《机械电子工程原理》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《机械电子工程原理》论述了机械电子工程的基本原理及系统设计。《机械电子工程原理》是普通高等学校机电工程或机电一体化专业的高年级本科生或硕士研究生教材，也可供相关领域的工程技术人员阅读。

在第一篇执行机构与驱动器中，介绍了执行机构的作用，以及电气、液压和气动等驱动方式；在第二篇测量系统中，讲述了系统运行时状态信息的获取、处理和干扰抑制问题；在第三篇嵌入式控制系统中，讲述了接口、通道和控制策略的设计，并介绍了机电系统监控的基本内容，此外，还涉及机械电子系统中机构、结构和人机界面设计的原则；在第四篇系统应用中，介绍了几种典型的机械电子系统设计实例。《机械电子工程原理》从机械电子系统设计的角度，着眼于物质、能量和信息，阐述了机电系统的机构、驱动与控制的相关内容，最后还给出了若干个机电系统案例剖析。

机械电子工程原理第1章

绪论

1．1 机械电子工程的概念及发展过程

1．2 机械电子工程在产品及其设计中的应用

1．3 机械电子工程在制造业中的应用

1．4 学习机械电子工程的意义与要求

思考题

第一篇 执行机构与驱动器

机械电子工程原理第2章

执行与驱动

思考题

机械电子工程原理第3章

执行机构

3．1 基本概念

3．2 带轮机构

3．3 链轮机构

3．4 齿轮机构

3．5 螺旋机构

3．6 蜗轮蜗杆机构

3．7 直线导轨

3．8 连杆机构

3．9 凸轮、棘轮和槽轮

3．10 机架

3．11 机构的组合

思考题

机械电子工程原理第4章

电气执行元件

4．1 直流电动机

4．2 交流异步电动机

4．3 步进电动机

4．4 直线电动机

4．5 电力电子器件

思考题

机械电子工程原理第5章

液压与气动执行装置

5．1 能源装置

5．2 执行元件

5．3 控制元件

5．4 辅助元件

5．5 基本回路

思考题

第二篇 测量系统

机械电子工程原理第6章

测量与感知

6．1 测量系统的基本性能

6．2 测量方法

6．3 测量误差

6．4 信号处理和信息管理

6．5 测量系统的设计

思考题

机械电子工程原理第7章

传感器与转换器

7．1 概述

7．2 电阻型传感器

7．3 电容式传感器

7．4 电感式传感器

7．5 热电传感器

7．6 光电传感器

7．7 固体传感器

7．8 压电传感器和超声换能器

7．9 传感器的线性化

思考题

机械电子工程原理第8章

信号处理

8．1 运算放大器基本电路

8．2 实用运算放大器

8．3 信号隔离

8．4 相敏检波器和锁相环

8．5 多路复用

8．6 滤波器

8．7 数字信号的处理和分析

8．8 信号处理技术的发展

思考题

机械电子工程原理第9章

干扰与噪声

9．1 电磁干扰和噪声的分类

9．2 干扰的传播途径

9．3 干扰对敏感设备的影响

9．4 干扰的抑制和防护技术

9．5 系统内部器件产生的干扰及其抑制

9．6 软件抗干扰技术

思考题

第三篇 嵌入式控制系统

机械电子工程原理第10章

机械电子系统中的微处理器

10．1 嵌入式微处理器系统

10．2 机械电子系统中微处理器的作用

10．3 嵌入式系统的设计方法

思考题

机械电子工程原理第11章

嵌入式微处理器系统的应用设计

11．1 微处理器与内存及I/O接口电路的连接

11．2 微处理器与数字式外部设备的接口

11．3 过程通道

11．4 模拟量输入通道

11．5 D/A转换与A/D转换技术

11．6 模拟量输出通道

思考题

机械电子工程原理第12章

机械电子系统的建模

12．1 机械电子系统的描述方法

12．2 控制对象的数学模型

12．3 一、二阶线性定常系统的解析建模

12．4 一、二阶线性常系数齐次微分方程的典型形式

12．5 一、二阶线性定常系统的单位阶跃响应

12．6 系统的物理仿真

思考题

机械电子工程原理第13章

机械电子系统中的微机控制

13．1 顺序控制和数值控制

13．2 开环控制系统与闭环控制系统

13．3 控制系统的品质和性能指标

13．4 闭环控制系统的构成及PID控制

13．5 PID参数整定

13．6 PID控制的改进

13．7 智能型自适应PID控制

13．8 模糊控制器及其特点

13．9 模糊控制器的设计

13．10 模糊控制方法在温度控制系统中的应用

思考题

机械电子工程原理第14章

机械电子系统的网络监控

14．1 控制系统和通信系统的分层体系

14．2 数据通信基础

14．3 数据通信网络的体系结构

14．4 局域网

14．5 工业现场中的通信

思考题

机械电子工程原理第15章

机械电子系统的总体设计

15．1 机械电子系统设计概述

15．2 机械电子系统中的机构

15．3 机械电子系统的结构

15．4 机械电子系统人-机界面的设计

15．5 安全性

思考题

第四篇 系统应用

机械电子工程原理第16章

软盘驱动器

16．1 磁头系统

16．2 主轴系统

16．3 磁头系统与主轴系统的协同工作

16．4 磁盘进出机构

16．5 主板

16．6 盘片和盘套

16．7 主要技术特性

思考题

机械电子工程原理第17章

关节式机器人设计

17．1 关节式机器人简介

17．2 总体设计

17．3 机器人机械本体的设计

17．4 机器人控制系统的设计

思考题

机械电子工程原理第18章

移动式机器人设计

18．1 移动式机器人简介

18．2 移动式机器人的行走机构

18．3 一种瑞土轮式全方位移动机器人的设计

思考题

机械电子工程原理第19章

移动式机器人视觉导航系统的设计

19．1 计算机视觉简介

19．2 立体视觉概述”

19．3 摄像机标定

19．4 图像理解

19．5 机器人视觉导航的应用

思考题

机械电子工程原理第20章

飞行动力训练地面模拟系统的设计

20．1 转速控制简介

20．2 初步设计

20．3 具体设计

思考题

参考文献

……

机械电子工程学科于1998年获得博士学位授予权。同时授予山西省机械电子工程重点学科。1999年由山西省经贸委、计委、财政厅、教育厅、科技厅批准建立山西省机械电子工程技术研究中心，2003年获机械工程博士后流动站，2005年以机械电子工程学科为龙头，获得机械工程学科一级博士点学位授予权。2006年4月共建教育部“新型传感器与智能控制”重点实验室。2007年6月共建山西省“新型传感器与智能控制”重点实验室。近年来，该学科还是国家“211”工程建设项目一期、二期、三期子项目建设单位，在建设期间，取得了一系列重要的标志性成果，均以优异成绩通过验收。

特色：由于山西省是一个集煤炭、化工，机械制造业的重工业基地，山西省机械电子重点学科的建设发展是根据国家“十一五”的发展规划，按照国家重点学科建设的指导思想“服务国家目标，提高建设效益，完善制度机制，建设一流学科”的要求，围绕我省地方经济建设和社会进步的需求，依托已有的平台支持下，发挥本学科的优势，为山西省工业基地的发展进行自身建设。构筑能为国家与山西省经济建设提供有效的技术支持和培养高层次技术人才的科学研究平台，建立能够用于国家重大工程及装备，如大型立体仓库堆垛机、高速公路车载、车速、车流监测系统、大型选煤厂自动化装备及智能控制系统、三峡永久船闸启闭机系统电液执行器等的动力学分析、数字物理混合仿真、动态设计等领域的研究取得国内一流的试验基地。

同时本学科紧密结合我国和山西省经济建设对高水平成果和人才的需求，运用近代多学科的最新研究成果，结合冶金、矿山、军工、物流等行业机械产品的现代化和生产过程自动化、智能化等方面开展科学研究工作，力求在机械与电子、信息等多学科交叉领域的科学研究上有所突破和创新，并培养具有多学科综合知识和创新精神的高素质人才。

本学科在长期的教学、科研实践中形成了一支年龄、知识结构合理，具有很强的进取精神和实力、配合默契的学科梯队，紧密结合地域与行业经济的特点，形成了特色鲜明、稳定的科研方向。建立了设备先进、能支持所属研究方向的实验基地；近年来取得了许多重要的科研成果；培养了相当数量的硕士研究生和一定数量的博士研究生。出版专著4部；获国家发明专利7项。发表论文126篇，其中被EI、SCI、ISTP等收录的有80余篇。

本学科近年来，完成了国家“九五”、“十五”攻关、国家自然科学基金等重大科研和工程项30余项。获国家科技进步奖3项、省部级科技进步一、二等奖7项。发明专利7项，学科建设和科研经费约计2100万元 ，获奖项目均在理论和技术上有所突破，产生了重要的经济和社会效益。

其中成果“跳汰机多参数自动寻优模糊控制系统” 2001年12月获国家科技进步二等奖。2002年9月该成果列入中国煤炭机械工业协会编的《中国煤炭矿山机电设备及安全设备选型手册》。2003年5月山西省发展计划委员会下达了“太原理工大学机械电子工程研究所煤炭跳汰洗选自动控制系统” 产业化项目投资计划，将这一成果列入了山西省产业结构调整的“1311工程”，建立生产基地，为该系统的进一步推广提供条件。在此基础上，本学科又继续完成了“带钢轧机运行安全保障和生产环节智能控制”项目研究，本项目成果提出了全新的技术框架与创新的技术方法，解决了带钢轧机运行安全保障和生产环节中一系列重大关键技术问题，该项目整体技术达到国际先进水平，其中在解决热连轧机自激振动的综合技术、基于几何物理空间时频分析的早期故障诊断方法等方面处于国际领先。

承担国家基金重点项目、面向项目、省部级攻关、基金项目、企业项目计30余项，科研进账经费600万余元。目前承担的“大型复杂机电系统早期故障智能预示的理论与技术”国家自然科学基金重点项目一项，国家自然科学基金项目三项和省部级“十一五”攻关等多项重大科研和工程项目的研究及高新技术产品开发工作，已取得了重要进展。

研究所目前拥有“大型复杂机电系统早期故障智能预示的理论与技术”；“电液比例及伺服控制基础理论、新型元器件系统集成技术及应用低能耗电液系统集成技术”；“机电系统智能控制理论与方法及应用”这三个长期的研究方向 。

《机械电子工程专业实验》共介绍了五门机械电子工程专业课程的实验。包括：机电一体化系统设计基础实验、微机功率接口技术实验、电力拖动自动控制系统实验、光电检测技术实验、误差理论与数据处理实验。每门课程的实验作为一篇，在每一篇中，每个实验作为一章。在编写内容上，对于每个实验介绍了实验原理、实验内容、实验步骤等。本书由于正林、高艺主编。

研究所是山西省机械电子工程重点学科挂靠单位，具有机械电子工程博士点授予权，机械工程博士后流动站。该所是教育部和山西省“新型传感器与智能控制”重点实验室，山西省机械电子工程技术研究中心。 同时还是国家“211”工程建设项目一期、二期、三期子项目建设单位。该研究所拥有一支由机、电、液、力学、计算机等专业组成的专家队伍，具有1000多万元以上的进口测试仪器、传感器标定系统、数字信号处理系统、计算机控制系统等设备，其研究手段先进，实力雄厚，在科研、生产、开发等方面具有很大优势。