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| 編輯推薦： |
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机电系统控制工程作为二十一世纪的重要科学技术之一，涵盖了机械、控制、电子、计算机、通信等诸多领域，已成为我国科技新时代发展中不可或缺的重要组成部分。特别是在工业4.0、新工科建设的时代大背景下，机电一体化控制无论是在智能制造还是智能产品中都发挥着越来越重要的作用，其涉及的产品小到玩具，大到机器人，都具有远大的发展前景。本书主要介绍分别应用LabVIEW和Arduino平台的相关机电系统的设计和控制的实例，是机电一体化、电子与通信技术等专业的实用技术参考书籍。
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| 內容簡介： |
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本书主要探讨当下流行的虚拟仪器和单片机的应用，主要介绍分别应用虚拟仪器平台和Arduino平台的相关机电系统的设计和控制的实例，全书分为上、下两篇。上篇主要介绍基于虚拟仪器的控制系统的建模与仿真、控制系统典型环节的实验分析、数字量、模拟量端口实验、温度PID控制、电动机控制系统仿真、网络通信实验等内容。下篇主要介绍了应用Arduino平台开发的轮式小车设计、机械臂设计、双足机器人设计、蓝牙通信与WiFi视频传输技术、虚拟仪器和Arduino的互动通信控制设计、基于Arduino和Andriod平台的控制系统设计等内容。本书可作为工程技术人员和科技工作者学习设计虚拟仪器和单片机的自学用书，也适合作为高等学校机电一体化、电子、通信、自动化、机械、测控技术与仪器、测试计量技术、计算机、信息技术等专业的教学参考书。
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| 關於作者： |
吴涛，昆明理工大学，副教授，主持或参与纵向和横向科研课题10余项，主持教育部教改项目1项，校级教改2项，并参与多项教改。以第 一作者或通讯作者在国内外期刊及国际会议上发表论文60余篇，其中EI检索30余篇。以第
一或第二发明人申请并获授权专利、软著等知识产权120多项，其中已授权发明专利18项。指导学院机电控制系统建模与仿真竞赛。以第
一指导教师指导学生参加学科竞赛分获国赛、省赛、校赛、院赛一、二、三等奖30余项（其中国赛一等奖1项，国赛二等奖1项，国赛三等奖4项，省赛一等奖2项，省赛二等奖3项，省赛三等奖4项）。指导大创、昆明理工大学学生课外科技基金项目及院PSTIP项目。
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| 目錄：
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上篇基于虚拟仪器平台的机电控制系统设计与实践
第1章数控系统的建模与仿真002
1.1数学模型的创建2
1.1.1传递函数模型的创建3
1.1.2状态空间模型的创建及转换4
1.2系统时域分析及根轨迹分析7
1.2.1时间响应7
1.2.2系统的根轨迹分析9
1.3系统频率特性分析10
1.4控制系统的稳定性分析13
第2章控制系统典型环节的实验分析015
2.1实验器件15
2.2时域实验分析17
2.3频域特性分析20
第3章数字量、模拟量端口实验024
3.1彩灯控制设计24
3.2液位测量与控制27
第4章温度PID控制029
第5章电动机控制系统仿真033
5.1步进电动机控制系统仿真33
5.1.1步进电动机的数学模型34
5.1.2增量式PID控制器37
5.1.3仿真实验38
5.2交流电动机仿真39
第6章网络通信实验042
6.1浏览器方式42
6.2DataSocketDS技术43
6.3TCPIP方式45
下篇基于Arduino平台的机电控制系统设计与实践
第7章轮式小车设计048
7.1三轮型小车结构48
7.2三轮型循迹小车硬件系统设计49
7.2.1硬件模块介绍50
7.2.2硬件系统设计52
7.3三轮型小车的运动分析与调试55
7.3.1运动分析55
7.3.2智能小车运行调试57
7.4三轮型小车系统程序设计58
7.5四轮型小车63
7.5.1四轮型小车的结构63
7.5.2四轮型小车循迹系统设计63
7.5.3四轮型小车循迹系统的程序设计65
7.5.4四轮型小车循迹模块的安装调试步骤67
第8章机械臂设计069
8.1机械臂机构设计69
8.2机械臂的运动分析72
8.3机械臂的控制系统程序设计74
8.4机器人整体结构设计76
第9章双足机器人设计079
9.1双足机器人结构及自由度分配79
9.2双足机器人硬件设计81
9.2.1舵机控制器81
9.2.2红外线数字避障传感器具体应用说明82
9.2.3电源模块83
9.3机器人步态分析与调试85
9.3.1机器人步态分析85
9.3.2机器人步态调试87
9.4双足机器人控制系统设计91
9.4.1控制系统设计方案91
9.4.2程序设计92
9.5机器人避障实验101
第10章蓝牙通信与WiFi食品传输技术102
10.1蓝牙无线通信102
10.1.1蓝牙无线通信模块102
10.1.2蓝牙模块实验104
10.2WiFi视频传输实验107
10.2.1WiFi视频传输系统介绍107
10.2.2视频传输实验108
第11章LabVIEW与Arduino的互动通信控制设计111
11.1LabVIEW interface for Arduino机械臂舵机自动运行设计111
11.1.1LabVIEW interface for Arduino函数介绍111
11.1.2机械臂LabVIEW interface for Arduino程序113
11.1.3机械臂舵机LabVIEW interface for Arduino调试程序114
11.2VISA串口函数的舵机控制115
11.3VISA串口函数的移动机器人控制124
11.4VISA串口函数的双足机器人控制125
11.4.1系统设计方案125
11.4.2程序框图设计126
11.4.3Arduino下位机程序设计132
11.4.4系统实验137
第12章基于Arduino和Android平台的控制系统设计141
12.1蓝牙寻找器141
12.1.1系统设计思路142
12.1.2硬件组成142
12.1.3软件设计流程144
12.1.4软件程序介绍144
12.1.5操作步骤146
12.2物联网车位引导系统147
12.2.1系统设计思路148
12.2.2硬件组成148
12.2.3软件设计流程149
12.2.4操作步骤151
附录A三轮型小车循迹行进程序154
附录B机械臂四舵机动作控制程序158
附录C双足机器人源程序161
参考文献166
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| 內容試閱：
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机电系统控制工程作为一项现代化的技术工程，在支持经济建设、社会发展等方面发挥着不可替代的作用，极大地提高了生产效率，促进了制造业发展。机电一体化产品几乎已经涉及社会的各个方面，给人们的生产生活带来了极大便利。机电系统控制工程作为21世纪的重要科学技术之一，涵盖了机械、控制、电子、计算机、通信等诸多领域，已成为我国科技新时代发展中不可或缺的重要组成部分。特别是在工业4.0、新工科建设的时代大背景下，机电一体化控制无论是在智能制造还是智能产品中都发挥着越来越重要的作用，其涉及的产品小到玩具，大到机器人，都具有远大的发展前景。
本书总结了十多年来在机电系统控制领域的教学科研中应用虚拟仪器和Arduino单片机开发平台所开展的实验，将其中一些设计的思路总结后和大家一起分享。本书受教育部产学合作协同育人项目基于新工科的机电控制系统设计与实践项目编号：201702068002以及昆明理工大学教改项目的支持。本书作者目前已在国内外刊物和国际会议上发表相关论文15篇其中EI收录9篇，申请并获授权实用新型专利3项，受理发明专利1项，软件著作权登记5项，在第10届2017年中国大学生计算机设计大赛中获三等奖1项，获昆明理工大学教学成果一等奖1项。由于这些成果都是以分散的方式在各杂志或论文中出现，不方便查阅和交流，因此将这些成果汇集起来，以专著的形式和广大的机电控制系统设计方面的研究者、学生一起分享。
本书主要介绍基于虚拟仪器和Arduino单片机平台的相关机电系统的设计和控制的应用实例。全书分为上下两篇，一共12章。上篇主要介绍基于虚拟仪器的机电控制系统的设计与实践，该篇共分6章，主要介绍基于虚拟仪器的控制系统的建模分析、基本实验、数字端口控制、液位、温度控制及远程通信；下篇共分6章，主要介绍应用Arduino单片机平台开发的轮式小车、机械臂、双足机器人；基于Arduino和Android平台的蓝牙寻找器、智能停车位的设计以及虚拟仪器和Arduino的通信等。
本书面向21世纪新经济发展及人才培养的需求，立足于对学习者自主学习能力和实践创新精神的培养。在总体布局上紧紧围绕虚拟仪器和Arduino这条主线，同时又兼顾其他的一些基本硬件外设的设计；在实例的编排上既考虑了创新、全面，又注重对关键知识点的透彻剖析和软件硬件的结合；在原理方法的阐述上，作者尽量避免了高深和复杂的数学推理，突出了工程实践应用与通俗易懂的软件程序。总之，本书立足于理论与实践相结合、硬件电路与软件设计的融合以及创新思路的引入。这不仅符合科学技术的发展规律，并且更容易达到说理透彻、相辅相成、深入浅出和抛砖引玉的效果，也更有利于读者的综合应用能力的提高。
本书能够得以出版，还要感谢昆明理工大学机电工程学院的学生徐超、魏、吴嘉驹、刘洁、卢光跃所做的大量协助研究工作，他们卓有成效的工作使本书更加实用。本书所有机械结构图纸均用SolidWorks软件绘制。
鉴于作者水平及时间所限，书中难免存在不足和疏漏之处，恳请各位专家和读者不吝赐教和指正，对此表示诚挚感谢。
著者
2018年6月于昆明理工大学
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