機電系統(tǒng)仿真與設計

前言

　　科學技術的快速發(fā)展對機電系統(tǒng)的性能分析與設計提出了越來越高的要求。建立機電系統(tǒng)模型和對機電系統(tǒng)進行仿真與設計，對于系統(tǒng)的設計與開發(fā)具有極其重要的作用。　　計算機技術與信息處理技術的發(fā)展給系統(tǒng)仿真技術帶來了驚人的變化。采用計算機仿真可以很好地解決實物與半實物等傳統(tǒng)仿真中的問題。只要系統(tǒng)設計者能夠全面了解系統(tǒng)所處的環(huán)境及系統(tǒng)中的對象，并且能夠正確建立系統(tǒng)的數學模型，便可以使用計算機對系統(tǒng)進行仿真與分析。計算機仿真程序可重復利用，特別是對系統(tǒng)的修改非常方便、安全，代價小。用戶在不斷地進行仿真修正的基礎上，可以深化對系統(tǒng)的認識，進而對系統(tǒng)采取相應的控制策略。特別是半物理仿真和快速原型技術的應用，使得仿真結果更接近實際系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并且可以實現機電產品的快速開發(fā)。　　本教材是為配合碩士研究生和博士研究生的“機電系統(tǒng)仿真與設計”課程而編寫的，針對典型機電系統(tǒng)仿真與設計的問題，介紹了MATLAB軟件在系統(tǒng)建模、仿真分析、仿真實驗中的應用。結合機電系統(tǒng)研制的科研實踐，在教材中充實了大量的應用實例，增強了本書的實用性和先進性?！　”緯蓮埩捉淌诤投窦t教授撰稿。在本書的編寫過程中，得到了哈爾濱工程大學機電一體化研究室的支持和幫助，哈爾濱工程大學的趙國良教授為本書的結構及內容安排提出了寶貴的意見，在此一并表示感謝。

內容概要

本書針對機電系統(tǒng)的設計問題，闡述了基于MATLAB軟件的仿真與設計方法。具體內容包括仿真的基本理念、機電系統(tǒng)的基本結構要素及機電系統(tǒng)設計的技術路線、機械傳動系統(tǒng)的建模及仿真、機構動態(tài)仿真、基于 MATLAB的控制系統(tǒng)設計與仿真，以及機電系統(tǒng)的半物理仿真等。通過典型實例的分析介紹了機電系統(tǒng)的綜合設計方法。    本書的主要使用對象是機電方向的碩士、博士研究生，也可作為機電產品開發(fā)人員的技術參考書。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 機電一體化技術  1.2 機電一體化系統(tǒng)設計的技術路線  1.3 仿真在機電系統(tǒng)設計中的作用  1.4 機電系統(tǒng)常用的計算機仿真軟件  習題與思考題第2章 機械傳動系統(tǒng)的建模及仿真  2.1 機械傳動系統(tǒng)概述  2.2 機械傳動系統(tǒng)的動力學模型  2.3 傳動機構的仿真分析  2.4 傳動機構的機械參數對系統(tǒng)性能的影響  習題與思考題第3章 機構動態(tài)仿真  3.1 機構運動學模型及仿真  3.2 機構動力學分析  3.3 機構動態(tài)仿真實例  習題與思考題第4章 基于MATLAB的系統(tǒng)分析與設計  4.1 系統(tǒng)數學模型的表示  4.2 時域分析  4.3 頻域分析  4.4 根軌跡分析  4.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性判別  4.6 系統(tǒng)校正設計  4.7 線性系統(tǒng)分析及設計工具  習題與思考題第5章 伺服驅動系統(tǒng)的設計與仿真  5.1 概 述  5.2 基于傳遞函數的伺服控制系統(tǒng)設計與仿真  5.3 基于狀態(tài)空間模型的控制系統(tǒng)設計  5.4 模糊控制系統(tǒng)設計及仿真  5.5 非線性環(huán)節(jié)對伺服系統(tǒng)性能的影響  習題與思考題第6章 機電系統(tǒng)綜合設計  6.1 驅動方案設計  6.2 驅動元件及驅動器的選擇  6.3 檢測方案設計  6.4 控制方案設計  6.5 系統(tǒng)與工作環(huán)境設計  6.6 數控旋壓機系統(tǒng)設計實例  6.7 教學機器人實例  習題與思考題第7章 基于dSPACE的半物理仿真  7.1 RTW實時開發(fā)環(huán)境  7.2 dSPACE實時仿真系統(tǒng)  7.3 半物理仿真應用實例  習題與思考題附錄 MATLAB常用函數及使用方法  F.1 MATLAB_的常用函數  F.2 MATLAB繪圖參考文獻

章節(jié)摘錄

　　機電一體化技術的核心是機械技術和電子技術，而力學、機械學、加工工藝學和控制技術構成了機械技術的四大支柱學科。即使一個簡單的機械產品的設計也都需要以上技術的支持。近年來，由于超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，計算機技術得到了快速發(fā)展，機械技術的四個支柱學科也隨之發(fā)生了很大的變化。如有限元技術的出現，依靠快速、大存儲量和高精度的計算機，幾乎使任何復雜的力學計算成為可能。機械優(yōu)化設計、計算機輔助設計技術的發(fā)展，使得原來主要靠人工完成的機械設計任務大部分可以由計算機來完成。數控技術、計算機輔助制造技術的出現使得加工工藝產生了一次革命，微電子技術和信息技術成了加工工藝過程的重要技術。變化最明顯的是控制技術，它經歷了從古老的機械式手動控制、繼電器邏輯控制、計算機自動控制、智能控制的發(fā)展歷程，它的每一次技術進步都是微電子技術和計算機技術發(fā)展的產物。可見，機械技術的四個支柱學科無一不滲透了電子技術和信息技術，正是由于這些技術有機地結合使得傳統(tǒng)的機械技術發(fā)展成今天的機電一體化技術。　　1.1.2 機電一體化的基本概念　　1.機電一體化的定義　　機電一體化包含機電一體化技術和機電一體化產品兩個概念?！　。?）機電一體化技術　　機電一體化技術是微電子技術、計算機技術、信息技術與機械技術相結合的新興綜合性高技術，是機械技術與微電子技術的有機結合?！　。?）機電一體化產品　　新興機械與電子器件，特別是與微處理器、微型機相結合而開發(fā)出的新一代電子化機械產品。　　2.機電一體化系統(tǒng)的基本要素　　一個較完善的機電一體化系統(tǒng)應包括：機械本體、能源、測試傳感部分、執(zhí)行機構、驅動部分、控制及信息處理單元等六個基本結構要素。各要素和環(huán)節(jié)之間通過接口相聯(lián)系，構成機電一體化系統(tǒng)。

圖書封面

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