Essentials of Mechatronics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:John Billingsley

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2006-6-5

价格:USD 115.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471723417

丛书系列:

图书标签:

Mechatronics
Robotics
Automation
Engineering
Mechanical Engineering
Electrical Engineering
Control Systems
Sensors
Actuators
Modeling

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具体描述

Learn how to study, analyze, select, and design a successful mechatronic product

This innovative, cutting-edge publication presents the essential nature of mechatronics, a field at the crossroads of information technology and mechanical and electrical engineering. Readers learn how to blend mechanisms, electronics, sensors, control strategies, and software into a functional design. Given the breadth that the field of mechatronics draws upon, this publication provides a critical service to readers by paring down the topics to the most essential ones.

A common thread throughout the publication is tailoring performance to the actual needs of the user, rather than designing "by the book." Practical methods clarify engineering trade-offs needed to design and manufacture competitive state-of-the-art products and systems.

Key features include:

* Easy-to-construct set of laboratory experiments to give readers practice in controlling difficult systems using discrete-time algorithms

* Essentials of control theory, concentrating on state-space and easily constructed simulations in JavaScript, including typical mechatronic systems with gross nonlinearities where linear methods give the "wrong answer"

* Hot topics that include advances in the automotive, multimedia, robotics, defense, medical, and consumer industries

* Author-provided Web site at www.EssMech.com offers additional resources, including videos, dynamic simulation examples, software tools, and downloads

There are hundreds of choices involved in all but the simplest of mechatronic design tasks. Using this publication as a reference, electrical, mechanical, and computer designers and engineers can find the most efficient, cost-effective methods to transform their goals into successful commercial products. With its use of laboratory experiments, this publication is also recommended as a graduate-level textbook.

Author Web site located at www.EssMech.com provides in-depth support material that includes links to simulations for modeling dynamic systems with real-time interactions, image processing examples, and 3D robot modeling software, enabling readers to "construct" and manipulate their own mechanism as well as other useful links.

先进制造系统：理论与实践内容提要《先进制造系统：理论与实践》是一本全面深入探讨现代制造领域核心概念、技术与前沿应用的权威著作。本书旨在为工程技术人员、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个结构严谨、内容详实的学习框架，使其能够深刻理解如何设计、分析、优化和实施高度集成化、柔性化和智能化的制造系统。本书的叙事逻辑清晰，从制造系统的基本构成要素出发，逐步深入到复杂的系统集成、数据驱动的决策制定以及面向工业4.0的未来趋势。全书内容涵盖了从制造系统建模与仿真的基础理论，到自动化生产线设计与控制的工程实践，再到企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）等信息层面的深度融合。第一部分：制造系统的基础与建模本部分奠定了理解现代制造系统的理论基石。首先，我们详细剖析了制造系统的分类、结构与功能，区分了离散制造、流程制造以及混合制造的特点与挑战。重点阐述了系统集成化的必要性，强调了物理层、控制层和信息层之间的无缝连接是高效能系统的先决条件。核心内容聚焦于系统建模与性能分析。我们引入了面向性能评估的分析工具，包括排队论（Queuing Theory）在缓冲器优化中的应用，以及马尔可夫链（Markov Chains）在系统状态转移分析中的作用。特别地，本书详尽介绍了离散事件仿真（Discrete Event Simulation, DES）技术。读者将学习如何利用先进的仿真软件平台，构建高保真度的数字孪生模型，对生产布局、资源分配和调度策略进行“假设情景分析”（What-If Scenarios），从而在实际投入资源之前，验证系统的可行性与鲁棒性。仿真方法的讲解不仅限于理论，更结合了实际的瓶颈识别（Bottleneck Identification）和吞吐量优化案例。第二部分：自动化与过程控制本部分是连接物理世界与逻辑控制的桥梁。我们深入探讨了先进自动化技术在制造流程中的部署。这包括了对可编程逻辑控制器（PLC）的编程范式、工业机器人学的基本原理，以及伺服驱动与运动控制的精确实现。不同于仅仅罗列设备的功能，本书强调了系统级协调的重要性，例如如何设计高效的同步与互锁机制来确保操作安全与流程顺畅。在过程控制方面，我们详尽阐述了经典PID控制的工程应用与局限性，并引入了先进过程控制（APC）技术，如模型预测控制（MPC）。APC的应用重点在于处理多变量耦合、约束优化等复杂挑战，特别是在连续流程制造中实现高精度质量控制。此外，机器视觉（Machine Vision）作为实现非接触式检测与定位的关键技术，其算法原理、硬件选型以及与生产线的集成方法也得到了详尽的论述。第三部分：柔性化与智能制造核心进入第三部分，本书转向现代制造的核心驱动力——柔性化与智能化。柔性制造系统（FMS）的设计哲学被深入剖析，包括单元化制造（Cellular Manufacturing）的布局优化、工件/工具的自动导引车（AGV/AMR）的路径规划与调度策略。我们探讨了如何通过可重构性（Reconfigurability）设计，使生产线能够在快速适应产品变化的同时，保持高效率。智能化制造的核心在于数据驱动的决策。本部分详细介绍了制造执行系统（MES）在车间层面的关键功能，包括订单管理、生产调度、设备状态监控（OEE分析）和质量追溯。更进一步，本书引领读者进入工业物联网（IIoT）的范畴。我们讨论了传感器技术、边缘计算（Edge Computing）在实时数据采集与预处理中的角色，以及云计算平台如何支撑大数据分析用于预测性维护（Predictive Maintenance, PdM）和质量预测。人工智能与机器学习在制造中的应用是本部分的重中之重。我们探讨了如何利用历史运行数据训练模型，以实现设备故障的早期预警，优化刀具寿命，乃至自动化地调整工艺参数以确保最佳产品质量。这些技术的应用被置于数字孪生（Digital Twin）的宏大框架下进行讨论，展示了如何通过虚拟模型实时映射、诊断和优化物理实体。第四部分：系统集成与供应链协同制造系统并非孤立存在，它必须嵌入到更广阔的供应链与企业管理体系中。本部分聚焦于集成化管理。我们分析了企业资源规划（ERP）系统如何为制造系统提供宏观需求和物料计划。重点阐述了制造资源计划（MRP II）与车间控制层之间的信息流和物料流的协同机制。在供应链管理（SCM）层面，本书讨论了如何利用制造系统的实时数据，实现需求拉动（Pull System），减少牛鞭效应，并提高端到端供应链的响应速度和韧性。最后，本书探讨了面向服务的架构（SOA）和开放平台通信（OPC UA）等工业通信标准，这些是实现异构设备和不同软件平台之间可靠、安全通信的基石。我们强调，一个成功的先进制造系统是技术、流程和人员管理的复杂集成体。本书特点：深度与广度兼顾：既有对底层控制原理的精细剖析，又不失对上层信息系统集成的宏观视野。实践导向：每一章节都辅以丰富的工程案例和应用实例，帮助读者将理论转化为解决实际问题的能力。前瞻性视角：紧密追踪工业4.0、智能工厂和可持续制造的最新发展，确保内容的前沿性。《先进制造系统：理论与实践》是致力于推动制造业转型升级的专业人士不可或缺的参考手册。