机械控制工程基础

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出版者:机械工业出版社
作者:董玉红
出品人:
页数:178
译者:
出版时间:2006-6-1
价格:17.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787111185734
丛书系列:
图书标签:
  • 机械控制
  • 控制工程
  • 自动化
  • 机械工程
  • 基础教程
  • 电机控制
  • 传感器
  • PID控制
  • 单片机
  • 现代控制理论
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具体描述

本书主要讲述控制工程的基本概念和基础知识,以及MATLAB软件在控制系统分析与设计中的应用。内容包括系统的数学模型、时域分析、频域分析、系统的稳定性以及系统校正设计等部分。

全书在讲清基本原理和概念的同时,结合目前最流行的MATJJAB软件,讲述MATIJAB软件在系统的数学模型、时域分析、频域分析、系统的稳定性以及系统校正设计等方面的应用,以增强教材的实用性和先进性。

全书还注重控制理论在机械工程中的应用,并以适当的机械系统实例结合机械工程的实际,运用控制理论以及MATLAB软件,对系统进行分析与设计,为学生将来解决控制工程的实际问题打下基础。

全书章节内容连贯,系统性强,各章均配有习题与思考题,并在书后附有部分习题的参考答案。

本书作为高等学校机械电子工程专业的规划教材之一,适用于机电专业、机械设计制造及自动化等专业本科生的技术基础课教材,也可供控制系统设计、MATLAB应用的工作者及相关专业的工程技术人员参考使用。

工业自动化与智能制造的脉络:探索前沿技术与实践应用 本书旨在为读者勾勒出一幅涵盖工业自动化领域核心技术与前沿发展的宏大画卷。我们深入剖析驱动现代工业生产效率飞跃的各项关键技术,并结合生动的实践案例,揭示它们如何重塑着制造业的面貌。 一、 驱动系统的演进与智能化 自动化的基石在于精确而高效的驱动。本书将从传统机械传动与液压气动系统入手,循序渐进地介绍电机驱动技术的发展历程。我们将详细阐述直流电机、交流电机(包括同步电机和异步电机)的原理、特性及其在不同工业场景下的应用。更重要的是,我们将重点聚焦于伺服驱动与步进驱动技术,深度解析其高精度定位、速度控制和力矩控制的实现机制。 伺服系统: 深入探讨闭环控制原理,解析编码器、伺服控制器与伺服电机之间的协同工作。我们将分析不同类型的伺服电机(如永磁同步电机PMSM、异步伺服电机)的优劣,以及它们在机器人、数控机床、自动化生产线等领域的典型应用。 步进系统: 详细介绍步进电机的细分技术、驱动方式,以及其在成本敏感但对定位精度有较高要求的场合(如3D打印机、小型自动化设备)的应用。 驱动器与控制器: 介绍各种类型变频器(V/F控制、矢量控制、直接转矩控制)的原理和应用,以及PLC(可编程逻辑控制器)在实现复杂运动控制和逻辑顺序控制中的核心作用。 二、 传感与检测技术的革新 没有精准的感知,就没有可靠的控制。本书将全面梳理工业生产中各类传感器和检测技术,它们是实现自动化系统“眼睛”和“耳朵”的关键。 位移与位置传感器: 从光电传感器、接近开关、限位开关等基础类型,到高精度的编码器(增量式、绝对式)、激光测距传感器、视觉传感器,我们将详细介绍它们的测量原理、精度等级、防护等级以及适用范围。 力与压力传感器: 探讨应变片式、压电式、电容式等不同力与压力传感器的技术特点,以及它们在物料搬运、装配过程中的应用。 温度与湿度传感器: 介绍热电偶、热电阻、红外测温等温度测量技术,以及电容式、电阻式等湿度传感器的原理,分析它们在工艺过程监控中的重要性。 视觉检测技术: 深入解析机器视觉系统在产品外观缺陷检测、尺寸测量、二维码识别、物体定位等方面的强大能力。我们将介绍图像采集、图像处理、特征提取、模式识别等核心技术,以及工业相机、镜头、光源的选择与配置。 其他传感器: 简要介绍流量传感器、液位传感器、气体传感器等在特定工业场景下的应用。 三、 控制系统的智能化与协同 自动化控制系统是连接感知与执行的“大脑”。本书将重点探索当代控制系统的发展趋势,尤其是智能化与网络化。 PLC与DCS: 深入解析PLC的编程语言(Ladder Diagram, Function Block Diagram, Structured Text等)及其在离散制造中的应用。同时,我们将介绍DCS(分布式控制系统)在连续制造、流程工业中的优势,以及它们在系统集成中的角色。 工业通信网络: 详细介绍各种工业现场总线技术(如PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, CANopen)的工作原理、数据传输方式以及在提高系统实时性和可靠性方面的重要性。我们还将探讨工业以太网在构建更高速、更灵活的自动化网络中的作用。 运动控制器: 专门探讨运动控制器在多轴联动、轨迹规划、插补算法等方面的核心功能,以及其在数控机床、工业机器人等复杂运动控制应用中的关键作用。 人机界面(HMI): 介绍HMI在操作员与自动化设备之间交互中的重要性,包括触摸屏、按钮、指示灯等组成部分,以及HMI软件的设计理念和应用。 四、 机器人技术与自动化生产线 工业机器人是实现高度自动化与柔性制造的代表。本书将详尽介绍工业机器人的种类、结构、工作原理及应用。 机器人分类: 介绍串联机器人、并联机器人、协作机器人(Cobots)等不同类型的特点和适用场景。 机器人运动学与动力学: 简要介绍正运动学与逆运动学的基本概念,理解机器人末端执行器的位置与姿态如何由关节变量决定,反之亦然。 机器人编程与仿真: 探讨机器人离线编程与在线示教的常用方法,以及仿真软件在机器人路径规划、碰撞检测、性能优化中的价值。 自动化生产线设计: 结合实际案例,讲解自动化生产线的规划、布局、设备选型、工装夹具设计以及整体协同运行的要点。我们将分析流水线、柔性制造单元(FMS)等不同模式的特点。 五、 智能制造的驱动力:新技术与未来展望 本书的最后部分将着眼于引领工业迈向“智能制造”的系列前沿技术,并对未来的发展趋势进行展望。 物联网(IoT)与工业互联网: 探讨如何将传感器、设备、系统连接到云端,实现数据的采集、传输、存储和分析,从而实现设备的远程监控、预测性维护和生产过程的优化。 大数据分析与人工智能(AI): 介绍如何利用大数据分析和AI技术,从海量生产数据中挖掘有价值的信息,实现生产过程的智能决策、质量预测、工艺优化以及设备故障诊断。 数字孪生(Digital Twin): 阐述数字孪生技术如何通过构建物理实体的虚拟模型,实现对实体运行状态的实时监控、模拟分析和性能优化,为生产管理和决策提供强有力的支持。 云计算与边缘计算: 分析云计算和边缘计算在工业自动化中的作用,它们如何为数据处理、AI应用和系统集成提供灵活的计算资源。 通过对这些关键技术和理念的深入解析,本书希望帮助读者建立起对现代工业自动化与智能制造的全面认知,为理解、设计、实施和优化各类自动化系统奠定坚实的基础,并激发对未来工业发展方向的思考。

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读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验,说实话,非常具有挑战性,但绝非枯燥乏味。它的叙述风格很像一位经验丰富的导师在给你讲课,语速不快,但每句话都信息量爆炸,充满了严密的逻辑推导。我尤其欣赏它在引入新概念时所采用的“循序渐进”的策略,它不会上来就抛出一个复杂的微分方程,而是先从一个实际的物理系统(比如一个简单的弹簧阻尼系统)出发,引导你一步步建立起数学模型,让你深刻理解为什么要用这些工具去描述物理世界。这本书的习题部分,简直就是对读者智力的全面考验。它们不是那种简单的套公式练习,而是需要你进行深入分析和综合运用知识点的“小项目”。我尝试做了几道后面的综合题,发现仅仅理解题目要求就花了不少时间,更别提后面的求解过程了。这迫使我不得不回过头去重温前文的理论基础,这种“被动学习”反而加深了我的理解。我注意到作者似乎对经典的时域分析方法情有独钟,对拉普拉斯变换、传递函数这些工具的应用讲解得尤其透彻,配有大量的案例分析,让你清晰地看到这些数学工具是如何直接作用于工程实际的。这本书的价值在于,它不仅仅告诉你“是什么”,更重要的是告诉你“为什么是这样”,以及“如何应用”。它似乎在潜移默化中塑造着读者的“控制思维”。

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这本书在配图方面展现出一种古典的严谨美学。所有的系统框图都力求简洁明了,很少有那种花哨的、分散注意力的三维渲染图,而是专注于信息传递的本质。这种风格非常符合我对“工程基础”的期待——一切从简、一切为效能服务。我发现作者在解释诸如“PID控制”这种基础而又无处不在的算法时,没有采用那种“即插即用”的介绍方式,而是花费了大量的篇幅去剖析比例、积分、微分三个分量在系统时域响应上各自起到的物理作用和可能带来的副作用,这对于真正掌握PID的精髓至关重要。例如,它对积分项消除稳态误差的解释,是通过对系统闭环零极点配置的视角来阐述的,这比单纯的公式推导要深刻得多。另外,这本书对“系统辨识”的初步介绍也让我耳目一新,它没有将系统辨识视为一个独立的领域,而是将其自然地融入到系统建模的过程中,强调了“实验数据”在验证和修正理论模型中的不可替代性。整本书的逻辑链条异常坚固,从第一章的信号与系统到最后一章的系统设计,环环相扣,不允许读者在任何环节偷懒。

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当我开始阅读这本书的中后段时,我感受到了作者在广度上的努力。它并没有止步于传统的线性定常系统分析,而是开始触及一些更具前沿性和实用性的主题。比如,对系统稳定性的深入探讨,不再仅仅局限于李雅普诺夫理论的简单介绍,而是深入到根轨迹分析的细节,以及频域分析方法的具体应用。我发现它在处理非线性系统的初步概念时,做得相当谨慎而到位,没有一味地强调线性化处理的局限性,而是提供了一些定性的分析工具,比如相平面法,这对于理解实际工程中那些不可避免的非线性现象非常有帮助。这本书的篇幅虽然不薄,但结构布局非常紧凑,几乎没有冗余的文字,每一页都充满了干货。我注意到它在介绍诸如状态空间表示法时,似乎采用了与经典方法并行的叙述路径,这对于习惯了传递函数表示法的读者来说,提供了一个平滑过渡的桥梁。作者在讲解矩阵求逆和特征值计算这些基础数学工具时,也穿插了它们在控制系统中的物理意义,避免了数学知识点成为孤立的存在。这本书的深度足够让研究生作为教材使用,但它的基础部分又足够扎实,让高年级本科生能够从中受益匪浅。

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阅读《机械控制工程基础》的整体感受,像是在攀登一座设计精良的阶梯山峰。每一步都踏实有力,虽然攀登过程需要消耗大量心力,但每登高一步,视野就开阔一分,对整个控制工程领域的宏观图景就看得更清晰一些。这本书的章节标题往往非常直白,不玩文字游戏,比如“二阶系统的瞬态响应分析”或“奈奎斯特稳定判据的几何意义”,这种直接性省去了读者猜测内容的成本。我特别喜欢作者在讨论系统设计目标时所采用的权衡(Trade-off)分析,比如速度与稳定性的矛盾、阻尼与超调的相互制约,这些都是工程师在实践中必须面对的现实问题,这本书将理论与实践之间的“灰色地带”清晰地描绘了出来。它似乎有一种内在的使命感,就是要确保读者不仅仅是学会了如何套用公式解决特定的问题,而是要建立起一种面对未知控制问题时的系统性思维框架。它没有提供快速的捷径,但它铺设的是一条通往深刻理解的、最坚实可靠的道路。读完之后,我确信自己对控制系统的内在机制有了远超阅读其他入门书籍的深度认知。

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这本书的标题是《机械控制工程基础》,我拿到它的时候,首先被它厚实的装帧和那封面设计吸引住了。那种略带工业风的排版,和封面上抽象的机械线条,一下子就让人感觉这本书的内容一定是既严谨又实用的。我原本是想找一本比较轻松入门的书籍来了解一下这个领域,结果捧着这本,我立刻意识到自己可能需要做好啃硬骨头的准备了。内页的纸张质量很好,印刷字迹清晰锐利,这一点对于阅读工程类书籍来说至关重要,因为任何一个模糊的公式或者图表都可能导致理解上的偏差。我翻阅了前几章,发现它对控制理论的基本概念阐述得非常到位,不像是那种浅尝辄止的导论,而是直击核心的学术性著作。它似乎将大量的篇幅投入到了数学模型的建立和分析上,这对于一个初学者来说,既是挑战,也是幸事,因为它保证了知识体系的完整性。我特别留意了一下它对经典控制理论和现代控制理论的划分和衔接,感觉作者在结构组织上做了大量的权衡和斟酌,力求让读者能从最基础的反馈概念一步步过渡到更复杂的系统分析方法中去。这本书的图示非常精妙,很多复杂的系统动态过程,仅仅通过一个精心绘制的方框图和信号流图,就能让人豁然开朗,这无疑是它的一大亮点。总而言之,它给我的第一印象是:这是一本严肃、全面、且对读者有较高要求的专业教材,适合那些想深入钻研控制工程核心原理的人。

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教我这门课的老师人还不错的,没有大肆的挂我们同学。。。

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