光机电一体化理论基础PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

光机电一体化理论基础PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1篇　光电子学理论基础1

第1章　辐射度学与光度学基础理论1

1.1 辐射度学和光度学基本物理量1

1.1.1 辐射度学基本物理量1

目录1

1.1.2 光度学基本物理量2

1.2 辐射度学与光度学中的基本定律3

1.2.1 余弦定律3

1.2.2　距离平方反比定律4

1.2.3 亮度守恒定律5

1.3 黑体辐射基本定律6

1.3.1 基尔霍夫定律6

1.3.4 斯蒂芬-玻耳兹曼定律7

1.3.5 色温7

1.3.3 维恩位移定律7

1.3.2 普朗克辐射公式7

第2章　晶体半导体能带模型与光电效应理论8

2.1 晶体半导体能带模型8

2.2 热平衡下的载流子浓度11

2.2.1 能级密度12

2.2.2 费米能级和电子占据能态的概率12

2.2.3　平衡载流子浓度12

2.2.4　本征半导体中的载流子浓度13

2.2.5 掺杂半导体载流子浓度14

2.3 半导体中的非平衡载流子14

2.3.1 本征吸收15

2.3.2 杂质吸收15

2.3.3 非平衡载流子浓度16

2.4 载流子的扩散与漂移16

2.4.1 扩散16

2.5 半导体的光电效应17

2.5.1　光电导效应17

2.4.2 漂移17

2.5.2　p-n结光伏效应18

2.6 光电导探测器——光敏电阻19

2.6.1 光敏电阻的工作原理19

2.6.2 光敏电阻的主要特性参数21

2.7 光生伏特探测器——光电池和光电二极管22

2.7.1 光伏探测器的工作模式23

2.7.2 光伏探测器的伏安特性23

2.7.3 光电池24

2.7.4 光电二极管25

2.8 发光二极管与光电耦合器27

2.8.1 发光二极管27

2.8.2 发光二极管的特性27

2.8.3 光电耦合器的结构与工作原理28

2.9 半导体色敏器件及应用28

2.9.1 半导体色敏器件的工作原理28

2.9.2　双色硅色敏器件测色电路29

2.10　红外探测器31

2.10.1 红外辐射的基本知识31

2.10.2　红外探测器分类31

第3章　固体成像理论基础35

3.1 固体电荷耦合成像器件35

3.1.1 CCD工作的基本原理简介35

3.1.2 CCD的特性参数40

3.2 电荷耦合摄像器件40

3.2.1 一维线阵CCID41

3.2.2 二维面阵CCID41

3.2.3 三相驱动一维CCID器件42

第2篇　信号与系统分析理论基础45

第4章　信号与系统概述45

4.1 信号概述45

4.1.1　信号的分类45

4.1.2　典型连续信号47

4.1.3　典型离散信号49

4.2.1 分解正交函数分量54

4.2　连续信号的正交分解54

4.2.2 函数分解为三角函数55

4.3 系统概述56

4.3.1 连续时间系统的描述56

4.3.2 离散时间系统的描述57

4.3.3 系统的分类58

第5章　信号的积分变换61

5.1 非周期信号的傅里叶变换61

5.1.1 周期信号的频谱61

5.1.2 非周期信号的傅里叶变换62

5.1.3 常用非周期信号的频谱63

5.1.4 奇异函数的傅里叶变换65

5.2.1 线性特性68

5.2.2 奇偶性68

5.2 傅里叶变换的性质68

5.2.3 对称性69

5.2.4　尺度变换特性69

5.2.5 时移特性69

5.2.6 频移特性69

5.3 卷积定理71

5.3.1 时域卷积定理71

5.2.8 积分特性71

5.2.7 微分特性71

5.3.2 频域卷积定理72

5.4 周期信号的傅里叶变换72

5.5 抽样信号的傅里叶变换73

5.5.1 抽样信号及其频谱73

5.5.2 抽样定理75

5.6　拉普拉斯变换75

5.6.1 拉普拉斯变换基本概念75

5.6.2　拉普拉斯变换的性质77

5.6.3 线性系统的拉普拉斯变换79

5.6.4 系统传递函数81

5.6.5　传递函数的零点和极点82

5.6.6 传递函数的零极点分布与系统响应形式之间的关系85

5.7　连续系统的稳定性分析85

5.7.1 系统的稳定性85

5.7.2 罗斯判据86

第6章　信号的离散变换88

6.1 离散傅里叶变换的概念88

6.1.1 周期序列离散傅里叶级数88

6.1.2 离散傅里叶变换89

6.1.3 离散傅里叶变换的主要特性90

6.2　Z变换90

6.2.1 Z变换的定义90

6.2.2 Z变换的性质92

6.3 离散系统的Z域分析95

6.3.1 用Z变换解线性常系数差分方程95

6.3.2 离散系统的传递函数97

6.3.3 传递函数的零极点分布与单位样值响应的关系98

6.3.4 离散系统的稳定性定义98

第7章 系统的状态空间99

7.1 系统的状态方程99

7.2 传递函数描述的系统状态空间100

7.2.1 直接法100

7.2.2 串联法101

7.2.3 并联法102

7.3 离散系统状态空间105

7.3.1 连续状态空间的离散化105

7.3.2 状态空间的差分方程式106

7.3.3 由z传递函数求状态空间表达式107

第3篇 现代机械设计理论基础108

第8章 行星变速系统综合理论基础108

8.1 概述108

8.2.1 差速机构运动学基本方程式110

8.2 复杂行星传动系统的解析运动学110

8.2.2 差速机构运动学实例分析112

8.3 2自由度行星变速箱角速度平面图117

第9章 2自由度行星传动运动学分析120

9.1 行星传动运动学简图120

9.2 行星传动的静力学和动力学123

9.3 确定行星传动效率的理论方法126

9.3.1 力的位移法126

9.3.2 啮合功率法127

9.3.3　转换机构法128

第10章　相似理论基础131

10.1　相似概念131

10.2 相似方法的基本原理134

10.2.1 相似的实质134

10.2.2 相似的数学表达式135

10.2.3　相似准则136

10.2.4　准则方程138

10.2.5　模拟的一般原理139

10.3 相似方法的数学工具142

10.3.1 求相似准则的方法142

10.3.2 准则方程的推导方法145

10.4 相似性设计计算146

10.4.1 几何相似系列设计146

10.4.2 散热翅片传热能力的相似计算146

10.5 相似理论的意义及应用148

第11章 机械优化设计150

11.1 优化设计概论150

11.1.1 引言150

11.1.2 两个简单的优化事例151

11.2 优化设计的数学模型153

11.2.1 优化问题的数学描述153

11.2.2 优化设计数学模型155

11.2.3 优化问题的几何解释158

11.3.1 目标函数的方向导数和梯度160

11.3 优化设计基本理论160

11.3.2 目标函数的无约束极值165

11.3.3 约束问题的最优解条件168

11.4 一维搜索170

11.4.1 搜索区间的确定（进退法）170

11.4.2　黄金分割法172

11.4.3 二次插值法174

11.5 无约束优化方法176

11.5.1 无约束优化方法概述176

11.5.2 主要无约束优化方法176

11.6 约束优化方法181

11.6.1 约束优化问题的惩罚函数法——序列无约束极小化法181

11.6.2 多目标优化方法185

11.6.3 建立约束优化设计模型实例——平面铰链四杆机构再现运动规律的优化设计问题187

11.7.1 模糊评价方法概述189

11.7 模糊理论在优化设计中的运用189

11.7.2 模糊优化方法的执行步骤193

11.7.3 具有模糊约束条件的优化设计实例——振动机槽体质量的模糊优化算法193

11.7.4 齿轮传动系统模糊优化设计实例197

第12章　有限元分析201

12.1 有限元法概论201

12.1.1 有限元法的要点201

12.1.2　有限元法的特性201

12.2 有限元法的基本理论202

12.2.1 加权余量法202

12.2.2 变分原理和里兹法205

12.2.3 弹性力学平面问题基本方程208

12.3 弹性力学平面问题的有限元分析213

12.3.1 弹性力学平面问题的有限元法格式213

12.3.2 基于最小位能原理的有限元方程218

12.3.3 三角形单元的等效结点载荷列阵222

12.3.4 引入位移边界条件224

12.3.5 三角形单元应力计算实例225

12.4 单元类型与插值函数229

12.4.1 一维单元230

12.4.2　三角形单元233

12.4.3　矩形单元235

12.5 等参单元和数值积分236

12.5.1　4结点四边形等参单元237

12.5.2 高斯数值积分法240

12.5.3 8结点曲边四边形等参单元241

12.6 杆系结构的有限元法243

12.6.1 局部坐标系下的单元刚度矩阵243

12.6.2 平面杆单元的坐标转换244

13.1　数学基础247

13.1.2 位置和姿态的描述——齐次变换247

13.1.1 手坐标系和基坐标系247

第13章　机器人运动学247

第4篇　机器人设计理论基础247

13.1.3 齐次坐标变换250

13.1.4 齐次坐标变换的逆变换254

13.1.5 变换方程的概念255

13.1.6 通用旋转变换256

13.2　机器人的位姿分析258

13.2.1 机器人的位姿与运动描述259

13.2.2　6自由度机器人运动方程262

13.3　机器人的速度分析269

13.3.1 机器人的微分运动269

13.3.2 机器人的雅可比矩阵274

13.3.3 6关节机器人的雅可比矩阵276

第14章　机器人动力学283

14.1 拉格朗日方程283

14.2　机器人连杆系统拉格朗日方程283

14.2.1 连杆上一点的运动学分析284

14.2.2 连杆上一点的动能和位能285

14.2.3 动力学方程的推导287

14.3 机器人连杆系统动力学方程的简化289

14.3.1 惯量项的简化289

14.3.2 重力项的简化290

14.4 机器人连杆系统动力学方程分析实例290

14.5　机器人的稳态负荷295

14.5.1 静力和静力矩的表示296

14.5.2 不同坐标系间静力的变换296

14.5.3 关节力矩的确定298

第15章　轨迹规划299

15.1 轨迹规划概述299

15.2　机器人轨迹的插值计算300

15.2.1 轨迹插值的概念300

15.2.2 定时插补与定距插补301

15.2.3　直线插补算法301

15.2.4 圆弧插补算法302

15.2.5 其他插补技术304

15.3　机器人手部操作路径的轨迹规划309

15.3.1 物体对象的描述309

15.3.2　作业的描述309

第16章　机器人控制314

16.1 机器人的位置控制314

16.1.1 直流电动机伺服控制系统的数学模型315

16.1.2 单关节位置控制器的传递函数317

16.2　机器人控制理论及算法320

16.2.1　机器人的分解运动速度控制320

16.2.2 分解运动加速度控制323

16.2.3 计算力矩控制324

16.2.4　变结构控制327

16.2.5 机器人的人工神经网络控制328

16.2.6 基于遗传算法的机器人神经网络控制332

参考文献340