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《機械電子工程原理》論述了機械電子工程的基本原理及系統(tǒng)設(shè)計。在第一篇執(zhí)行機構(gòu)與驅(qū)動器中，介紹了執(zhí)行機構(gòu)的作用，以及電氣、液壓和氣動等驅(qū)動方式；在第二篇測量系統(tǒng)中，講述了系統(tǒng)運行時狀態(tài)信息的獲取、處理和干擾抑制問題；在第三篇嵌入式控制系統(tǒng)中，講述了接口、通道和控制策略的設(shè)計，并介紹了機電系統(tǒng)監(jiān)控的基本內(nèi)容，此外，還涉及機械電子系統(tǒng)中機構(gòu)、結(jié)構(gòu)和人機界面設(shè)計的原則；在第四篇系統(tǒng)應用中，介紹了幾種典型的機械電子系統(tǒng)設(shè)計實例。《機械電子工程原理》從機械電子系統(tǒng)設(shè)計的角度，著眼于物質(zhì)、能量和信息，闡述了機電系統(tǒng)的機構(gòu)、驅(qū)動與控制的相關(guān)內(nèi)容，最后還給出了若干個機電系統(tǒng)案例剖析。
《機械電子工程原理》是普通高等學校機電工程或機電一體化專業(yè)的高年級本科生或碩士研究生教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀。

    物質(zhì)、能量和信息是推動人類文明發(fā)展的強大動力。生產(chǎn)力水平低下時，人類的生存和發(fā)展較大程度上依靠物質(zhì)和能量。隨著生產(chǎn)力水平的提高，信息的作用日益突出，尤其是第一臺電子計算機誕生，人類步入信息社會后，信息技術(shù)因其在應用中所具有的強滲透性和高附加值而成為信息時代的核心技術(shù)和發(fā)展的中堅力量，影響并決定著現(xiàn)代技術(shù)的總體走向。
    機械電子工程（Mechatronics）是20世紀70年代日本提出來用于描述機械工程和電子工程一體化的一個技術(shù)術(shù)語，機械電子成為一門新興學科也僅僅始于20世紀80年代。近年來，由于以信息處理為核心的人工智能技術(shù)的滲透，機械電子工程在傳統(tǒng)機械系統(tǒng)動力傳遞和機構(gòu)連接基礎(chǔ)上，更強調(diào)信息的連接和驅(qū)動作用，并逐步向智能方向發(fā)展，已經(jīng)成為機械工程的重要研究領(lǐng)域和技術(shù)革命的前沿方向。目前，機械電子工程學科已經(jīng)發(fā)展成為一門綜合機械、電子、控制、信息、計算機技術(shù)為一體的工程技術(shù)學科。該學科涉及的技術(shù)是現(xiàn)代機械工業(yè)最主要的基礎(chǔ)技術(shù)和核心技術(shù)之一，是衡量一個國家機械裝備發(fā)展水平的重要標志。
    在日本提出機械電子工程這一術(shù)語后，日、美、英各國先后有一些專著出版。國際自動控制聯(lián)合會（IFAC）、美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）先后創(chuàng)辦了名為《Meelmtronics》的期刊。近幾年，國內(nèi)也有相關(guān)教科書和期刊問世。這些出版物的論述內(nèi)容各有側(cè)重，風格迥異。
    本書是在參考國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者從事機械電子工程教學、研究和我國實際情況，按照理論聯(lián)系實際的原則編寫而成的。本書分別從執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動、系統(tǒng)信息的測量、嵌入式微處理器以及機械電子系統(tǒng)設(shè)計實例等方面詳細闡述了機械電子工程的基本思想、系統(tǒng)組成和實際應用。全書分為20章，第1章闡述了機械電子工程的基本概念、發(fā)展過程和設(shè)計思想；第2章介紹了執(zhí)行機構(gòu)與驅(qū)動器，以及在不同情況下驅(qū)動方式的選擇；、第3章簡要討論了機械系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的功能與作用；第4章和第5章分別介紹了電氣驅(qū)動裝置和液壓、氣動驅(qū)動裝置；第6章概述了測量常用的指標、誤差的形成和分類、常用測量方法以及測量系統(tǒng)的設(shè)計；第7章介紹了常用的傳感器，并討論了傳感器和轉(zhuǎn)換器的分類以及傳感器技術(shù)的發(fā)展；第8章給出了常見的信號處理電路，介紹了信號處理的相關(guān)內(nèi)容；第9章探討了干擾和噪聲的形成與抑制；第10章介紹了機械電子中的微處理器系統(tǒng)；第11章從內(nèi)存、I／O接口電路、過程通道、模擬量輸入／輸出通道、教／模與模／教轉(zhuǎn)換技術(shù)等方面介紹了機械電子系統(tǒng)中的嵌入式微處理器的設(shè)計；第12章介紹機電系統(tǒng)的模型建立，第13章主要以PID控制器和模糊控制器為例，探討了機械電子系統(tǒng)中的微處理器控制；第14章介紹了機械電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；第15章系統(tǒng)闡述了機械電子系統(tǒng)的總體設(shè)計；第16～20章以機械電子工程的觀點，分別分析了軟盤驅(qū)動器、關(guān)節(jié)式機器人、移動式機器人、機器人視覺導航系統(tǒng)以及飛行動力訓練地面模擬系統(tǒng)等幾個典型機械電子系統(tǒng)的設(shè)計，這幾個案例基本能夠體現(xiàn)機械電子工程的精要，滿足教學的需要。

    針對第二種情況的實例：
    袖珍式光盤放像機：該系統(tǒng)中的激光系統(tǒng)用來從盤上讀取數(shù)字編碼信號，其控制是由一個微處理系統(tǒng)完成的，此系統(tǒng)還具有磁道選擇、掃描和預檢等功能。
    自動駕駛小船：能夠根據(jù)風向標、磁羅盤或全向無線電信標機的輸出信號來控制操作桿或操作盤。
    模塊化機器人：普通工業(yè)機器人的幾何結(jié)構(gòu)限制了其功能，而模塊化機器人，由于其眾多的結(jié)構(gòu)單元和執(zhí)行器是由一個中央控制器控制的，克服了普通機器人的缺點，用戶可以根據(jù)自己的需要來選擇單元。
    綜上所述，采用機械電子學可以在保證價格不變或降低的前提下提高產(chǎn)品性能。這是由于機械電子系統(tǒng)的元件或模塊較經(jīng)濟且具有較強的功能所致。
    在第一類產(chǎn)品中，由于在最初的設(shè)計中只考慮了動力之間的聯(lián)系，而沒有考慮“信息驅(qū)動”，因此傳感器和控制器是在后來的改造中加上去的，某些時候就有可能因為零部件或元器件的性能或者安裝空間不能滿足要求而使改造失敗。而對第二類產(chǎn)品，由于在一開始設(shè)計的時候就同時考慮了動力和信息之間的聯(lián)系，特別是強調(diào)了通過“嵌入式”設(shè)計來實現(xiàn)“機電一體”，產(chǎn)品性能得到了極大的提高。在今天，一些典型的現(xiàn)代機電產(chǎn)品，如磁懸浮軸承、噴氣式戰(zhàn)斗機等，離開了電子工程的機械根本就無法工作。
    在工程設(shè)計中，機械電子方法能將系統(tǒng)的大量材料和信息集中起來，使系統(tǒng)具有更高的性能、更強的靈活性。因此，要做到萬無一失，機械電子工程的設(shè)計必須包括初步設(shè)計和具體設(shè)計兩個階段。
    在制造工業(yè)中，需要使整個系統(tǒng)及其組成部分具有高度的可控性，因此要對各個單元的功能及它們在整個系統(tǒng)中的作用作全面了解。
    對產(chǎn)品來說，用戶關(guān)心的是產(chǎn)品性能的提高、操作程序的簡化，而并不關(guān)心用什么樣的方法來達到此目的，因此許多產(chǎn)品都裝有用以提高產(chǎn)品性能的微控制器。微控制器對用戶是開放的，用戶可以通過界面來選擇適當?shù)目刂乒δ堋?br>    當前，許多部門都在用機械電子方法從事產(chǎn)品和系統(tǒng)的開發(fā)，開發(fā)過程的技術(shù)交接通常由某一個部門負責，而該部門又往往不從事系統(tǒng)的總體設(shè)計，它的任務僅僅是將一個部門的工作轉(zhuǎn)交給另一個部門，大部分是事務性的工作。在真正的機械電子設(shè)計方法中，這種協(xié)調(diào)工作應該由設(shè)計中心完成。這個事實已逐漸被認識，尤其是在日本。
    因此，用機械電子方法進行工程設(shè)計的核心是將電子技術(shù)和計算機技術(shù)與機械系統(tǒng)有機地結(jié)合起來。對現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)，也常用機械電子方法來改善其性能。
    工程設(shè)計中的機械電子方法與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的配置有關(guān)，在這種方法中，可以實現(xiàn)各種技術(shù)的集成，并對其進行評估。為達到這個目的，通常采用一種基于信息的自頂向下的策略，就可以將系統(tǒng)分解成一些模塊。
    在此需要說明的是，在機械電子系統(tǒng)中，其機械結(jié)構(gòu)（Stmcture）指的是機架（起支撐作用）、封裝（各種界面）、外殼（起外觀和隔離作用）及工具庫（存儲刀具或零件）等多方面的功能，事實上，這也就是下面所談及的裝配模塊（Assembly module）的作用。

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