具体描述
工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。《电气装备的计算机控制技术》以电气装备作为被控对象，介绍了计算机控制技术的理论基础、硬件和软件的设计、分析与实现方法，是一本理论联系实际的，具有较强系统性、先进性和实用性的教材。
《电气装备的计算机控制技术》可以作为高等院校电气工程及其自动化、工业电气自动化、机电一体化、计算机应用、检测技术与仪器仪表等专业的教材，也可以作为研究生和有关技术人员的自学和参考用书。
精密制造与自动化系统集成 书籍定位： 本书深入探讨现代精密制造领域中自动化系统的设计、实施与优化，重点关注机电一体化、工业机器人应用、先进传感技术在生产过程中的集成，以及如何利用系统工程的原理构建高效、灵活的智能制造单元。 第一部分：现代精密制造的基础与趋势 第一章：精密制造的内涵与技术演进 本章首先界定精密制造的核心特征，包括对尺寸精度、形位公差和表面粗糙度的极致追求。随后，追溯其技术发展脉络，从传统的机械加工到数控（NC）技术的发展，再到当前以增材制造（3D打印）和微纳加工为代表的前沿技术。重点分析了精度保障体系的构成要素，包括高精度机床结构设计、先进热学与振动控制、以及环境误差补偿技术。探讨了在航空航天、高端医疗器械和微电子行业中对“超精密”加工的需求与挑战。 第二章：材料科学在精密制造中的应用 精密制造对材料性能提出了更高要求。本章详细介绍了几类关键材料的特性及其在精密加工中的表现，包括高强度低密度合金（如钛合金、镍基高温合金）的切削加工难题，以及新型复合材料（如碳纤维增强树脂基体复合材料）的成型与连接技术。此外，深入讲解了先进表面工程技术，如PVD/CVD薄膜沉积、离子注入等，如何改善工件的耐磨性、抗腐蚀性和表面功能性。 第三部分：自动化系统集成与控制架构 第三章：机电一体化系统的设计原理 本章是理解现代自动化系统的基石。详细阐述了机电一体化系统的基本构成要素，包括高性能执行器（如伺服电机、压电驱动器）、精密传感器和控制器件。重点分析了反馈控制回路的设计，区分了串联、并联和混合式控制结构。通过案例分析，展示如何通过优化机电耦合设计来提高系统的响应速度和刚度。 第四章：工业机器人与运动规划 本章专注于工业机器人在精密装配、焊接和检测中的应用。系统介绍了多自由度机械臂的运动学与动力学建模，包括正运动学和逆运动学求解。探讨了笛卡尔坐标系、关节坐标系及世界坐标系之间的坐标变换。深入讲解了轨迹规划算法，如点到点（PTP）运动和连续路径插补，并讨论了在高速运动中如何实现平滑的加减速曲线（如S曲线、梯形曲线）以避免冲击和振动。 第五章：分布式控制网络与数据交换标准 现代工厂的自动化设备不再是孤立的，而是通过网络互联。本章对比了现场总线技术（如CANopen, EtherCAT, Profibus）的特点、实时性和带宽差异。重点阐述了基于工业以太网的架构演进，以及OPC UA等开放式数据交换标准在实现异构系统互操作性中的作用。讨论了网络延迟和同步性对精密运动控制的影响及应对策略。 第三部分：先进感知与质量保证 第六章：高精度传感器的原理与应用 精密控制依赖于准确的反馈信息。本章详细介绍了用于位移、速度和力的测量技术。内容包括激光干涉仪在长度标准传递中的应用、电涡流传感器在非接触式位移测量中的优势、高分辨率编码器的工作原理。特别关注了机器视觉在产品缺陷检测和高精度定位中的集成方法，包括2D/3D视觉的标定技术。 第七章：过程监测与实时诊断 在精密加工过程中，实时监测是保障质量的关键。本章探讨了工具磨损的在线监测技术（如声发射法、功率监测法），以及工件表面质量的在位检测（In-situ Monitoring）。讲解了如何利用多源数据融合技术，建立基于状态的维护（CBM）模型，提前预测设备故障或工艺漂移，从而减少不合格品的产生。 第八章：测量系统分析与误差溯源 质量保证的最终环节是对产品几何量和表面特性的精确测量。本章详细介绍了计量学基础，包括误差的分类（随机误差、系统误差、偶然误差）。系统讲解了测量系统分析（MSA），包括重复性、再现性、线性度和分辨率的评估方法（如GRR分析）。最后，阐述了如何建立完整的误差溯源链，确保测量结果的有效性和国际互认性。 第四部分：智能制造与系统优化 第九章：制造执行系统（MES）在生产中的角色 本书将制造执行系统（MES）视为连接企业资源计划（ERP）和车间控制层的关键桥梁。本章详细描述了MES在生产调度、物料跟踪、质量数据采集和设备综合效率（OEE）计算中的核心功能。分析了MES如何通过实时数据反馈，支持车间管理层快速决策，优化资源配置。 第十章：面向制造的优化算法 本章关注如何利用先进的数学工具优化制造流程。涵盖了参数优化方法，如响应面法（RSM）和遗传算法（GA）在确定最佳加工参数组合中的应用。针对多目标优化问题，如在保证精度的前提下最大化生产效率，引入了帕累托前沿的概念及其在实际排程中的应用。 第十一章：人机协作与安全工程 随着自动化程度的提高，人与机器的交互越发重要。本章探讨了新兴的人机协作（Cobot）技术在柔性制造单元中的应用，强调了界面设计的人因工程学原理。同时，重点分析了工业自动化系统的安全标准（如ISO 13849），包括安全回路设计、互锁机制和功能安全等级（SIL/PL）的确定，确保在高速精密操作下的工人安全。 总结与展望 本书旨在提供一个全面而深入的视角，将精密制造所需的物理学、机械工程、电子工程和信息技术进行有效整合，为从事高端装备研发、自动化系统集成和智能工厂规划的工程师和研究人员提供坚实的理论基础和实用的工程指导。
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