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高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 版权信息
- ISBN：9787302511205
- 条形码：9787302511205 ; 978-7-302-51120-5
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 本书特色
《机电一体化系统设计》围绕机电一体化系统(产品)的机械系统、传感检测系统、信息处理系统、动力源、执行元件系统五个子系统，讲解各部分之间的相互关系、相互作用，阐明机械系统应具有良好的伺服性能，以满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。机电控制系统部分采用常用的上、下位机控制方式，从上位机的人机界面设计到下位机的嵌入式系统编程，以及上、下位机的MODBUS通信协议，在“人—机—环境”这个大系统中进行较为详细的说明。传感检测系统部分重点介绍传感器的后续电路及与微处理器的接口电路。执行元件部分着重讲解步进(或伺服)电动机的工作原理，说明驱动器与微处理器之间的接口电路，给出插补运算的软件设计。全书着重强调机电一体化系统的应用技术。 下载课件、获取课件密码、各种资源包以及人工客服，请关注清华社官方微信服务号qhdxcbs_js，一站式帮您解决各种图书问题。
高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 内容简介
《机电一体化系统设计》讲解机电一体化系统设计的基本概念、基本原理、方法和应用，为辽宁省精品资源共享课“机电系统设计”的配套教材。全书共分8章，前6章介绍机电一体化系统设计的基本原理与应用，包括机电一体化系统概论、位置控制的数学方法、机械系统部件的选择与设计、传感检测系统、执行元件和机电参数的相互匹配；后两章为机电一体化系统的典型应用案例，包括自动纠偏及其控制系统、XY数控工作台，内容涉及系统说明及控制系统软、硬件设计等。 《机电一体化系统设计》可作为高等院校机械、机电、自动化、测控等专业的教材，也可作为相关专业的研究生和工程技术人员的专业参考书。
高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 目录
目 录
第1章 机电一体化系统概论 1
1.1 机电一体化系统基础知识 1
1.2 机电一体化系统的组成及功能 2
1.3 机电一体化技术与其他技术关系 3
1.3.1 与传统机电技术的区别 3
1.3.2 与自动控制技术的区别 3
1.3.3 与计算机应用技术的区别 3
1.3.4 对应的共性关键技术 3
1.4 机电一体化系统的分类及应用 5
1.4.1 生产用机电一体化产品和
系统 5
1.4.2 运输、包装及工程用机电
一体化产品 6
1.4.3 储存、销售用机电一体化
产品 6
1.4.4 社会服务及家庭用机电一体化
产品 7
1.4.5 科研及民用机电一体化产品 7
1.5 机电一体化系统各要素之间的关系 7
1.5.1 机电一体化系统的功能构成 8
1.5.2 机电一体化系统中接口的
定义 9
1.6 机电一体化的发展 10
1.6.1 智能化 11
1.6.2 系统化 12
1.6.3 微型化 12
1.6.4 模块化 12
1.6.5 网络化 13
1.6.6 绿色化 13
复习思考题 13
第2章 位置控制的数学方法 15
2.1 概述 15
2.2 插补运算 15
2.3 逐点比较法的直线和圆弧的插补
原理 15
2.3.1 逐点比较法插补原理 16
2.3.2 圆弧插补原理 19
2.3.3 逐点比较法圆弧插补举例 21
2.3.4 多段组合位置控制说明 22
2.4 轮廓步长法插补 22
2.4.1 轮廓步长法直线插补 23
2.4.2 轮廓步长法圆弧插补
(逆时针) 23
复习思考题 25
第3章 机械系统部件的选择与设计 28
3.1 概述 28
3.2 机械传动部件的设计要求和原则 28
3.3 齿轮副传动 29
3.3.1 齿轮副等效惯量计算和传动比
分配 29
3.3.2 齿轮副间隙的调整 30
3.4 滚珠丝杠副传动部件 32
3.4.1 滚珠丝杠副的组成 32
3.4.2 滚珠丝杠副的典型结构类型
和尺寸 32
3.5 同步齿形带传动 39
3.5.1 同步齿形带传动的特点 39
3.5.2 带和带轮结构 39
3.6 谐波齿轮传动 40
3.6.1 特点 40
3.6.2 组成和工作原理 40
3.7 导轨副的设计与选择 41
3.7.1 导轨副的组成、分类及其应
满足的条件 41
3.7.2 滚动导轨副的结构及其选择 46
3.8 导轨的润滑与防护 51
3.8.1 导轨的润滑 51
3.8.2 导轨的防护 52
复习思考题 52
第4章 传感检测系统 55
4.1 传感器与检测技术基础知识 55
4.1.1 传感器的概念 55
4.1.2 检测系统 55
4.1.3 传感与检测系统的基本特性 56
4.2 行程开关 58
4.2.1 行程开关的功能和作用 59
4.2.2 行程开关的工作原理及接口
电路 59
4.3 光电传感器 60
4.3.1 光电管 60
4.3.2 光敏电阻 61
4.3.3 光敏二极管 61
4.3.4 光敏三极管 61
4.4 电阻应变传感器 62
4.5 电感传感器 64
4.6 电容传感器 66
4.7 磁电传感器 66
4.8 磁敏传感器 67
4.8.1 霍尔元件 67
4.8.2 磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏
三极管 68
4.9 光栅传感器 69
4.10 光电编码器 69
4.10.1 绝对式编码器 70
4.10.2 增量式编码器 70
4.11 旋转变压器 71
4.12 检测变换基本电路 71
4.12.1 发光二极管基本电路 71
4.12.2 电压跟随电路 72
4.12.3 同相放大器 74
4.12.4 反相放大器 74
4.12.5 差动放大电路 75
4.13 仪器仪表放大器 76
4.14 恒压恒流电路 77
4.14.1 恒压恒流电路的应用 77
4.14.2 TL431可控精密稳压源 78
4.14.3 恒流电路 80
4.15 DC 4～20mA电路 81
4.15.1 非共地的可控DC 4～20mA
电路 81
4.15.2 共地可控DC 4～20mA
电路 82
4.16 电源电路 83
4.16.1 三端稳压电路 83
4.16.2 LM2575开关稳压电路 84
4.16.3 3.3V微处理器所用电源 85
4.17 IO口的隔离输入、输出 86
4.17.1 输入光电隔离电路 86
4.17.2 输出光电隔离电路 87
4.17.3 采用光电隔离电路驱动感性
负载 87
4.18 Pt100温度测量 88
4.18.1 基本原理 88
4.18.2 测量电路 89
复习思考题 91
第5章 执行元件 95
5.1 执行元件的分类及特点 95
5.1.1 执行元件介绍 95
5.1.2 执行元件的分类 96
5.1.3 执行元件的特点 97
5.2 机电一体化系统常用的控制电动机 99
5.2.1 常用控制电动机 99
5.2.2 伺服的概念 99
5.2.3 伺服电动机控制方式的基本
形式 100
5.2.4 对控制用电动机的基本
要求 101
5.3 步进电动机及其驱动 102
5.3.1 步进电动机的特点、种类 102
5.3.2 步进电动机的工作原理 103
5.4 步进电动机的运行特性及性能
指标 110
5.4.1 分辨率 110
5.4.2 静态特性 110
5.4.3 动态特性 113
5.5 步进电动机的控制电路及驱动
控制器 115
5.5.1 步进电动机的控制电路 115
5.5.2 功率放大器 116
5.5.3 细分驱动 118
5.5.4 步进电动机的微机控制 119
5.5.5 步进电动机的加、减速
控制 120
5.6 伺服电动机及其驱动 121
5.6.1 直流(DC)伺服电动机的工作
原理 121
5.6.2 直流(DC)伺服电动机的
驱动 123
5.6.3 常用交流伺服电动机 124
复习思考题 125
第6章 机电参数的相互匹配 129
6.1 机电一体化系统装备对伺服系统的
要求 129
6.2 惯量分析 130
6.2.1 联动回转体的等效转动惯量的
折算 130
6.2.2 直线运动的惯量折算 131
6.2.3 惯量的合理匹配 133
6.3 容量匹配和速度匹配 135
6.3.1 一般说明 135
6.3.2 等效负载转矩的计算 135
6.3.3 转动等效负载转矩的计算 135
6.3.4 直线移动等效负载转矩的
计算 136
6.3.5 等效摩擦转矩的计算 136
6.3.6 等效惯性转矩的计算 136
6.3.7 容量匹配的建议 137
6.3.8 速度匹配的建议 137
复习思考题 137
第7章 自动纠偏及其控制系统 139
7.1 自动纠偏的应用、分类、组成 139
7.2 自动纠偏的工作原理说明 140
7.2.1 边缘位置控制型 141
7.2.2 线条位置控制型 142
7.3 自动纠偏机械执行机构 144
7.4 自动纠偏控制接口电路 144
7.4.1 光电传感器及其接口电路 145
7.4.2 同步电动机及其接口电路 147
7.4.3 自动纠偏上、下位机接口
电路 151
7.5 自动纠偏控制电路原理 152
7.5.1 自动纠偏控制器所用微处理器
芯片 152
7.5.2 自动纠偏控制系统的接口电路
原理图 152
7.6 上位机触摸屏软件MCGS介绍 155
7.6.1 人机界面触摸屏的选用 155
7.6.2 人机界面的功能 155
7.6.3 生产人机界面的厂家 155
7.6.4 TPC1062KX触摸屏 155
7.6.5 开发环境 156
7.6.6 MCGS软件构成 157
7.6.7 MODBUS协议说明 158
7.6.8 自动纠偏控制系统上位机监控
界面设计 170
7.7 自动纠偏控制器软件设计 173
7.7.1 自动纠偏控制系统的RS-232
通信说明 174
7.7.2 电动机纠偏速度的调整 178
7.7.3 纠偏工作台移动程序说明 180
7.7.4 自动纠偏控制程序流程 183
复习思考题 184
第8章 XY数控工作台 187
8.1 XY数控工作台的结构及工作原理 187
8.1.1 XY数控工作台的结构 187
8.1.2 XY数控工作台的工作原理 188
8.1.3 XY数控工作台的构成 189
8.2 直线插补程序说明 192
8.2.1 **象限直线插补原理简要
说明 192
8.2.2 **象限直线插补程序 194
8.3 圆弧插补程序说明 196
8.3.1 **象限圆弧插补原理简要
说明 196
8.3.2 **象限圆弧插补程序 198
复习思考题 199
复习思考题参考答案 201
参考文献 217
第1章 机电一体化系统概论 1
1.1 机电一体化系统基础知识 1
1.2 机电一体化系统的组成及功能 2
1.3 机电一体化技术与其他技术关系 3
1.3.1 与传统机电技术的区别 3
1.3.2 与自动控制技术的区别 3
1.3.3 与计算机应用技术的区别 3
1.3.4 对应的共性关键技术 3
1.4 机电一体化系统的分类及应用 5
1.4.1 生产用机电一体化产品和
系统 5
1.4.2 运输、包装及工程用机电
一体化产品 6
1.4.3 储存、销售用机电一体化
产品 6
1.4.4 社会服务及家庭用机电一体化
产品 7
1.4.5 科研及民用机电一体化产品 7
1.5 机电一体化系统各要素之间的关系 7
1.5.1 机电一体化系统的功能构成 8
1.5.2 机电一体化系统中接口的
定义 9
1.6 机电一体化的发展 10
1.6.1 智能化 11
1.6.2 系统化 12
1.6.3 微型化 12
1.6.4 模块化 12
1.6.5 网络化 13
1.6.6 绿色化 13
复习思考题 13
第2章 位置控制的数学方法 15
2.1 概述 15
2.2 插补运算 15
2.3 逐点比较法的直线和圆弧的插补
原理 15
2.3.1 逐点比较法插补原理 16
2.3.2 圆弧插补原理 19
2.3.3 逐点比较法圆弧插补举例 21
2.3.4 多段组合位置控制说明 22
2.4 轮廓步长法插补 22
2.4.1 轮廓步长法直线插补 23
2.4.2 轮廓步长法圆弧插补
(逆时针) 23
复习思考题 25
第3章 机械系统部件的选择与设计 28
3.1 概述 28
3.2 机械传动部件的设计要求和原则 28
3.3 齿轮副传动 29
3.3.1 齿轮副等效惯量计算和传动比
分配 29
3.3.2 齿轮副间隙的调整 30
3.4 滚珠丝杠副传动部件 32
3.4.1 滚珠丝杠副的组成 32
3.4.2 滚珠丝杠副的典型结构类型
和尺寸 32
3.5 同步齿形带传动 39
3.5.1 同步齿形带传动的特点 39
3.5.2 带和带轮结构 39
3.6 谐波齿轮传动 40
3.6.1 特点 40
3.6.2 组成和工作原理 40
3.7 导轨副的设计与选择 41
3.7.1 导轨副的组成、分类及其应
满足的条件 41
3.7.2 滚动导轨副的结构及其选择 46
3.8 导轨的润滑与防护 51
3.8.1 导轨的润滑 51
3.8.2 导轨的防护 52
复习思考题 52
第4章 传感检测系统 55
4.1 传感器与检测技术基础知识 55
4.1.1 传感器的概念 55
4.1.2 检测系统 55
4.1.3 传感与检测系统的基本特性 56
4.2 行程开关 58
4.2.1 行程开关的功能和作用 59
4.2.2 行程开关的工作原理及接口
电路 59
4.3 光电传感器 60
4.3.1 光电管 60
4.3.2 光敏电阻 61
4.3.3 光敏二极管 61
4.3.4 光敏三极管 61
4.4 电阻应变传感器 62
4.5 电感传感器 64
4.6 电容传感器 66
4.7 磁电传感器 66
4.8 磁敏传感器 67
4.8.1 霍尔元件 67
4.8.2 磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏
三极管 68
4.9 光栅传感器 69
4.10 光电编码器 69
4.10.1 绝对式编码器 70
4.10.2 增量式编码器 70
4.11 旋转变压器 71
4.12 检测变换基本电路 71
4.12.1 发光二极管基本电路 71
4.12.2 电压跟随电路 72
4.12.3 同相放大器 74
4.12.4 反相放大器 74
4.12.5 差动放大电路 75
4.13 仪器仪表放大器 76
4.14 恒压恒流电路 77
4.14.1 恒压恒流电路的应用 77
4.14.2 TL431可控精密稳压源 78
4.14.3 恒流电路 80
4.15 DC 4～20mA电路 81
4.15.1 非共地的可控DC 4～20mA
电路 81
4.15.2 共地可控DC 4～20mA
电路 82
4.16 电源电路 83
4.16.1 三端稳压电路 83
4.16.2 LM2575开关稳压电路 84
4.16.3 3.3V微处理器所用电源 85
4.17 IO口的隔离输入、输出 86
4.17.1 输入光电隔离电路 86
4.17.2 输出光电隔离电路 87
4.17.3 采用光电隔离电路驱动感性
负载 87
4.18 Pt100温度测量 88
4.18.1 基本原理 88
4.18.2 测量电路 89
复习思考题 91
第5章 执行元件 95
5.1 执行元件的分类及特点 95
5.1.1 执行元件介绍 95
5.1.2 执行元件的分类 96
5.1.3 执行元件的特点 97
5.2 机电一体化系统常用的控制电动机 99
5.2.1 常用控制电动机 99
5.2.2 伺服的概念 99
5.2.3 伺服电动机控制方式的基本
形式 100
5.2.4 对控制用电动机的基本
要求 101
5.3 步进电动机及其驱动 102
5.3.1 步进电动机的特点、种类 102
5.3.2 步进电动机的工作原理 103
5.4 步进电动机的运行特性及性能
指标 110
5.4.1 分辨率 110
5.4.2 静态特性 110
5.4.3 动态特性 113
5.5 步进电动机的控制电路及驱动
控制器 115
5.5.1 步进电动机的控制电路 115
5.5.2 功率放大器 116
5.5.3 细分驱动 118
5.5.4 步进电动机的微机控制 119
5.5.5 步进电动机的加、减速
控制 120
5.6 伺服电动机及其驱动 121
5.6.1 直流(DC)伺服电动机的工作
原理 121
5.6.2 直流(DC)伺服电动机的
驱动 123
5.6.3 常用交流伺服电动机 124
复习思考题 125
第6章 机电参数的相互匹配 129
6.1 机电一体化系统装备对伺服系统的
要求 129
6.2 惯量分析 130
6.2.1 联动回转体的等效转动惯量的
折算 130
6.2.2 直线运动的惯量折算 131
6.2.3 惯量的合理匹配 133
6.3 容量匹配和速度匹配 135
6.3.1 一般说明 135
6.3.2 等效负载转矩的计算 135
6.3.3 转动等效负载转矩的计算 135
6.3.4 直线移动等效负载转矩的
计算 136
6.3.5 等效摩擦转矩的计算 136
6.3.6 等效惯性转矩的计算 136
6.3.7 容量匹配的建议 137
6.3.8 速度匹配的建议 137
复习思考题 137
第7章 自动纠偏及其控制系统 139
7.1 自动纠偏的应用、分类、组成 139
7.2 自动纠偏的工作原理说明 140
7.2.1 边缘位置控制型 141
7.2.2 线条位置控制型 142
7.3 自动纠偏机械执行机构 144
7.4 自动纠偏控制接口电路 144
7.4.1 光电传感器及其接口电路 145
7.4.2 同步电动机及其接口电路 147
7.4.3 自动纠偏上、下位机接口
电路 151
7.5 自动纠偏控制电路原理 152
7.5.1 自动纠偏控制器所用微处理器
芯片 152
7.5.2 自动纠偏控制系统的接口电路
原理图 152
7.6 上位机触摸屏软件MCGS介绍 155
7.6.1 人机界面触摸屏的选用 155
7.6.2 人机界面的功能 155
7.6.3 生产人机界面的厂家 155
7.6.4 TPC1062KX触摸屏 155
7.6.5 开发环境 156
7.6.6 MCGS软件构成 157
7.6.7 MODBUS协议说明 158
7.6.8 自动纠偏控制系统上位机监控
界面设计 170
7.7 自动纠偏控制器软件设计 173
7.7.1 自动纠偏控制系统的RS-232
通信说明 174
7.7.2 电动机纠偏速度的调整 178
7.7.3 纠偏工作台移动程序说明 180
7.7.4 自动纠偏控制程序流程 183
复习思考题 184
第8章 XY数控工作台 187
8.1 XY数控工作台的结构及工作原理 187
8.1.1 XY数控工作台的结构 187
8.1.2 XY数控工作台的工作原理 188
8.1.3 XY数控工作台的构成 189
8.2 直线插补程序说明 192
8.2.1 **象限直线插补原理简要
说明 192
8.2.2 **象限直线插补程序 194
8.3 圆弧插补程序说明 196
8.3.1 **象限圆弧插补原理简要
说明 196
8.3.2 **象限圆弧插补程序 198
复习思考题 199
复习思考题参考答案 201
参考文献 217
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高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 节选
第1章 机电一体化系统概论 ? 掌握机电一体化系统的基本概念及特点。 ? 掌握机电一体化系统的组成及其相互关系。 ? 了解机电一体化技术与其他技术的相互关系，了解机电一体化技术的发展。 ? 了解工业三大元素，熟悉系统具有的三大目的功能。 ? 重点掌握机电一体化系统各要素之间的关系，接口的定义、功能和分类。 1.1 机电一体化系统基础知识 机电一体化技术是在生产、制造机电一体化产品过程中使用的各种现代先进技术，它是一门面向应用的技术，代表了机械产品柔性化和智能化的发展方向。早在1971年，日本《机械设计》杂志副刊提出了“机电一体化”(Mechatronics)是由Mechanics(机械学)与 Electronics (电子学)组合而成。机电一体化系统通常包括机电一体化技术和机电一体化产品两个方面，具有自动化、智能化，功能、性能强大，灵活性好，节能、省材，体积小、重量轻等特点。 如图1-1所示为典型的机电一体化产品，图1-1(a)为家用全自动洗衣机，图1-1(b)为工业用数控机床。其他如照相机、全自动的玩具小车、无人驾驶的汽车、工厂加工流水线作业设备、航天器、火星探测器以及机器人等，都属于典型的机电一体化产品。 (a) 全自动洗衣机 (b) 数控机床 图1-1 典型的机电一体化产品 机电一体化系统随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。用日本“机械振兴协会经济研究所”于1981年3月提出的解释来说明机电一体化系统的概念：“机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。” 1.2 机电一体化系统的组成及功能 机电一体化系统(产品)主要由以下5个子系统组成：机械系统(机构，起支承和连接作用)，传感检测系统(传感器、信号变换电路)，信息处理系统(计算机、可编程逻辑控制器、单片机)，动力系统(动力源)和执行元件系统(如电动机、汽缸、电磁阀)。 以图1-2所示的一维数控工作台为例加以说明。一维数控工作台，可用作纠偏系统，如制袋机、皮带输送机的左右纠偏装置等。 图1-2 一维数控工作台 一维数控工作台的组成能够体现典型机电一体化系统(产品)的5个子系统。 (1) 机械系统：工作台，滚珠丝杠、轴承、导轨、联轴器、步进电动机或伺服电动机等。 (2) 传感检测系统：左右限位光电传感器等。 (3) 信息处理系统：采用计算机、PLC或单片机为控制单元，也包含驱动器及人机界面。 (4) 动力源：电源、液压源、气源。 (5) 执行元件系统：步进电动机或伺服电动机。 机械系统，即机械本体包括机架、机械连接等在内的系统支持结构，属于基础部分，用以实现产品的构造功能。传感检测系统包括各种传感器及信号检测变换电路，用于对机电产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需要的信息。信息处理系统采用计算机、PLC或单片机为控制单元，也包含驱动器及HMI人机界面，用以实现对产品运行的控制功能。动力系统包括电源、液压源、气源等。执行元件系统包括各种电机、汽缸、电磁阀等，用以实现能量转换，把输入的能量转换成需要的形式，在控制信息作用下完成要求的动作。 机电一体化系统的5个基本组成不是被简单地拼凑在一起，而是在工作中互相补充、互相协调，共同完成所需要的任务。如图1-3所示，整个机电一体化系统各部分之间，是通过计算机系统(含计算机、PLC、嵌入式系统等)联系起来的，在机械本体的支持下，由传感器检测产品的运行状态及环境变化，将信息反馈给信息处理装置(计算机)，信息处理系统对各种信息进行处理，并按要求控制动力源驱动执行机构进行工作。一般利用人机交互形式实现人的参与控制。 图1-3 机电一体化系统各部分的相互关系 可以说，计算机技术、电子技术和信息技术为机械增添了“头脑”和“神经”，给机械以“智能”，并提供了新的功能和性能。 1.3 机电一体化技术与其他技术关系 1.3.1 与传统机电技术的区别 传统机电技术的操作控制主要通过具有电磁特性的电器如继电器、接触器等来实现，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系，机械本体和电气驱动界限分明，不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术是以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电气部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1.3.2 与自动控制技术的区别 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。 机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件，应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析、性能计算和动作实现。 1.3.3 与计算机应用技术的区别 计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术的一部分，它还可以在办公、管理及图像处理等其他很多方面得到广泛应用。 机电一体化技术将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。 1.3.4 对应的共性关键技术 1. 精密机械技术 机械技术是机电一体化技术的基础，因为机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。在机械传动和控制与电子技术相互结合的过程中，对机械技术提出了更高的要求，如对传动的精密性和精确度的要求与传统机械技术相比有了很大的提高。在机械系统技术中，新材料、新工艺、新原理以及新结构等方面在不断发展和完善，以满足机电一体化产品对缩小体积、减轻重量、提高精度和刚度以及改善工作性能等方面的要求。 2. 检测与传感器技术 在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及与工作过程有关的相应信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置并反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。机电一体化产品要求传感器能快速、准确地获取信息并且不受外部工作条件和环境的影响，同时检测装置能不失真地对信息信号进行放大、输送及转换。 3. 自动控制技术及信息处理技术 机电一体化产品中的自动控制技术包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、校正、补偿等。由于机电一体化产品中自动控制功能的不断加强，使产品的精度和效率迅速提高。通过自动控制，使机电一体化产品在工作过程中能及时发现故障，并自动实施切换，减少了停机时间，使设备的有效利用率得以提高。由于计算机的广泛应用，自动控制技术越来越多地与计算机控制技术结合在一起，它已成为机电一体化技术中十分重要的关键技术。该技术的难点在于现代控制理论的工程化和实用化，控制过程中边界条件的确定，优化控制模型的建立以及抗干扰等。 机电一体化产品中的信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息的交换、存取、运算、判断和决策分析等。在机电一体化产品中，实现信息处理技术的主要工具是计算机。计算机技术包括硬件和软件技术、网络与通信技术、数据处理技术和数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机信息处理装置是产品的核心，它控制和指挥整个机电一体化产品的运行。因此，计算机应用及其信息处理技术是机电一体化技术中*关键的技术，它包括目前被广泛研究并得到实际应用的人工智能技术、专家系统技术以及神经网络技术等。 4. 伺服驱动技术 伺服驱动技术主要是指机电一体化产品中的执行元件和驱动装置设计中的技术问题，它涉及设备执行操作的技术，对所加工产品的质量具有直接的影响。机电一体化产品中的执行元件有电动、气动和液压等类型，其中多采用电动式执行元件，驱动装置主要是各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。执行元件一方面通过接口电路与计算机相连，接受控制系统的指令；另一方面通过机械接口与机械传动机构和执行机构相连，以实现规定的动作。因此，伺服驱动技术直接影响着机电一体化产品的功能执行和操作，对产品的动态性能、稳定性能、操作精度和控制质量等具有决定性的影响。 5. 系统总体技术 系统总体技术是从整体目标出发，用系统的观点和方法，将机电一体化产品的总体功能分解成若干功能单元，找出能够完成各个功能的可能技术方案，再把功能与技术方案组合成方案组进行分析、评价，综合优选出适宜的功能技术方案。系统总体技术的主要目的是在机电一体化产品各组成部分的技术成熟、组件的性能和可靠性良好的基础上，通过协调各组件的相互关系和所用技术的一致性来保证产品的经济、可靠、高效率和操作方便等。系统总体技术是*能体现机电一体化设计特点的技术，也是保证其产品工作性能和技术指标得以实现的关键技术。
高等学校应用型特色规划教材机电一体化系统设计/丁金华 作者简介
《机电一体化系统设计》围绕机电一体化系统(产品)的机械系统、传感检测系统、信息处理系统、动力源、执行元件系统五个子系统，讲解各部分之间的相互关系、相互作用，阐明机械系统应具有良好的伺服性能，以满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。机电控制系统部分采用常用的上、下位机控制方式，从上位机的人机界面设计到下位机的嵌入式系统编程，以及上、下位机的MODBUS通信协议，在“人—机—环境”这个大系统中进行较为详细的说明。传感检测系统部分重点介绍传感器的后续电路及与微处理器的接口电路。执行元件部分着重讲解步进(或伺服)电动机的工作原理，说明驱动器与微处理器之间的接口电路，给出插补运算的软件设计。全书着重强调机电一体化系统的应用技术。
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