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第1章 总论1

1.1 光机电一体化技术的基本概念1

1.2 光机电一体化系统的发展历史2

1.3 光机电一体化系统的组成及分类4

1.3.1 光机电一体化系统的组成4

1.3.2 光机电一体化系统的分类4

1.4 光机电一体化技术的基本功能5

1.4.1 光机电系统功能与技术转换5

1.4.2 光机电系统的基本功能6

1.5 光机电一体化系统的应用11

第2章 光机电一体化系统的设计方法13

2.1 概述13

2.2 系统的解耦与耦合13

2.2.1 光机电系统是复杂系统13

2.2.2 工程冲突14

2.2.3 光机电系统中的解耦系统与耦合系统15

2.3 系统设计公理15

2.4 单元化设计原理24

2.5 光机电一体化系统的结构层次25

2.5.1 MEE26

2.5.2 MEE的特点27

2.5.3 典型的MEE28

2.5.4 机电系统设计总体结构图28

2.6 光机电一体化系统的设计程序30

2.6.1 需求分析30

2.6.2 方法分析33

2.6.3 输入分析35

2.6.4 输出分析36

2.6.5 参数种类分析36

2.6.6 参数的时变性分析37

第3章 物理系统的建模39

3.1 概述39

3.1.1 模型的基本概念39

3.1.2 数学模型及其表现形式40

3.1.3 数学模型的建立方法40

3.1.4 简化性和精确性42

3.1.5 线性系统43

3.1.6 非线性系统43

3.2 模拟法45

3.3 机械系统建模50

3.3.1 机械系统的有关定义、定律50

3.3.2 机械系统建模举例54

3.4 电气系统建模56

3.4.1 电气系统的有关定义、定律56

3.4.2 电气系统建模举例58

3.5 机电耦合系统建模60

3.5.1 洛伦兹定律61

3.5.2 法拉第定律61

3.5.3 作用公式62

3.5.4 机电耦合系统建模举例62

3.6小结64

第4章 传感器与转换器65

4.1 概述65

4.1.1 传感器的定义和作用65

4.1.2 传感器的组成66

4.1.3 传感器的分类66

4.2 位移传感器67

4.3 速度传感器73

4.4 加速度传感器77

4.4.1 电容式加速度传感器77

4.4.2 金属应变式加速度传感器82

4.4.3 压电式加速度传感器82

4.4.4 加速度传感器的使用注意事项82

4.5 力与力矩传感器83

4.5.1 压磁效应力与力矩传感器83

4.5.2 磁电式力矩传感器87

4.6 压力传感器88

4.6.1 霍尔效应压力传感器88

4.6.2 应变式压力传感器91

4.7 振动与谐振传感器91

4.7.1 工作原理91

4.7.2 谐振传感器的应用92

4.7.3 电涡流传感器的振幅测量94

4.7.4 电感式传感器的振动与加速度测量94

4.8 光电传感器95

4.8.1 光电效应95

4.8.2 光电器件的基本特性95

4.8.3 固体图像传感器96

4.8.4 红外传感器98

4.8.5 光纤传感器98

4.9 其他传感器99

4.9.1 声传感器99

4.9.2 核辐射传感器101

4.9.3 离子传感器102

4.9.4 生物传感器103

4.9.5 气体传感器104

第5章 执行器与驱动器105

5.1 概述105

5.2 直流电动机105

5.2.1 直流电动机的结构105

5.2.2 直流电动机的工作原理107

5.2.3 驱动电路108

5.2.4 脉宽调制变换电路111

5.3 步进电动机116

5.3.1 步进电动机驱动的特点116

5.3.2 步进电动机的工作原理117

5.3.3 步进电动机主要技术性能指标118

5.3.4 步进电动机驱动电路119

第6章 光机电一体化系统控制126

6.1 概述126

6.2 光机电控制系统126

6.2.1 光机电控制系统的分类126

6.2.2 光机电系统描述129

6.2.3 系统性能指标130

6.3 控制器设计方法134

6.3.1 控制器设计过程134

6.3.2 控制器设计方法134

6.4 小结148

第7章 光机电一体化系统应用实例150

7.1 全自动洗衣机150

7.1.1 全自动洗衣机单片机控制系统结构150

7.1.2 模糊全自动洗衣机的控制软件152

7.1.3 洗衣机物理量检测153

7.2 数码相机154

7.2.1 数码相机概述154

7.2.2 数码相机的结构组成154

7.2.3 数码相机的工作原理160

7.2.4 数码相机的数据处理流程161

7.3 自动导引搬运车（AGV）163

7.3.1 AGV概述163

7.3.2 AGV的结构组成164

7.3.3 AGV的功能模块组成和主要技术参数166

7.3.4 AGV的导向方法和技术170

7.3.5 AGV的集成控制系统176

参考文献181