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第1章 绪论1

1.1 机电控制系统的结构组成和工作原理1

1.2 机电控制系统的分类及其特点2

1.3 典型机电控制系统5

1.3.1 电气位置伺服控制系统5

1.3.2 增量运动控制单元（步进电机及其控制系统）6

1.3.3 电液伺服控制系统7

1.3.4 数控机床控制系统8

1.3.5 工业机器人控制系统9

1.3.6 汽车防抱死制动（ABS）系统11

1.3.7 飞行器液压伺服机构与飞行器姿态控制12

1.4 机电控制与机电一体化14

1.4.1 机电控制与机电一体化的关系14

1.4.2 典型机电一体化产品15

1.4.3 机电一体化中的共性关键技术16

1.4.4机电一体化发展趋势18

1.5 本课程的性质与主要任务19

第2章 信号综合、转换与功率放大元件20

2.1 放大器的基本概念、功能、分类和性能参数20

2.1.1 放大器的基本概念和功能20

2.1.2 放大器的分类20

2.1.3 放大器的性能参数21

2.2 信号综合与转换元件21

2.2.1 运算放大器21

2.2.2 测量放大器22

2.2.3 信号的处理和放大23

2.2.4 控制信号电路28

2.2.5 调制与解调29

2.2.6 滤波电路31

2.3 电气功率放大器的特性分析与使用方法32

2.3.1 常用功率放大器件32

2.3.2 电压反馈型功率放大器33

2.3.3 电流反馈型功率放大器34

2.3.4 开关式功率放大器36

2.3.5 PWM型功率放大器38

2.4 液压放大器的特性分析与设计计算42

2.4.1 液压控制阀的结构及分类42

2.4.2 滑阀静态特性的分析44

2.4.3 喷嘴挡板阀的特性51

2.5 电液伺服阀的特性分析、性能指标和选择方法56

2.5.1 结构及工作原理56

2.5.2 特性分析及性能指标61

2.5.3 选择和使用65

第3章 机电系统的执行与驱动元件68

3.1 基本概念、功用、分类和性能参数68

3.1.1 执行元件的特点及类型68

3.1.2 机电控制系统对执行元件的要求68

3.2.1 动圈式电气—机械转换器69

3.1.3 性能参数69

3.2 电气—机械转换装置的特性与选择方法69

3.2.2 动铁式电气—机械转换器72

3.2.3 电致伸缩式电气—机械转换器82

3.2.4 磁致伸缩式电气—机械转换器83

3.3 电动执行与驱动元件的特性与选择方法84

3.3.1 直流伺服电动机85

3.3.2 力矩电动机90

3.3.3 交流电动机94

3.3.4 步进电动机104

3.4 液压执行元件的特性与选择方法109

3.4.1 液压缸109

3.4.2 液压马达110

3.4.3 液压执行元件的选择方法110

4.2 机械传动的特性和控制方法111

4.1 基本概念111

第4章 机械传动与机电动力机构111

4.3 电气动力机构115

4.3.1 直流线性伺服放大型电气动力机构115

4.3.2 晶闸管功率放大型电气动力机构117

4.3.3 直流PWM型电气动力机构118

4.3.4 速度环120

4.3.5 交流变频变压（VVVF）型电气动力机构121

4.3.6 交流矢量控制型电气动力机构122

4.4 液压动力机构122

4.4.1 四通阀控制双出杆液压缸122

4.4.2 四通阀控制液压马达129

4.4.3 三通阀控制单出杆液压缸130

4.4.4 四通阀控制单出杆液压缸131

4.4.5 泵控马达式动力机构132

4.5.1 机电控制系统对机械装置的基本要求134

4.5 机电控制系统的机械装置设计134

4.5.2 机械装置的组成135

4.5.3 传动机构设计135

第5章 机电系统的计算机控制141

5.1 计算机控制系统概论141

5.1.1 计算机控制系统的组成及其特点141

5.1.2 计算机控制系统的分类142

5.1.3 计算机控制系统的几种实现方式143

5.1.4 计算机控制系统的设计步骤146

5.2 计算机控制系统的硬件结构、接口、中断及其定时技术147

5.2.1 MCS-51单片机硬件结构147

5.2.2 MCS-51中断技术153

5.2.3 MCS-51定时／计数技术158

5.2.4 MCS-51的A/D、D/A转换技术164

5.3 计算机控制系统的控制算法设计169

5.3.1 计算机控制系统的模拟设计法169

5.3.2 计算机控制系统的离散设计法180

5.4 计算机控制系统设计实例190

5.4.1 硬件系统的设计190

5.4.2 软件系统的设计195

第6章 机电控制系统的分析、设计与应用210

6.1 机电控制系统的初步设计210

6.1.1 电液控制系统的初步设计211

6.1.2 电动机控制系统的初步设计216

6.2 机电控制系统动态设计的基本方法218

6.3 机液伺服系统的动态设计218

6.4 电液控制系统的动态设计220

6.4.1 以惯性负载为主的电液位置控制系统220

6.4.2 弹性负载系统222

6.4.3 速度控制系统225

6.4.4 控制系统的精度226

6.4.5 控制系统的校正227

6.5 电气控制系统的动态设计228

6.5.1 静态误差229

6.5.2 瞬态响应品质指标229

6.5.3 刚度特性230

6.5.4 性能改进设计233

第7章 机电控制系统的专题研究242

7.1 机电控制系统发展中的问题242

7.1.1 液压控制系统发展中的问题242

7.1.2 电气控制系统发展中的问题243

7.1.3 机电控制系统非线性动力学243

7.2 研究专题246

7.2.1 近代控制理论在机电控制系统上的应用246

7.2.2 机电控制系统对负载与干扰变化的补偿249

7.2.3 机电控制系统的余度问题250

7.2.4机器人控制系统251

7.2.5 微机电控制系统254

7.2.6 基于现场总线和网络通信的多机电控制系统257