先进控制技术应用实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王树青

出品人:

页数:307

译者:

出版时间:2005-4

价格:45.00元

装帧:

isbn号码:9787502566388

丛书系列:

图书标签:

• 先进控制
• 控制工程
• 现代控制
• 智能控制
• 优化算法
• MATLAB
• Simulink
• 工业控制
• 系统辨识
• 模型预测控制

现代机械设计与制造中的前沿技术 图书简介 本书深入探讨了当代机械设计与制造领域中一系列革命性的前沿技术，旨在为工程专业人士、研究人员以及高年级学生提供一个全面、深入且高度实用的知识框架。全书内容紧密围绕“智能化”、“数字化”和“绿色化”这三大核心趋势展开，剖析了这些技术如何重塑传统制造模式，提高产品性能与生产效率，并应对日益严格的环境与安全标准。 第一部分：智能制造与工业物联网（IIoT）的深度融合 本部分首先聚焦于智能制造系统的核心——工业物联网（IIoT）的架构、关键技术及其在实际生产中的应用。我们详细阐述了传感器技术、边缘计算和云计算在构建实时监控与反馈系统中的作用。 1.1 工业传感器技术的新进展： 探讨了 MEMS 传感器、光纤传感器以及化学/生物传感器在极端工况下的可靠性与精度提升。特别关注了非接触式测量技术（如激光雷达和机器视觉）在质量检测和过程控制中的集成应用。 1.2 边缘计算与分布式决策： 深入分析了将数据处理能力下沉至生产现场的必要性。内容涵盖了实时数据预处理、本地化故障诊断算法的部署，以及如何通过边缘计算实现毫秒级的响应时间，这对于高精度运动控制和快速反应的安全系统至关重要。 1.3 工业数据模型与互操作性： 阐述了 OPC UA、MQTT 等主流工业通信协议的底层逻辑和配置方法。书中提供了一套构建统一数据语义模型（如采用本体论方法）的实践指南，确保不同设备、不同厂商系统间的数据能够无缝、准确地交换信息。 1.4 IIoT 安全性与数据隐私： 鉴于 OT（操作技术）系统暴露于网络环境的风险增加，本章详细介绍了针对工业控制系统（ICS）的网络安全框架（如 ISA/IEC 62443 标准），包括纵深防御策略、入侵检测系统（IDS）在 PLC 级别的应用，以及数据加密与访问控制的最佳实践。 第二部分：数字化设计与仿真优化 本部分着重于如何利用数字化工具链，实现从概念设计到最终制造的全生命周期管理和性能预测。 2.1 计算机辅助工程（CAE）的进阶应用： 超越传统的有限元分析（FEA），本书重点介绍了多物理场耦合仿真（如流固耦合 FSI、热机耦合）在复杂机构设计中的应用，例如在高速列车制动系统或航空发动机叶片冷却设计中的案例分析。 2.2 结构优化设计理论与实践： 全面梳理了拓扑优化、形状优化和尺寸优化的数学基础及其在主流商业软件（如 Abaqus/Topology Optimization, Altair OptiStruct）中的实现路径。特别强调了如何将优化结果转化为可制造的几何形态（即设计约束的引入）。 2.3 数字孪生（Digital Twin）的构建与应用： 详细拆解了数字孪生模型的层次结构，从几何模型、物理模型到行为模型的建立过程。书中提供了如何利用实时运行数据校准和更新仿真模型的具体流程，从而实现对物理资产的预测性维护和“假设性”性能评估。 2.4 增材制造（AM）的设计前沿： 探讨了为增材制造工艺（如选区激光熔化 SLM、电子束熔化 EBM）量身定制的设计方法论。内容包括晶格结构设计、残余应力预测与管理，以及后处理技术对最终部件性能的影响评估。 第三部分：先进制造工艺与自动化集成 本部分深入探讨了实现高精度、高柔性制造的关键工艺技术和系统集成方法。 3.1 高精度运动控制与伺服系统： 聚焦于精密机床和机器人系统中对运动控制算法的要求。内容包括先进的轨迹规划（如样条插值、Bézier 曲线）、前馈控制策略、以及如何通过高分辨率编码器和低延迟驱动器实现纳米级的位置和速度控制。 3.2 机器人学与人机协作（Cobots）： 详细介绍了六轴及以上工业机器人的运动学和动力学建模，以及任务空间规划。重点分析了协作机器人的安全标准（ISO/TS 15066），力/扭矩传感器的集成，以及在柔性装配线中实现安全、高效人机交互的编程范式。 3.3 复杂表面加工技术： 涵盖了高速切削（HSC）的刀具路径生成与切削力预测，以及电火花加工（EDM）和激光加工中的热影响区控制。针对难加工材料（如镍基高温合金），提供了精细化工艺参数选择的指导。 3.4 质量保证与在线检测： 讨论了如何将测量技术直接嵌入到制造流程中。内容包括基于激光跟踪仪和关节式臂式测量机（CMM）的离线校准方法，以及使用线束扫描或结构光系统进行产品几何尺寸的实时偏移补偿（In-situ Metrology）。 第四部分：可持续性与绿色制造 本部分关注机械工程在降低能耗、减少废弃物和提高资源利用率方面的创新实践。 4.1 能源效率优化： 分析了制造过程中主要的能耗源，并提供了基于状态的节能策略。例如，如何通过优化空压机系统、采用智能电机驱动器以及优化机床待机模式来显著降低工厂的整体能耗。 4.2 材料生命周期评估（LCA）： 介绍了如何应用 ISO 14040/14044 标准对机械产品从原材料获取到报废的全过程进行环境影响评估。重点在于如何通过材料替代（如使用回收合金）和优化零部件设计来改善产品的环境足迹。 4.3 模块化与可重构系统设计： 探讨了面向产品生命周期末端处理和快速适应市场变化需求，如何采用即插即用（Plug-and-Play）的模块化设计理念来构建柔性生产线和易于维护的机械系统。 本书结构严谨，理论深度与工程实践紧密结合，辅以大量的图表、流程图和实际工程案例，旨在成为新一代机械工程师和技术管理人员必备的参考手册。

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说实话，对于一本技术专著而言，我最看重的是其前沿性和可操作性。《智能优化算法在控制工程中的应用》这本书，完美地平衡了这一点。它并没有沉溺于对经典控制理论的重复论述，而是把重点放在了如何利用人工智能和机器学习的强大优化能力来辅助传统控制器的设计。这本书的结构非常新颖，第一部分介绍了粒子群优化（PSO）和遗传算法（GA）的基本原理，但重点放在了如何将这些算法嵌入到控制参数的整定流程中去。最让我震撼的是关于模型预测控制（MPC）与深度强化学习（DRL）结合的那一章。作者展示了如何利用深度Q网络（DQN）来学习最优的预测模型，从而在处理约束条件极其复杂的系统（比如电网调频）时，能够实时生成最优控制序列。这已经超越了传统的纯数学推导范畴，真正进入了面向未来工业4.0的领域。文字风格上，它非常严谨，图表制作精良，每一条算法流程图都清晰明了，阅读体验极佳。

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这本书，我必须说，在“非线性系统辨识与控制”这块内容上，简直是独树一帜。我过去读过的几本书，在处理非线性问题时，要么是过度依赖线性化近似，要么就是直接抛出复杂的自适应控制理论，让人望而却步。《非线性动力学与控制策略》这本书的精彩之处在于，它用一种非常直观的方式介绍了李雅普诺夫稳定性理论的应用。作者没有直接给出复杂的Lyapunov函数，而是通过几个经典的机械臂控制案例，逐步引导读者理解能量函数在证明系统稳定性中的核心作用。尤其让我眼前一亮的是，书中对滑模控制（SMC）的讲解。它详细阐述了如何设计合适的切换函数来克服抖振问题，并引入了新的“趋近律”来保证收敛速度。我尝试用书中的方法去设计一个伺服电机的位置控制器，结果发现其对外部扰动的抵抗能力，远超我之前用常规反馈线性化方法得到的结果。这本书的深度和广度兼备，对于想深入研究高精度运动控制的研究人员来说，绝对是案头的必备良品。

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我必须承认，在入手这本书之前，我对“分布式控制系统”一直抱有一种敬畏感——感觉那是非常高深的分布式计算和网络安全领域的交叉学科。《多主体协同与网络化控制》这本书彻底改变了我的看法。它把复杂的网络拓扑结构、通信延迟和数据一致性问题，拆解成了几个易于理解的小模块。作者非常擅长使用类比，比如用交通管制来解释如何解决多个控制器之间的资源竞争问题。我特别欣赏它对“一致性算法”的讲解，清晰地展示了如何通过局部信息交换来实现全局目标。更重要的是，书中包含了大量的网络安全在控制系统中的应用案例，比如如何设计抗恶意注入攻击的传感器融合算法。这让我意识到，现代控制不仅仅是信号处理，更是信息物理系统（CPS）安全的核心环节。这本书的排版非常现代，使用了大量的彩色插图来展示网络结构和数据流向，使得原本枯燥的代数方程变得生动起来，学习效率大大提高。

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天呐，最近入手了一本《现代控制系统设计与优化》，简直是打开了我理解复杂工程问题的新世界大门！这本书的作者显然是深谙理论与实践结合的精髓。首先，它对经典的PID控制算法进行了极其细致的剖析，但绝非停留在教科书的层面。书中大量的仿真案例，尤其是针对高动态系统（比如无人机姿态控制和高速列车制动系统）的实际建模过程，让我这个工程小白也能摸着石头过河。我特别喜欢它在讲解鲁棒控制时，并没有一味堆砌复杂的数学公式，而是通过引入“边界条件”和“容错设计”的概念，将抽象的理论具象化到了实际的硬件限制中去。比如，书中关于传感器噪声抑制的章节，给出了好几种滤波器的对比分析，并根据不同的噪声特性推荐了最优的实施方案，这比我过去依赖的那些“拿来主义”的资料要靠谱多了。读完后，我感觉自己对如何从零开始构建一个稳定、高效的闭环控制系统，有了前所未有的信心。它不像有些理论书那样高高在上，而是真正地在手把手地教你如何解决现实中的工程难题。

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这本书的视角非常独特，我感觉它更像是“控制工程的哲学思考”。它不是一本标准的教材，而更像是一部对“精确性”与“实用性”之间矛盾的深刻探讨。在探讨“模糊控制”的那部分，作者没有用繁琐的模糊逻辑规则堆砌篇幅，反而着重讨论了专家经验的量化难题以及如何通过自学习机制来“软化”这些规则。书中关于“控制系统可靠性设计”的论述尤其发人深省。它提出，在面对未知干扰时，一个看似“次优”但结构简单的控制器，往往比一个试图拟合所有场景的复杂模型更具工程价值。这种对“恰到好处”的追求，贯穿了全书。阅读过程中，我不断地被引导去反思自己过去在设计系统中是否过度追求数学上的完美而忽略了实际运行中的不确定性。这本书的语言风格比较偏向散文式的深入分析，逻辑层层递进，引人深思，对于想提升自己工程思维高度的读者来说，价值无可估量。

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