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出版者:机械工业

作者:卢胜利

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2006-6

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787111187813

丛书系列:

图书标签:

• 数控系统
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• 数控技术
• CNC
• 现代制造
• 工业自动化
• 机床控制
• 编程
• 伺服系统
• 运动控制
• 电气控制

好的，以下是《现代数控系统》以外的一本关于工业自动化领域图书的详细简介，内容力求详实，避免任何AI痕迹的表达： --- 《工业过程控制与优化：原理、技术与前沿应用》 图书简介 在当今高度集成化和智能化的现代制造业与流程工业中，过程控制不再是简单的温度、压力、流量调节，而是关乎生产效率、产品质量、能源消耗乃至安全生产的核心技术。《工业过程控制与优化：原理、技术与前沿应用》一书，正是在这一时代背景下，为广大工程技术人员、自动化专业学生以及致力于提升工业生产水平的研究人员，提供的一部全面而深入的参考指南。 本书摒弃了对单一控制单元的浅尝辄止，而是立足于系统工程的视角，系统阐述了从传统回路控制到复杂多变量系统、再到基于模型的预测控制（MPC）等先进控制策略的完整知识体系。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握实际应用中的工程化思维。 第一部分：过程控制基础与经典理论的再认识 本部分聚焦于过程控制的基石。我们首先回顾了典型的工业过程特性，如滞后、纯工作、非线性和耦合性，这些特性是设计任何有效控制器的前提。 经典的反馈控制系统解析： 详细剖析了PID控制器的结构、参数整定（包括Ziegler-Nichols法、累积误差法等）的局限性及在现代工程中的改进应用，特别是加入了增量式PID和串级控制在高动态响应系统中的实际部署案例。 系统辨识与模型获取： 这是连接物理过程与数学模型的桥梁。本书深入探讨了线性时不变（LTI）系统的系统辨识方法，包括阶跃响应法、最小二乘法以及在存在噪声干扰下的正则化辨识技术。重点讲解了如何根据辨识结果，选择合适的模型结构（如ARX、ARMAX、OE模型），为后续的先进控制设计打下基础。 过程安全与可靠性： 引入了安全仪表系统（SIS）的概念，结合可靠性方块图（RBD）和故障树分析（FTA），讲解了如何从控制回路层面提升系统的安全冗余和故障检测能力。 第二部分：先进过程控制（APC）的工程化实现 进入21世纪，仅靠PID已难以满足高精度、高效率的生产要求。本书用大量篇幅介绍了支撑现代大型化工、冶金、电力系统的APC技术。 解耦控制策略： 针对多输入多输出（MIMO）系统的耦合现象，本书详细阐述了逆矩阵解耦法和动态矩阵控制（DMC）在消除相互干扰方面的应用。案例分析侧重于如何处理系统固有延迟对解耦效果的影响。 基于模型的预测控制（MPC）： MPC是当前工业界最主流的先进控制技术。本书不仅讲解了其核心思想——在线优化，更侧重于其实际操作中的关键环节： 模型预测的准确性与鲁棒性。 约束处理机制：如何有效地将软约束和硬约束集成到二次规划（QP）求解器中。 计算效率的优化：针对实时性要求，探讨了简化模型或分层控制结构以加速在线计算的工程实践。 奇异系统与强耦合控制： 针对精馏塔、换热网络等高度复杂的非最小相位或强耦合系统，介绍了特征值分解和Smith预估控制器在稳定性和性能提升上的应用。 第三部分：智能控制与数据驱动的优化 随着信息技术与控制理论的深度融合，数据驱动的方法正在改变过程优化的范式。 模糊逻辑与专家系统： 探讨了在模型难以建立或变化频繁的环境下，如何利用模糊推理系统模拟人类专家的经验，实现对非线性或定性过程的有效控制。 神经网络在过程控制中的应用： 重点分析了前馈神经网络（FNN）用于系统辨识和非线性补偿的原理，以及如何利用自适应神经控制（ANC）应对系统参数的时变性，特别是在催化剂活性衰减等场景下的表现。 强化学习（RL）在优化调度中的潜力： 虽然尚处于研究前沿，但本书对其在批次过程优化、复杂反应器操作点寻找方面的应用前景进行了审慎的探讨，并指出了其在样本效率和环境建模上的当前挑战。 第四部分：工业通信、集成与未来趋势 控制系统并非孤立存在，其效能依赖于数据采集与信息传输的可靠性。 现场总线与工业以太网： 对比分析了Profibus、Foundation Fieldbus与现代基于以太网的控制协议（如Profinet, EtherCAT）在实时性、带宽和集成度上的差异，并讨论了在复杂生产线中如何构建可靠的异构网络。 集成的制造执行系统（MES）与控制层交互： 阐述了如何通过OPC UA等标准接口，实现控制系统与MES层之间关于生产计划、质量追溯和实时性能评估的数据无缝交换。 数字化孪生（Digital Twin）在过程优化中的作用： 详细描绘了高保真数字孪生模型如何用于“假设-检验”，实现控制策略的离线验证和生产过程的预先优化，从而最大程度地减少在线试错成本。 适用读者对象： 本书内容深度适中，既有严谨的数学推导，又注重工程实例的分析与落地。它适合于化工、石油、冶金、电力、制药等流程工业领域的一线控制工程师、自动化系统集成商，以及致力于工业自动化和过程控制方向的在校高年级本科生和研究生。阅读本书，将能使读者从“会调PID”迈向“能设计和优化复杂工业控制策略”的专业高度。

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我非常欣赏这本书在介绍数控机床维护和保养方面的实用性。它详细介绍了日常检查、润滑、清洁以及常见故障的排除方法。这对于保证数控机床的长期稳定运行至关重要，而这部分内容往往在一些理论性较强的书籍中被忽略。 书中对不同类型机床的维护保养要点进行了详细说明，并且提供了非常实用的操作建议。它让我明白，一台高性能的数控机床，离不开精心的维护和及时的保养。这部分内容对于一线操作人员和维修人员来说，具有极高的参考价值，也能帮助我更好地理解设备管理的精髓。

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《现代数控系统》在对数控系统精度控制和误差补偿的讲解上，也做得非常到位。它深入分析了影响加工精度的各种因素，例如机床的几何误差、热变形以及测量系统的误差，并详细介绍了各种误差补偿的方法，包括软件补偿和硬件补偿。我过去总觉得加工精度受到的影响因素很多，但这本书让我系统地了解了这些因素以及如何去应对它们。 它对CNC误差补偿的各种原理和算法进行了深入的探讨，包括直线插补误差补偿、圆弧插补误差补偿以及刀具长度和半径补偿等。我特别喜欢它关于如何利用高精度测量设备和先进的补偿算法来提升数控机床加工精度的讲解。这让我看到了精密加工领域的技术高度。

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这本书在提到数控系统的网络化和智能化方面，更是让我看到了未来的发展方向。它介绍了数控系统在物联网（IoT）和工业4.0中的应用，以及如何通过数据采集、云平台和人工智能来提升生产的柔性和智能化水平。我一直对工业物联网的概念很感兴趣，这本书将数控系统与这些新兴技术相结合，为我描绘了一幅智能制造的宏伟蓝图。 它对远程监控、预测性维护、以及基于大数据的生产优化等概念的阐述，让我对数控系统的未来有了更清晰的认识。我明白了，未来的数控系统不仅仅是执行指令的机器，更是能够自我学习、自我优化的智能体。这本书让我看到了数控技术发展的无限可能，也激发了我深入研究这些前沿领域的兴趣。它让我意识到，掌握现代数控系统，就是掌握制造业的未来。

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书中关于加工过程的仿真和优化部分，也给我留下了深刻的印象。它详细介绍了如何利用仿真软件来模拟加工过程，检测潜在的碰撞和干涉，并优化加工路径，从而提高加工效率和产品质量。我过去总觉得加工过程中的一些问题只能在实际生产中暴露，但这本书让我知道，通过仿真，我们可以在很大程度上避免这些问题。 它对不同仿真技术的原理和应用进行了深入的分析，包括运动仿真、干涉检测以及加工效果预测等。我特别欣赏它关于如何通过仿真来优化刀具路径和加工参数的讲解，这对于减少试切次数、缩短生产周期具有重要的意义。它让我认识到，仿真技术不仅仅是提高效率的工具，更是提升产品质量和可靠性的重要手段。

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编程部分是数控系统中最具挑战性的一环，也是我学习的重点。《现代数控系统》在这方面做得非常出色，它从最基础的G代码和M代码讲起，逐步深入到复杂的加工指令。我喜欢它通过大量的实例，一步步演示如何编写程序，解决实际加工问题。比如，在讲到刀具补偿时，它详细解释了如何应用G41和G42指令，以及它们对加工精度的影响。这种“由浅入深”的学习方式，让我这个初学者也能逐步掌握编程的技巧。 书中的CAD/CAM集成部分的介绍也令我眼前一亮。它阐述了如何将设计好的三维模型无缝导入CAM软件，并自动生成加工路径。我过去觉得CAD和CAM是相对独立的技术，但这本书让我看到了它们之间紧密的联系，以及这种结合如何极大地提升了生产效率。它还提到了后处理器的作用，以及如何根据不同的数控系统定制后处理器，这对于我理解整个CAM流程至关重要。它为我构建了一个完整的从设计到制造的知识框架。

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这本书在对一些先进的数控功能，例如五轴联动加工、高速切削以及精密磨削等方面的介绍，也让我大开眼界。它不仅解释了这些功能的工作原理，还详细介绍了其在实际生产中的应用案例。我过去对五轴加工一直充满好奇，但缺乏系统性的了解，这本书为我提供了宝贵的知识。 它对这些先进加工技术的优势和挑战进行了深入的分析，并且展望了其未来的发展前景。它让我认识到，数控技术的不断进步，正在不断突破传统加工的界限，为制造业带来革命性的变革。这本书让我感受到了现代数控系统的强大力量和无限潜力。

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在用户界面和操作方面，《现代数控系统》也提供了非常详尽的指导。它介绍了不同品牌数控系统的操作面板布局、菜单功能以及常用的快捷键。我对于书中关于人机交互设计的讨论特别感兴趣，它解释了如何通过优化界面来降低操作难度，提高工作效率。它还对故障诊断和排除的常用方法进行了介绍，这对于在实际生产中遇到突发问题时非常有价值。 我特别喜欢书中关于人机界面的章节，它不仅仅是简单地介绍按钮的功能，更深入地探讨了如何设计更直观、更易于使用的界面，以减少操作员的失误，提高生产效率。它还对一些高级的操作技巧进行了阐述，例如如何利用宏程序来实现复杂的功能，以及如何对加工参数进行实时优化。这些内容让我觉得，这本书不仅仅停留在理论层面，而是真正地指导读者如何成为一个熟练的数控操作员。

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这本书，我拿在手里，沉甸甸的，感觉就像抓住了这个飞速发展的制造业心脏的跳动。我一直对机械加工和自动化技术有着浓厚的兴趣，但总觉得国内在这方面的一些深入的、系统性的讲解还不够。市面上能找到的资料，要么过于碎片化，要么太偏重理论而缺乏实践指导。所以，当我看到《现代数控系统》这个书名时，内心是充满期待的。这本书没有让我失望，它以一种非常宏观的视角，为我打开了数控技术的一扇窗。 我最欣赏的是它对整个数控技术发展历程的梳理。从最原始的机械式自动机床，到早期的穿孔纸带控制，再到如今集成了各种高级功能的智能数控系统，作者用一种引人入胜的方式，将这段波澜壮阔的技术演进史娓娓道来。我仿佛看到了那些伟大的工程师们，如何在技术的土壤中辛勤耕耘，一步步突破瓶颈，将机械的冰冷与电子的智慧完美融合。这种历史的纵深感，让我对数控技术有了更深刻的理解，也让我意识到，我们今天所享受的便利，是无数代人智慧与汗水的结晶。它不只是一堆枯燥的技术名词，而是一部充满智慧与创新的史诗。

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这本书在对数控系统硬件部分的阐述上，可以说是不遗余力。它详细介绍了各种核心部件，比如伺服驱动器、编码器、PLC以及各种传感器。我特别喜欢它关于伺服电机工作原理的讲解，图文并茂，将复杂的电气和机械原理用通俗易懂的语言解释清楚。我过去总觉得伺服系统是一个神秘的存在，但读完这部分，我豁然开朗。它对不同类型伺服电机的性能特点、选型依据也做了深入分析，这对于我未来在实际项目中选择合适的驱动系统非常有帮助。而且，它还提到了关于电磁兼容性和安全防护方面的知识，这在工业环境中至关重要，但往往容易被忽视。 书中对数控机床的整体结构，从床身、导轨到主轴和刀塔，都做了详尽的解析。我尤其对书中关于机床刚性和动态性能的讨论印象深刻。它解释了这些参数如何直接影响加工精度和效率，以及如何通过优化设计和材料来提升机床的整体性能。这种对细节的关注，让我看到了作者在专业上的严谨态度，也让我对数控机床的制造有了更深层次的认识。它不仅仅是简单的零件组装，而是一门精密的工程艺术。

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在技术更新和发展趋势方面，这本书也给了我很多启示。它提到了关于增材制造（3D打印）与数控加工的结合，以及这对未来制造业格局可能带来的影响。我一直对3D打印技术非常感兴趣，这本书将它与我熟悉的数控技术联系起来，让我看到了新的技术融合点。 它对未来数控系统在机器人集成、人工智能应用以及柔性制造方面的展望，让我对数控技术的发展方向有了更清晰的认识。它让我明白，技术的发展是永无止境的，只有不断学习和适应，才能跟上时代的步伐。这本书不仅仅是知识的传授，更是视野的拓展。

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