算机实时接口和控制等机电一体化相关内容为一体，适合作为高等院校本科生或研究生课程尤其是双语教学的好教材，同时也可供相关专业工程技术人员参考。
本书由中国计量学院机械电子工程研究所张树生、单越康、谢岳、吕进、冯爱明、徐文龙等翻译，全书由张树生统稿。参加翻译工作的还有林敏、冀瑜、韦元、黄宇、张琦、刘辉军、胡亦曼、毛谦敏等。翻译中我们力求忠实于原著，又充分体现中国文化与科技发展的特点。在此要特别感谢浙江大学博士生导师王乐勤教授、杭州电子科技大学陈国金教授等机械电子工程专家的精心指导，衷心感谢机械工业出版社华章分社的编辑为本书出版所做出的辛勤工作，他们的敬业精神和渊博知识为译者留下了深刻的印象。感谢为本书的翻译和审校工作完成大量繁琐而又十分严谨工作的其他教授、博士和同事们。
由于译者水平有限，加之时间仓促，书中存在错误与疏漏难免，敬请广大读者见谅，并批评指正。
译者...
2005年3月于杭州
前言
机电一体化是由机械工程、电气工程、计算机科学和信息技术等有机结合而成的学科，包括控制系统以及设计具有内置智能产品的数值方法。.
本书适用于机械工程、工业工程、制造工程、土木工程、电气工程和机械电子工程专业的高年级本科生和研究生。本书综合了系统建模、仿真、传感器、执行器、实时计算机接口和控制等机电一体化的相关内容，适合作为大学机电一体化课程的教材。本书还向学生介绍了机电一体化技术的基本原理所涉及的各种专题。
本书的独特之处在于涵盖了物理系统的建模和仿真。传统上，学习本课程需要至少熟练一门计算机语言，如FORTRAN、C或BASIC。有鉴于此，在本书中，我们使用基于可视化编程环境框图来完成所有建模和仿真任务。学生会发现这个环境很直观、灵活，更容易理解。
本书特色
本书是为学生和在职工程师而编写的，既可作为参考书也可用作说明性资料。本书的主要特点如下：
* 从系统建模的角度对机电一体化加以综述和解释。
* 创建物理系统动态模型的修正模拟法。
* 详细描述许多装置中的传感器与执行器的操作和选择。
* 结合现实世界的约束条件全面讨论经典控制。
* 讨论用于实时计算机接口的模拟和数字硬件器件。
* 汇集了许多带零部件表的实例研究，适合于实验练习。
* 概括了机电一体化领域最新的成果和未来的发展趋势。
随着微电子技术、新材料和控制技术的广泛应用，许多以前外置的处理电路现在通常被内置或集成于产品中。例如，具有线性化和信号修整功能的集成微电子电路的智能传感器做成传感器模块，易于广泛应用。微型传感器和微机电系统在消费品、卫生保健、过程控制、军事/航天和环境工程中有着数不胜数的应用。它们微小的尺寸、优越的性能和广泛的应用能力为工程师们改善系统设计提供了新的可能。
章节编排..
基于本书的机电一体化课程，可以通过示例、问题以及在实验室环境迅速组装并试验的研究实例向学生介绍机电一体化的设计过程。
* 第1章介绍机电一体化的基础知识，然后深入探讨机电一体化的设计过程。
* 第2章专门介绍系统建模和仿真。学生将学会用修正模拟法从图表和其他信息资料中创建准确的基于计算机的动态模型。这一独特的方法结合了在许多教材中可以找到的建模的标准模拟法和框图，其主要区别是具有直接包含非线性环节的能力而毋需线性化。该章还讨论了许多在机电一体化中碰到的物理系统，包括机械系统、电气系统、热系统、流体系统和液压元件。这一章中阐述的模型和技术将会在随后的机电一体化设计过程章节中运用到。
* 第3章主要介绍传感器和变换器的基本理论概念和操作原理，还讨论了仪器仪表装置原理、模拟和数字传感原理以及一些运动、力和振动传感器。
* 第4章介绍执行装置，包括直流电动机、步进电动机、流体动力执行器和压电执行器，详细介绍了适用于机电一体化分析的完整的步进电动机/驱动模型。
* 第5章讨论机电一体化系统的软硬件要求，包括布尔逻辑、模拟与数字电路和可编程逻辑控制器。
本书适用于机械工程、工业工程、制造工程、土木工程、电气工程和机械电子工程专业的高年级本科生和研究生。本书综合了系统建模、仿真、传感器、执行器、实时计算机接口和控制等机电一体化的相关内容，适合作为大学机电一体化课程的教材。本书还向学生介绍了机电一体化技术的基本原理所涉及的各种专题。
本书的独特之处在于涵盖了物理系统的建模和仿真。传统上，学习本课程需要至少熟练一门计算机语言，如FORTRAN、C或BASIC。有鉴于此，在本书中，我们使用基于可视化编程环境框图来完成所有建模和仿真任务。学生会发现这个环境很直观、灵活，更容易理解。
本书特色
本书是为学生和在职工程师而编写的，既可作为参考书也可用作说明性资料。本书的主要特点如下：
* 从系统建模的角度对机电一体化加以综述和解释。
* 创建物理系统动态模型的修正模拟法。
* 详细描述许多装置中的传感器与执行器的操作和选择。
* 结合现实世界的约束条件全面讨论经典控制。
* 讨论用于实时计算机接口的模拟和数字硬件器件。
* 汇集了许多带零部件表的实例研究，适合于实验练习。
* 概括了机电一体化领域最新的成果和未来的发展趋势。
随着微电子技术、新材料和控制技术的广泛应用，许多以前外置的处理电路现在通常被内置或集成于产品中。例如，具有线性化和信号修整功能的集成微电子电路的智能传感器做成传感器模块，易于广泛应用。微型传感器和微机电系统在消费品、卫生保健、过程控制、军事/航天和环境工程中有着数不胜数的应用。它们微小的尺寸、优越的性能和广泛的应用能力为工程师们改善系统设计提供了新的可能。
章节编排..
基于本书的机电一体化课程，可以通过示例、问题以及在实验室环境迅速组装并试验的研究实例向学生介绍机电一体化的设计过程。
* 第1章介绍机电一体化的基础知识，然后深入探讨机电一体化的设计过程。
* 第2章专门介绍系统建模和仿真。学生将学会用修正模拟法从图表和其他信息资料中创建准确的基于计算机的动态模型。这一独特的方法结合了在许多教材中可以找到的建模的标准模拟法和框图，其主要区别是具有直接包含非线性环节的能力而毋需线性化。该章还讨论了许多在机电一体化中碰到的物理系统，包括机械系统、电气系统、热系统、流体系统和液压元件。这一章中阐述的模型和技术将会在随后的机电一体化设计过程章节中运用到。
* 第3章主要介绍传感器和变换器的基本理论概念和操作原理，还讨论了仪器仪表装置原理、模拟和数字传感原理以及一些运动、力和振动传感器。
* 第4章介绍执行装置，包括直流电动机、步进电动机、流体动力执行器和压电执行器，详细介绍了适用于机电一体化分析的完整的步进电动机/驱动模型。
* 第5章讨论机电一体化系统的软硬件要求，包括布尔逻辑、模拟与数字电路和可编程逻辑控制器。
