自动化科学与技术学科的内容、地位与体系 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:戴先中

出品人:

页数:96

译者:

出版时间:2003年10月第1版

价格:11.60元

装帧:小16K

isbn号码:9787040130768

丛书系列:

图书标签:

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《信息物理系统：基础理论、关键技术与前沿应用》 本书导读：深入解析赋能工业未来的核心技术 在当前以数字化、网络化、智能化为特征的第四次工业革命浪潮中，信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）已成为驱动制造业升级、能源网络重构乃至智能城市建设的核心使能技术。本书旨在系统、全面地阐述信息物理系统的基础理论框架、关键支撑技术及其在多个重要领域的实际应用，为读者提供一个从宏观概念到微观实现的全景式认知。 第一部分：信息物理系统基础理论与架构 本部分聚焦于CPS的本质属性、核心构成要素及其理论基础。我们将深入探讨CPS区别于传统嵌入式系统的核心特征——即物理世界与信息世界的深度融合、实时反馈和协同控制。 1. CPS的定义、演化与范式转变： 阐述CPS如何从分布式控制系统（DCS）和嵌入式系统（ES）发展而来，并详细分析其在系统建模、分析和设计方法上的根本性变革。重点剖析“感知-计算-通信-控制”四大要素的相互作用机制。 2. 多域协同建模与仿真： 传统的单领域（如纯粹的机械或纯粹的软件）建模方法已无法有效描述CPS的复杂性。本书将介绍多物理场耦合建模技术，包括基于组件的建模（Modelica等）、混合系统理论在状态描述中的应用，以及如何构建高保真度的数字孪生（Digital Twin）基础模型，用于系统验证与优化。 3. 实时性与可靠性保证： CPS运行在物理世界，时间约束和安全至关重要。本章将深入探讨实时操作系统的调度理论（如EDF、RMS的变种）、时间触发网络协议（如TSN）的机制，以及形式化方法在证明系统安全性和正确性方面的应用。 第二部分：支撑信息物理系统的关键技术 本部分侧重于支撑CPS运行的技术栈，涵盖了从底层通信到顶层智能决策的关键技术。 1. 可靠、低延迟的网络架构： 详细解析面向工业控制的下一代网络技术，特别是时间敏感网络（TSN）在确定性通信、优先级调度、时钟同步等方面的实现细节。讨论5G/6G技术在赋能无线化、柔性制造中的独特优势与挑战。 2. 嵌入式感知、计算与边缘智能： 深入研究用于数据采集和初步处理的传感器技术（包括MEMS、光纤传感等）与异构计算平台（FPGA、GPU、ASIC）。重点介绍边缘计算（Edge Computing）的架构设计，如何将AI推理能力下沉至设备侧，实现低延迟的闭环控制和数据预处理。 3. 信息安全与隐私保护： 鉴于CPS控制物理实体，安全性是不可妥协的。本书将全面分析针对CPS的威胁模型（如侧信道攻击、拒绝服务攻击、逻辑注入），并介绍纵深防御策略，包括基于硬件信任根的安全启动、运行时完整性监控、以及面向控制指令的安全认证机制。 4. 数据驱动的系统优化与自适应控制： 探讨如何利用海量运行时数据，通过机器学习方法实现系统的自学习和优化。内容涵盖强化学习（RL）在复杂动态环境下的策略发现，以及基于大数据的故障预测与健康管理（PHM）技术，使系统具备自适应和自主修复能力。 第三部分：信息物理系统的前沿应用领域 本部分将理论与技术应用于现实场景，展示CPS在国家关键基础设施中的落地实践。 1. 智能制造与工业互联网（IIoT）： 聚焦于柔性生产线、分布式协同制造的CPS架构。阐述数字孪生如何作为连接物理资产与信息模型的桥梁，实现远程诊断、工艺优化和虚拟调试。探讨面向高精度、高同步要求的自动化装备中的CPS部署案例。 2. 智能电网与能源管理： 分析电力系统向源网荷储一体化转型的挑战。重点介绍分布式能源接入下的电网稳定性分析、需求侧响应（DR）的实时优化，以及微电网在孤岛模式和并网模式下的动态控制策略。 3. 智能交通系统（ITS）： 探讨车联网（V2X）通信基础上的协同式自动驾驶系统。涉及多智能体系统（Multi-Agent Systems）在交通流优化、交叉路口无信号控制中的应用，以及面向公共安全和应急响应的动态资源调度。 4. 智慧医疗与健康监测： 关注可穿戴设备、远程诊断设备构成的医疗CPS。讨论生物信号的实时采集、边缘端的初步诊断算法，以及保障远程手术和生命支持系统安全性的高可靠性通信保障技术。 结语：未来展望 本书最后将对CPS的未来发展趋势进行展望，包括与人工智能、区块链、量子计算的交叉融合方向，探讨下一代自主、可信、绿色CPS系统的设计哲学与工程挑战。 本书结构严谨，理论阐述深入浅出，兼顾了学术研究的深度和工程实践的广度，是高等院校相关专业师生、科研机构研究人员以及工业界工程师深入理解和应用信息物理系统的权威参考读物。

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这本书的标题直击要害，让我对它充满了期待。我猜想，这本书的内容一定是对“自动化科学与技术”这个宏大领域的系统梳理。首先，我希望能看到作者如何界定这个学科的边界，它究竟涵盖了哪些核心分支？是偏向于硬件控制，还是更侧重于算法与软件的结合？毕竟，自动化是一个交叉性极强的领域，从工业机器人到智能家居，应用场景千差万别。如果书中能清晰地梳理出这些分支的脉络，并用生动的案例来阐释它们的相互关系，那就太棒了。我特别关注它在描述“地位”这一块，作者会如何将自动化置于整个科技进步的大背景下？它是否被视为新一轮工业革命的核心驱动力？我希望看到的不是干巴巴的理论堆砌，而是能让人感受到这个学科蓬勃生命力的论述。如果能辅以一些历史发展的关键节点和里程碑事件，那就更好了，这样能帮助我更好地理解它走到今天这一步的艰辛与不易。我渴望这本书能提供一个全景式的视图，让我这个初涉此领域的读者，能迅速建立起一个稳固的知识框架。

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坦白说，我对“体系”这个词很敏感。一个成熟的学科，必然要有其内在的逻辑和严密的结构。我设想这本书会像一本精密的地图册，为我们勾勒出自动化科学与技术的“知识版图”。我非常期待作者是如何构建这个体系的，它会是按照理论深度递进，还是按照应用领域划分？比如，它会不会将感知层、决策层和执行层这三个关键环节进行细致的剖析和归类？如果能深入探讨这些模块内部的相互依赖和反馈机制，那无疑是极具价值的。我尤其想知道，作者是如何处理那些快速迭代的新兴技术，比如深度学习在自动化中的应用，是如何被纳入这个传统学科体系的。如果只是简单地罗列，那就失去了探讨的深度。我希望看到的是一种动态的、能够自我完善的体系结构，而不是一个僵硬的、一成不变的框架。这本书如果能做到这一点，它就不仅仅是一本教科书，更像是一份指导我们未来学习和研究的“作战纲领”。

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我个人对“地位”的阐释尤为关注。在当前这个技术爆炸的时代，许多领域都在争夺“未来核心技术”的头衔。这本书如果能旗帜鲜明地论述自动化在支撑现代社会运转中的不可替代性，那将非常有说服力。我期待看到一些量化的数据或权威机构的报告作为支撑，而不是空泛的赞美。例如，自动化技术对全球生产力提升的贡献度如何？它在保障关键基础设施（如电网、交通系统）安全稳定运行中扮演了什么角色？更进一步，我想知道作者如何看待自动化技术对社会结构，比如就业市场带来的深远影响。是仅仅聚焦于技术本身，还是会探讨其伦理和人文层面的考量？一个全面而深刻的地位分析，必然要涉及其社会责任和未来挑战。这本书若能提供一个兼具广度和深度的社会经济学视角，就更符合我作为一名关注宏观趋势的读者的期待。

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总的来说，这本书的雄心不小，试图对一个庞大的学科进行全面的“画像”。我关注的重点在于它的“新旧融合”能力。自动化科学并非一门僵死的学科，它需要不断吸收新思想，比如人工智能、大数据分析等。我期待这本书能体现出这种与时俱进的精神。它是否仅仅回顾了传统的机电一体化和经典控制理论，还是已经深度融入了最新的认知计算范式？我希望看到的体系结构是具有前瞻性的，能够指导读者预判未来五到十年这个领域可能的发展方向。如果书中能对“下一代自动化”提出一些富有洞察力的预测，并分析实现这些预测所需要攻克的关键技术难点，那这本书的价值将远超一般的基础读物。它应该是一份既能立足当下、又能指引未来的导航图，激发读者对未知领域的探索欲望。

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这本书的名称听起来非常“官方”，这让我不禁好奇，作者的写作风格会是偏向学术的严谨，还是更偏向科普的通俗易懂？对于一个非专业人士而言，晦涩的术语是最大的障碍。我希望作者能在保持专业深度的同时，用清晰、简洁的语言来阐释复杂的概念。比如，在谈到“控制理论”时，是否能用生活中的例子，比如恒温器的工作原理，来形象地解释反馈回路的重要性？如果书中能适当地穿插一些近期的科研热点和业界实践，比如“无人驾驶”或“柔性制造”，那阅读体验一定会大大提升。我更看重的是它的可读性，毕竟，再好的内容，如果无法被有效传递，也是徒劳。我希望这本书能架起一座桥梁，连接起深奥的理论与广阔的现实世界，让那些对技术心存敬畏但又不知从何入手的读者，能够踏实地迈出第一步。

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自动化（控制）学科是需求驱动型的交叉学科

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非常好的一本概论书！

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