清华开发者书库:Simulink与低成本硬件及机电一体化

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丁亦农,Joshua L.Hurst 著
图书标签:
  • Simulink
  • 机电一体化
  • 低成本硬件
  • 嵌入式系统
  • 控制系统
  • MATLAB
  • 硬件在环
  • 模型仿真
  • 电机控制
  • 自动化
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302454588
版次:1
商品编码:12132414
包装:平装
开本:16开
出版时间:2017-01-01
用纸:胶版纸
页数:163
字数:266000
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

    《清华开发者书库:Simulink与低成本硬件及机电一体化》旨在通过介绍一系列围绕一个数控平台设计的实验,指导已经或正在学习机电一体化和数字控制的读者在实际环境下应用所学理论,实现工程设计。本书配套的实验平台采用Simulink 与Arduino硬件支持软件包作为开发软件,是一个集设计、仿真、硬件实现和测试验证为一体的实验及创新环境。通过学习和使用本书,读者可以熟悉和理解“基于系统模型的工程设计”的思想、方法和工具。通过实际的建模实践,练习并掌握使用Simulink进行系统设计的流程和方法。本书涉及的主题:  (1) Simulink与低成本硬件开发平台  (2) 机电一体化实验  (3) Simulink 和Arduino  (4) 模拟输入 PWM 输出 正交编码器  (5) 陀螺仪——读取数值与校准  (6) 磁力计—— 指南针的设计  (7) 串行通信  (8) 蓝牙通信  (9) 直流电机的阶梯响应  (10) 直流电机的位置控制  (11) 用于直流电机速度控制的PI控制器的设计  (12) 用陀螺仪和带互补滤波器的加速度计估计角度
  

内容简介

  

  《清华开发者书库:Simulink与低成本硬件及机电一体化》通过在数控平台上设计的一系列的Simulink 与Arduino实验,把机电一体化及数字控制的理论应用于真实环境下的系统设计、测试和验证。有助于更深入地理解工程理论,获得第一手与实际硬件打交道的经验。熟悉在机电一体化和数字控制系统中常用的传感器件和控制算法,如陀螺仪、加速度计、磁力计等,了解它们的工作原理、性能特点和使用注意事项; 学习和使用Arduino这一在机电一体化及数字控制领域中常用的低成本硬件平台,了解其特点和适用范围,为采用这一平台进行复杂的机电一体化及数字控制系统的设计打下坚实的基础。

   通过学习和使用本书,读者可以熟悉和理解“基于系统模型的工程设计”的思想、方法和工具; 通过实际的建模实践,练习并掌握使用Simulink进行系统设计的流程和方法。


  

作者简介

  丁亦农,拥有电气工程学士、硕士和博士学位,IEEE高级会员。在数字信号处理及数字通信领域拥有三十多年的教学、科研和产品开发经验。曾在多家世界500强公司(包括德州仪器(Texas Instruments)、三星移动 (Samsung Mobile))就职,从事信号处理及通信系统的研发和研发管理工作。 2007年加入美国迈斯沃克(MathWorks)公司,致力于MATLAB/Simulink这个动态系统设计及开发平台的推广与服务工作。


  Joshua L. Hurst(乔舒亚·何斯特),于2002年、2003年和2008年从美国伦斯勒理工学院先后获得机械工程学士、硕士和博士学位。曾在位于宾夕法尼亚州的JBT公司从事自动导向车辆的导航和制导系统的研发;并在位于纽约的通用电气全球研发中心控制实验室任顾问,参与F136 联合攻击战斗机飞行控制系统的工作。2011年,加入美国伦斯勒理工学院的机械、航天和核工程系,担任教授。2013年起,研究开发用于机电一体化教学的低成本硬件设备和平台,教学兴趣主要集中在机电一体化、动态系统及其控制和优化等领域。


内页插图

目录

第1章Simulink与低成本硬件开发平台

1.1Arduino

1.2Raspberry Pi

1.3Simulink低成本硬件支持软件包

1.4关于Arduino支持软件包

第2章基于Arduino的机电一体化实验平台

2.1机电一体化平台的开发环境

2.2机电一体化平台的组成和组合形式

2.3机电一体化平台的硬件配置

2.3.1平台的主板

2.3.2直流电机

2.3.3其他可选器件

第3章点亮发光二极管

3.1实验目的

3.2实验平台设置

3.3Simulink/Arduino支持软件包和Arduino驱动器的安装

3.3.1Simulink/Arduino支持软件包的安装

3.3.2Arduino驱动器(Arduino Mega 2560 drivers)的安装和设置

3.4建立并在部署至硬件模式下运行Simulink模型

3.4.1建立Simulink模型的步骤

3.4.2在部署至硬件模式下运行Simulink模型

3.4.3纠错

3.5在外部模式下运行Simulink模型

3.5.1通过改变PWM参数改变发光二极管亮度

3.5.2外部运行模式的特点

3.5.3目标硬体的自由运行

3.5.4纠错

3.6在Windows 8系统上安装Arduino驱动器

第4章模拟传感器与电机编码器数据的读取

4.1实验平台(硬件)

4.2模拟信号的获取

4.2.1模数转换器的背景知识

4.2.2用模拟输入电压控制PWM

4.2.3观测和问题

4.3电机编码器数据的读取

4.3.1编码器的背景知识

4.3.2用编码器的输出控制PWM

4.3.3观测和问题

第5章通过I2C总线读取陀螺仪和加速(度)计的数据

5.1实验平台(硬件)

5.2陀螺仪信号数据的读取

5.2.1陀螺仪的背景知识

5.2.2从陀螺仪及加速度计读取数据

5.2.3观测和问题

5.3根据陀螺仪数据计算陀螺仪所处的实验平台的角度

5.3.1从陀螺仪获得角位置

5.3.2消除陀螺仪的误差

5.3.3问题和练习

第6章数字罗盘(指南针)的制作

6.1实验平台(硬件)设置

6.2磁力计信号数据的读取

6.2.1磁力计的背景知识

6.2.2从磁力计(HMC5883L)读取数据

6.3收集和分析磁力传感器数据

6.3.1实验步骤

6.3.2用MATLAB进行数据分析

6.4在Simulink里实现罗盘校准算法

6.4.1建立实现罗盘校准算法的Simulink模型

6.4.2观测与练习

第7章串行通信基础

7.1串行通信的背景知识

7.2实验平台(硬件)的设置

7.3从实验平台(Arduino)向计算机发送单字节数据

7.4在Arduino集成开发环境(IDE)下实现数据发送

7.5发送和接收含有多个字节的串行数据

7.5.1发送和接收单通道含有双字节的串行数据

7.5.2发送和接收双通道含有4个字节的串行数据

7.6用使用并集的S�睩unction发送16比特的整数和单精度浮点数

7.6.1用Simulink发送,MATLAB程序读取16比特的整数

7.6.2用实验平台(Arduino)发送,MATLAB程序读取单精度的浮点数

7.7用MATLAB读取串行数据

第8章蓝牙通信

8.1实验平台(硬件)的设置

8.2蓝牙模块的安装及设置

8.2.1蓝牙通信的背景知识

8.2.2蓝牙模块的安装

8.2.3蓝牙设备及其设置

8.3通过回路试验测试蓝牙通信

8.3.1RealTerm的设置

8.3.2蓝牙通信的回路测试

8.4接收蓝牙模块发送的数据

8.4.1建立向计算机发送数据的Simulink模型

8.4.2在部署至硬件模式下运行Simulink模型

第9章直流电机的阶梯响应

9.1实验平台

9.2背景知识

9.3电机的阶梯响应

9.3.1建立Simulink模型

9.3.2通过Simulink的外部模式获得电机的阶梯响应

9.4通过串行口(串行通信)获得电机速度的阶梯响应

9.4.1Simulink模型及其设置

9.4.2在外部模式和“部署至硬件”模式下获取电机响应

9.5控制电机的方向和速度

9.5.1Simulink模型及其设置

9.5.2电机的受控响应

9.6直流电机阶梯响应的仿真

9.6.1一阶及二阶直流电机模型的阶梯响应

9.6.2Simulink模型及其设置

9.6.3电机仿真模型的运行

9.6.4仿真结果及结果观察

9.6.5考虑数字化和延迟效应时使用一阶系统的电机仿真

第10章直流电机控制的基本知识和途径

10.1实验平台(硬件)

10.2电机位置的开环控制

10.2.1Simulink模型

10.2.2获取数据

10.2.3整理数据

10.2.4用所得数据进行电机位置控制

10.2.5结果讨论

10.3电机位置的闭环反馈控制

10.3.1比例控制器(proportional controller)

10.3.2比例加积分控制器(proportional plus integral controller)

10.4电机速度的开环控制

10.5电机速度的闭环反馈控制

第11章实际应用环境下直流电机的仿真及速度控制

11.1实验平台(硬件)

11.2理想的二阶直流电机模型的阶梯响应

11.3用理想电机模型进行速度控制的仿真

11.4饱和效应

11.5控制的离散时间效应

11.6控制的离散测量效应

11.7控制的仿真结果与实际效果的比较

第12章根据加速度计和陀螺仪确定(实验平台)角度

12.1实验平台(硬件)及背景知识

12.2从陀螺仪读数计算角位置

12.3从加速度计读数计算角位置

12.4采用互补滤波器

12.5根据陀螺仪和加速度计的输出控制电机的(角)位置

附录ASimulink/Arduino硬件支持软件包的获取和安装

A.1什么是Simulink/Arduino硬件支持软件包

A.2Simulink/Arduino硬件支持软件包的安装方法

A.2.1准备工作

A.2.2Arduino硬件Simulink支持软件包的在线安装

A.2.3Arduino硬件Simulink支持软件包的离线安装


精彩书摘

  第3章点亮发光二极管  本章讨论的实验是所有后续实验的基础,涉及许多重要概念,例如: 什么是运行Simulink的外部模式; 什么是部署至硬件模式; 以及如何设置Simulink模型的运行参数,使其在这些模式下运行。  3.1实验目的  这个实验要达到以下目的。  (1) 安装Arduino硬件Simulink支持软件包(Simulink Support Package for Arduino Hardware)。  (2) 通过一个数字输出点亮发光二极管来确认安装的正确性。  (3) 采用外部模式与目标硬体(Arduino)进行通信,并通过使用脉冲宽度调制(PWM)改变发光二极管的亮度。  3.2实验平台设置  本实验采用的平台组合方式由图3��1给出。  图3��1实验的平台组合形式(平台设置)  3.3Simulink/Arduino支持软件包和Arduino驱动器的安装  这一节介绍如何安装Simulink/Arduino支持软件包(Simulink Support Package for Arduino Hardware)以及Arduino驱动器,并通过一个数字输出点亮发光二极管来确认安装的正确性。  3.3.1Simulink/Arduino支持软件包的安装  读者可以参考“附录A: Simulink/Arduino支持软件包的获取和安装”,详细了解这一软件包的内容以及安装的具体步骤。  3.3.2Arduino驱动器(Arduino Mega 2560 drivers)的安装和设置  (1) 用一根USB缆线把计算机与机电一体化及数控实验平台的电路板相连,计算机会自动地试图寻找和安装所需要的驱动软件。  如果计算机没有自动找到合适的驱动软件,则需要执行如下操作:  ① 打开计算机的Device Manager,如图3��2所示。Arduino Mega板应该在Ports (COM & LPT)下; 如果没有,则可能会在Other Devices下显示成Unidentified Device。  ② 如果看到一个Unidentified Device,把Arduino Mega板从计算机断开以确认这个Unidentified Device就是Arduino Mega板,确认后再把Arduino Mega板与计算机相连。  ③ 将鼠标移到Arduino Mega 2560或Unidentified Device上,右击并选择Update Device Software …。  ④ 选择Browse my computer for driver software。  ⑤ 如果使用的MATLAB版本是2013a,则可将地点设为C:\MATLABROOT\SupportPackages\R2013a\arduino��1.0\drivers; 这里C:\MATLABROOT是MATLAB的安装根目录,如C:\MATLAB。  ⑥ 接下来会收到一个提示: Windows cannot verify the publisher of the driver,选择Install this driver software anyway。  ⑦ Windows (视窗操作系统)就会从这个目录下安装Arduino Mega板所需要的驱动软件,安装完毕后会看到一个提示信息。  如果计算机的操作系统是Windows 8,安装驱动器软件过程中会遇到问题,这是因为驱动软件一般不具有数字签名。请参阅http://mytechblog.com/tutorials/arduino/installarduino�瞕rivers�瞣n�瞱indows��8/,或者按照3.5节“在Windows 8上安装Arduino驱动器”中给出的步骤进行安装。  (2) 确认Arduino Mega板相对应的通信口(COM PORT)的(序)号。  打开计算机的Device Manager,Arduino Mega板应该出现在Ports (COM & LPT)下,COM后紧跟的数字就是该板的通信口号,如图3��2所示。  图3��2Windows 7操作系统下的Device Manager列表  3.4建立并在部署至硬件模式下运行Simulink模型  为了验证计算机(Simulink)与Arduino Mega板(实验平台)能否进行可靠的通信,可以建立并在部署至硬件模式下运行如图3��3所示的Simulink模型。  图3��3用于验证计算机与平台通信的Simulink模型  ……

前言/序言

  前言  曾在报纸上看一则消息,谈到中国至今不能生产某些高级模具钢,例如圆珠笔的“圆珠”都需要进口。当然,圆珠需要进口,问题不完全是因为不能生产制造圆珠所需要的钢材。圆珠笔头开口直径不到0.1mm,例如常见的0.07mm和0.05mm,但要承受各种书写姿势带来的压力和摩擦,还要和圆珠完全贴合,既要书写流畅,又不能漏油。因此,其硬度、开口大小、墨水槽位置必须搭配得天衣无缝。这些涉及模具制造、生产工艺和设备、制造过程中的精密控制等多方面的复杂技术。圆珠需要进口是我国的制造业总体水平与发达国家相比还存在较大差距的一个例子。为什么会出现这种现状呢?一个重要的原因是我们的高级专业技术人才紧缺,这与我们的教育水平、培养人才的质量关系密切。不可否认,中国的教育处在不断改善和发展的过程中,但是在理论联系实际方面仍然做得不够。职业教育水平不够高,学生难以在真环境下学习真本领。由于工作的关系,我有机会访问很多中国的高等工科院校,参观他们的实验室,向老师们了解实验教学的内容和方法。可以说,目前国内高等工科院校,即使是一流的工科院校的大部分的实验教学内容、教学方法、实验的性质和三十多年前我和我的同龄人上大学时的情况没有根本性的变化。同样是由于工作的关系,我经常走访全球性的、引领世界科技和工业进步的企业和大型跨国公司,如波音、苹果、谷歌、通用汽车、华为和三星电子等,亲眼所见和切身体会到过去的30年里,从产品的设想、构思,到系统的设计、调试和验证,所采用的方法、流程以及工具都发生了巨大的变化。在校所学与职场所用之间的沟壑一方面使得刚刚毕业的大学生、研究生无法很快地把所学的理论知识应用到工作实践中去,另一方面使得用人单位、公司与企业不得不花费大量的时间和精力对刚走上工作岗位的毕业生进行长时间的培训。显然,努力缩小学与用之间的差距是提高教育质量,改善我国专业技术人才严重紧缺状况的关键途径之一。希望这本书的出版能够为改善这种状况贡献绵薄之力。  本书是一本关于机电一体化及数字控制的案例实验指导书。学习和使用这本书可以达到以下几个目的。  (1) 熟悉和理解“基于系统模型的工程设计”的思想、方法和工具。通过实际的建模实践,练习并掌握使用Simulink进行系统设计的流程和方法。  (2) 把机电一体化及数字控制的理论用于真实环境下的系统设计、测试和验证,更深入地理解工程理论,获得第一手与实际硬件打交道的经验。  (3) 熟悉在机电一体化和数字控制系统中常用的传感器件和控制算法,了解它们的工作原理、性能特点和使用注意事项。  (4) 学习和使用Arduino(爱绝诺)这一在机电一体化及数字控制领域中最常用的低成本硬件平台,了解其特点和适用范围,为采用这一平台进行复杂的机电一体化及数字控制系统的设计打下坚实的基础。  全书共由12章组成。第1章介绍低成本硬件的出现和发展过程,以及美国迈斯沃克(MathWorks)公司为低成本硬件平台提供的硬件支持软件包; 第2章介绍本书讨论的所有实验所采用的机电一体化及数控平台; 从第3章至第12章,每一章介绍一个实验,清晰地说明进行实验的步骤和方法。通过阐明实验目的,提供参考用Simulink模型以及实验的示范结果,使读者能够自主独立地领会实验意图并完成实验。这些实验包括:  (1) 点亮发光二极管。  (2) 模数传感器与电机编码器数据的读取。  (3) 通过I2C总线读取陀螺仪和加速度计的数据。  (4) 数字罗盘(指南针)的制作。  (5) 串行通信基础。  (6) 蓝牙通信。  (7) 直流电机的阶梯响应。  (8) 直流电机控制的基本知识和途径。  (9) 实际应用环境下直流电机的仿真及速度控制。  (10) 根据加速度计和陀螺仪确定(实验平台)角度。  本书提供的所有实验均采用以Arduino为基础的机电一体化与数控平台。该平台是对Arduino平台的补充与扩展,增加了与实现机电一体化、数字控制、及机器人有关的器件和芯片,如陀螺仪、磁力计、加速度计等。通过这些实验,读者可以对该平台有一个比较透彻的了解,熟悉从平台上的各种传感器读取数据的方法,以及如何利用这些传感数据进行系统设计和控制。在这些实验基础上,读者可以充分地发挥自己的想象力,在平台上设计各种其他实验; 或者利用该平台构造出各种机电一体化及数控设备; 读者还可以以这个平台为蓝本,改变平台的结构,增加更多的机电一体化元器件,如光电传感器、电机、车轮等,从而制造出更加复杂、更加有趣、更加实用的机电一体化及数控产品。  除了书中第2章对实验平台的介绍外,读者还可以直接访问南京真大师实验室的网站(www.zdslabs.com)了解更多有关该平台的信息。值得注意的是,这个网站提供了一个用该实验平台在站立式的组合形式下,利用Simulink设计和模拟,通过Simulink Hardware Support Package for Arduino自动生成执行代码并下载而制作成的平衡车的例子。读者可以发现,这个平衡车与学习和研究自动控制理论时使用的最经典的倒立摆在工作原理、控制算法等方面是完全一样的。  说明: 本书仿真工具采用英文版MATLAB/Simulink,故所绘出的插图中的图字为英文。  美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute,RPI)的教授何斯特博士(Joshua L. Hurst)为本书介绍的所有实验提供了原始的实验资料,并在其教授的机电一体化课程中使用了这些实验,产生了很好的教学效果。何斯特教授和他的学生们在这些实验的教与学过程中获得的经验和体会、批评和建议为这些实验的成型与完善奠定了基础。在此向何斯特博士致以诚挚的感谢。  作者衷心感谢清华大学出版社的盛东亮编辑,他在本书的构思和编写过程中提供了宝贵的指导性意见和具体的技术性帮助。  丁亦农  Joshua L.Hurst  2017年1月
探索创新:从理论到实践的智能系统构建之旅 在日新月异的科技浪潮中,如何将前沿的理论知识转化为可落地、可实现的创新应用,是工程师和研究者们共同面临的挑战。本书,《探索创新:从理论到实践的智能系统构建之旅》,正是为了回应这一需求而生,它将带领读者深入理解并掌握构建高效、智能机电一体化系统的核心技术与方法,特别侧重于如何利用低成本硬件平台加速原型设计与创新迭代。 本书内容聚焦于现代工程设计与实现的关键环节,从概念设计、模型仿真到硬件集成与系统调试,提供了一套系统性的解决方案。我们不仅仅局限于单一的技术领域,而是将机械、电子、控制、计算等多个学科有机地融合在一起,旨在培养读者跨学科的工程思维和综合解决问题的能力。 第一部分:智能系统设计基础与模型驱动开发 在这一部分,我们将首先为您奠定坚实的理论基础。您将学习到智能系统设计的核心理念,包括系统建模、状态空间分析、反馈控制原理等。我们将深入探讨多种建模方法,从经典的物理建模到数据驱动的建模技术,帮助您根据实际应用场景选择最合适的建模策略。 系统建模与仿真: 详细介绍如何构建精确的系统模型,以准确预测和分析系统的动态行为。我们将着重讲解使用行业领先的仿真工具,通过直观的可视化界面,快速建立并验证模型。您将学会如何将复杂的物理过程抽象成数学模型,并在仿真环境中对其进行细致的性能评估和参数优化。 模型驱动开发(MDD): 介绍模型驱动开发的概念及其在现代工程中的重要性。MDD强调以模型作为软件和硬件开发的核心,通过模型自动生成代码,极大地提高了开发效率和代码质量。我们将演示如何利用MDD工具链,从高层系统模型出发,自动生成嵌入式代码,缩短从设计到实现的周期。 控制系统设计与分析: 深入讲解PID控制、状态反馈控制、模型预测控制等经典与先进的控制算法。本书将通过丰富的实例,指导您如何根据系统模型设计出稳定、鲁棒且性能优越的控制器。您将学习到如何进行控制器参数的整定,以及如何分析控制系统的时域和频域响应,确保系统满足性能要求。 第二部分:低成本硬件平台在机电一体化中的应用 认识到硬件成本对于原型开发和小型规模部署的重要性,本书将重点介绍如何巧妙地利用市面上广泛可得的低成本硬件平台,如各种微控制器开发板、传感器模块、执行器等,来构建功能强大的机电一体化系统。 微控制器选型与开发环境: 详细对比分析不同类型微控制器的性能特点、接口资源和功耗表现,帮助您根据项目需求做出明智的选型决策。我们将重点介绍主流的微控制器开发生态系统,包括IDE、编译器、调试工具等,并提供上手实践指导。 传感器与执行器接口技术: 讲解各种常见传感器(如加速度计、陀螺仪、光学传感器、温度传感器等)和执行器(如直流电机、步进电机、伺服电机、舵机等)的工作原理、接口协议(如I2C, SPI, UART, PWM)以及在微控制器上的连接与驱动方法。您将学习到如何读取传感器数据,并如何精确控制执行器的运动。 低成本硬件原型构建: 通过一系列循序渐进的案例,指导您如何快速搭建出功能性的机电一体化原型。这些案例将涵盖从简单的电机驱动到复杂的机器人控制,强调动手实践,让您在实际操作中加深对理论知识的理解。您将学会如何进行硬件连接、布线规范以及基础的电路设计。 嵌入式系统实时性与稳定性: 探讨在低成本硬件上实现实时控制的关键技术,包括实时操作系统(RTOS)的应用、中断处理机制、任务调度策略等。本书将引导您关注系统的实时性和稳定性,确保在动态变化的环境中,系统能够准确、及时地响应。 第三部分:机电一体化系统集成与高级应用 在掌握了基础的建模、仿真和硬件开发技能后,本部分将带领您进入机电一体化系统的集成与高级应用层面。我们将关注系统整体的协同工作,以及如何将先进的控制理论与低成本硬件结合,实现更复杂、更智能的功能。 多传感器融合技术: 学习如何整合来自不同传感器的数据,通过卡尔曼滤波、互补滤波等算法,提高系统的感知精度和鲁棒性。例如,将IMU(惯性测量单元)与光学传感器数据融合,实现更精确的位姿估计。 先进控制策略在低成本硬件上的实现: 探索如何在资源受限的微控制器上实现一些高级控制算法,如自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。我们将重点讲解算法的简化与优化,使其能够高效运行在目标硬件上。 人机交互与通信: 讲解如何设计用户友好的交互界面,以及如何实现系统与其他设备或云平台的通信。我们将介绍常见的通信协议,如Wi-Fi、蓝牙、MQTT等,为构建互联互通的智能系统提供支持。 案例研究与创新实践: 本部分将包含多个综合性的案例研究,涵盖了智能家居、无人机控制、机器人协作、工业自动化等领域的实际应用。每个案例都将详细阐述从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发到最终实现的完整流程,激发读者的创新灵感。 本书特色: 强调动手实践: 全书贯穿大量的实践案例和代码示例,鼓励读者在阅读的同时进行实际操作,学以致用。 聚焦低成本解决方案: 充分利用了市面上易于获取的低成本硬件,使得创新和原型开发更加经济高效。 跨学科融合: 有机结合了机械、电子、控制、软件等多个学科知识,培养读者全面的工程素养。 循序渐进的难度: 内容设计从基础理论到高级应用,层层递进,适合不同水平的读者。 贴近实际工程应用: 案例研究和技术讲解紧密结合工程实际需求,帮助读者解决真实世界的工程问题。 无论您是从事机电一体化产品研发的工程师,还是对智能系统构建充满兴趣的在校学生,亦或是希望将创新想法转化为实际产品的创客,《探索创新:从理论到实践的智能系统构建之旅》都将是您不可多得的得力助手。通过本书的学习,您将能够更加自信地驾驭复杂的机电一体化系统,在快速发展的科技领域,实现您的创新蓝图。

用户评价

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这本书真是打开了我对工程领域认知的新大门!我一直对复杂系统的工作原理充满好奇,但总觉得那些理论知识遥不可及,缺乏实践感。直到我翻开了这本《Simulink与低成本硬件及机电一体化》,我才意识到,原来那些看似高深的工程技术,可以通过如此直观、易懂的方式来学习和掌握。书中对Simulink的讲解,简直是手把手教学,让我这个初学者也能很快上手,搭建出自己的仿真模型。更让我惊喜的是,它还将理论与低成本硬件结合,让我能把学到的知识立刻应用到实际项目中,这种“学以致用”的感觉太棒了!我用它来模拟控制一个简单的机器人手臂,从最初的程序编写,到最后的实际运行,每一步都充满了成就感。书中的案例设计也很巧妙,涵盖了从基础概念到复杂应用的各个层面,让我能够循序渐进地提升技能。我尤其喜欢书中关于机电一体化部分的内容,它让我理解了机械、电子和控制是如何协同工作的,为我日后深入研究相关领域打下了坚实的基础。这本书的价值远不止于技术指导,它更是一种思维方式的启迪,让我学会用系统化的眼光去分析和解决问题。

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对于任何想要将理论知识转化为实际应用,尤其是在工程领域的朋友,《Simulink与低成本硬件及机电一体化》绝对是一本值得反复研读的工具书。我个人是一名业余爱好者,对各种新奇的电子和机械项目都充满热情,但常常苦于缺乏系统性的指导。这本书的优点在于,它不仅仅是一个技术手册,更像是一个项目实践的指导者。它从Simulink这个强大的仿真平台入手,清晰地展示了如何在虚拟环境中进行系统设计和验证,并且能够非常顺畅地将这些设计“迁移”到真实的低成本硬件上。我非常喜欢书中关于机电一体化系统的案例分析,它详细地解释了如何将不同的电子元器件(如传感器、电机驱动器)和机械结构(如齿轮、连杆)集成起来,并通过Simulink进行统一的控制和优化。我按照书中的思路,成功地制作了一个可以自主导航的移动平台,整个过程中的每一个细节,从模型搭建到代码编写,都得到了非常细致的讲解。这本书不仅让我掌握了实用的技术,更重要的是,它让我看到了工程技术背后严谨的逻辑和无限的创造力,我将把它作为我后续项目开发的宝贵参考。

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这本《Simulink与低成本硬件及机电一体化》简直是我近期最满意的一次购书体验!我是一名在校的机械工程专业的学生,平时接触的软件工具很多,但对于跨学科的集成应用,特别是与硬件相结合的实践,一直感到有些力不从心。这本书的出现,完美地填补了我学习中的这一空白。Simulink的强大功能,书中解释得淋漓尽致,让我不仅学会了如何进行模型搭建和仿真,更理解了其在系统设计和验证中的核心作用。而将Simulink的仿真结果与Ardunio等低成本硬件平台相结合的章节,更是让我眼前一亮。我迫不及待地跟着书中的步骤,成功地将我设计的一个自动避障小车实现了!从Simulink中的PID控制器设计,到将其移植到Ardunio代码中,再到实际控制小车在障碍物之间穿梭,整个过程的流畅性和趣味性让我欲罢不能。书中对于不同硬件平台的介绍和接口方法的讲解也相当详细,避免了我许多踩坑的可能。总而言之,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,带着我一步步探索工程实践的无限可能,极大地激发了我对工程研究的热情和创造力。

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对于有志于投身自动化和机器人领域的朋友来说,《Simulink与低成本硬件及机电一体化》绝对是一本不容错过的宝藏!我本身在一家小型初创公司从事嵌入式开发,经常需要将复杂的算法逻辑转化为实际可执行的代码,并且需要与各种传感器和执行器进行交互。过去,我常常需要花费大量时间在调试和硬件接口的适配上,效率不高。这本书的出现,极大地优化了我的工作流程。Simulink的可视化建模环境,让我能够快速地进行算法设计和初步验证,大大缩短了从概念到原型的时间。书中关于低成本硬件平台的选择和使用指南,提供了非常实用的建议,让我能够根据项目需求灵活选择性价比最高的方案。我特别印象深刻的是书中关于传感器数据采集和信号处理的章节,它详细介绍了如何利用Simulink与Ardunio等平台无缝对接,实时读取和处理各种传感器信息,并将处理后的结果用于控制决策。这对于我目前负责的项目非常有帮助,让我能够更高效地开发出满足客户需求的嵌入式系统。这本书的内容深入浅出,既有理论的高度,又有实践的深度,是一本非常全面的参考资料。

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我必须说,这本书的作者绝对是深刻理解了“授人以鱼不如授人以渔”的道理!我是一名对智能制造和工业自动化有浓厚兴趣的在职人员,一直想通过自学来提升自己的技术能力。然而,市面上的书籍大多要么过于理论化,要么过于零散,很难形成一个完整的知识体系。直到我发现了《Simulink与低成本硬件及机电一体化》,我才找到了那种“拨云见日”的感觉。它没有上来就灌输枯燥的概念,而是从一个引人入胜的实例出发,逐步引导读者去理解Simulink的强大功能,以及如何将其应用于复杂的工程问题。书中所提供的低成本硬件方案,真的是太有创意了!它让那些原本高高在上的工程技术,变得触手可及,任何人都可以用相对较低的成本去实现自己的想法。我尝试用书中的方法构建了一个简单的智能温控系统,通过Simulink设计了PID控制器,然后连接到Ardunio和温度传感器,实现了对室内温度的精确控制。整个过程的学习曲线非常平缓,并且充满了乐趣。这本书不仅仅是教会我怎么操作,更重要的是培养了我独立思考和解决工程问题的能力,让我对未来的发展充满了信心。

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没多大用处不大啊!买的时候考虑一下

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书籍的目标群体是谁?入门者看这本书很难入门,没有操作性。

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商品质量好,配送服务也很好。

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作者丁亦农写过《Simulink与信号处理》风评不错,这本书砸招牌了……

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《清华开发者书库:Simulink与低成本硬件及机电一体化》通过在数控平台上设计的一系列的Simulink 与Arduino实验,把机电一体化及数字控制的理论应用于真实环境下的系统设计、测试和验证。有助于更深入地理解工程理论,获得第一手与实际硬件打交道的经验。熟悉在机电一体化和数字控制系统中常用的传感器件和控制算法,如陀螺仪、加速度计、磁力计等,了解它们的工作原理、性能特点和使用注意事项; 学习和使用Arduino这一在机电一体化及数字控制领域中常用的低成本硬件平台,了解其特点和适用范围,为采用这一平台进行复杂的机电一体化及数字控制系统的设计打下坚实的基础。

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