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页数:143

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出版时间:2007-6

价格:16.00元

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isbn号码:9787811145397

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• 数控技术
• 数控编程
• 数控设备
• CNC
• 机械制造
• 工业自动化
• 模具加工
• 车床编程
• 铣床编程
• 加工工艺

《精密制造中的先进控制系统：理论与实践》 内容简介： 本书深入探讨了现代精密制造领域中，先进控制系统设计的核心理论、关键技术与实际应用。随着工业4.0的浪潮席卷全球，对制造过程的精度、效率和柔性提出了前所未有的挑战。本书旨在为读者提供一个全面、深入的知识框架，以应对这些挑战，尤其侧重于那些超越传统PID控制范畴的复杂动态系统的管理。 第一部分：现代控制理论基础回顾与拓展 本部分首先回顾了经典控制理论中的核心概念，如传递函数、状态空间表示法、频率响应分析等，为后续高级内容的学习打下坚实的基础。随后，重点转向现代控制理论的核心——状态空间法。我们将详细阐述线性系统的能控性与能观测性判据，并引入李雅普诺夫稳定性理论，深入解析非线性系统的稳定性分析方法。特别地，本章引入了鲁棒控制理论的初步概念，讨论了模型不确定性对系统性能的影响，并介绍了H-无穷（$H_{infty}$）控制的基本思想，为处理实际工程中的扰动和模型误差做好铺垫。 第二部分：智能与自适应控制技术 在精密制造环境中，设备参数会随时间、温度、磨损等因素发生漂移，使得固定参数的控制器难以维持最佳性能。因此，本部分聚焦于使控制系统具备“学习”和“自我调整”能力的智能与自适应控制策略。 自适应控制： 我们将详细介绍两种主要的自适应策略——间接自适应（参数估计后设计控制器）和直接自适应（直接估计控制器参数）。重点分析了基于梯度下降、最小二乘法的参数辨识算法，以及如何结合MRAC（模型参考自适应控制）来确保系统的快速收敛和稳定性。 模糊逻辑控制（FLC）： 阐述了如何将专家的经验知识转化为模糊规则集，构建出无需精确数学模型的控制系统。书中通过多个实际案例，展示了模糊推理过程、隶属度函数的选择与调整，以及自适应模糊控制器的设计方法，特别适用于那些具有强非线性和交叉耦合特性的机床系统。 神经网络控制： 探讨了如何利用前馈神经网络和递归神经网络来逼近复杂的系统动态或控制器。我们将重点介绍反向传播算法（BP）在系统辨识中的应用，以及基于Lyapunov稳定性的神经网络控制器的设计，确保在线学习过程中的系统闭环稳定性。 第三部分：面向高性能的先进反馈设计 本部分是全书的技术核心，聚焦于当前工业界追求的超高精度和高动态响应的控制算法。 预测控制（MPC）： 详细剖析了模型预测控制的原理，包括在线优化问题（QP问题）的求解、滚动时域计算的实时性要求。本书侧重于如何将MPC应用于多变量耦合系统，讨论了约束条件的严格处理，以及在资源受限情况下，如何进行模型简化以满足实时计算的硬性要求。 滑模变结构控制（SMC）： 深入分析了SMC在抵抗外部干扰和参数变化方面的巨大优势。内容涵盖了滑模面的设计原则、切换函数的选择，以及针对高频切换带来的“抖振”现象，系统地介绍了二阶SMC和SMC与观测器结合的优化方法，以实现光滑的跟踪轨迹。 非线性控制基础与反馈线性化： 对于复杂的耦合非线性系统，本章介绍了反馈线性化的基本思想，通过坐标变换和输入变换，将非线性系统转化为线性系统进行控制设计。同时，本书也指出了反馈线性化的局限性（如对模型精确性的高度依赖），并引出了更具鲁棒性的输入-输出线性化方法。 第四部分：高精度运动控制与误差补偿 精密制造的核心在于对运动轨迹的精确复现和对系统误差的有效补偿。本部分将控制理论与实际的机电系统集成。 扰动观测与主动补偿技术： 重点介绍了广义预测控制（GPC）和扰动观测器（DOB）的设计与应用。DOB作为一种强大的工具，能够对未建模动态、摩擦力、外部负载变化等进行实时估计并进行前馈补偿，极大地提高了系统的抗干扰能力和轨迹跟踪精度。 摩擦建模与补偿： 详细分析了静摩擦、动摩擦、Stribeck效应、库仑摩擦等复杂摩擦模型的建立。针对这些非光滑特性，本书提出了基于修正的LuGre模型和自适应摩擦补偿策略，这是实现纳米级定位精度的关键技术之一。 误差源分析与集成补偿： 探讨了在实际系统中，如何从几何误差、驱动器误差、测量误差（如反向间隙）等多个维度对系统误差进行建模，并设计了多源误差的集成补偿框架，将这些补偿项与主反馈控制回路相结合，实现对系统整体性能的提升。 第五部分：面向高维与分布式系统的控制架构 现代大型制造单元往往涉及多个相互协作的子系统。本部分关注于如何构建高效、可靠的多轴或分布式控制架构。 多轴协调与耦合补偿： 针对并联机构、龙门式系统等，分析了运动学和动力学耦合带来的挑战。介绍了跨轴耦合补偿算法的设计，包括基于系统动力学模型的补偿和基于实验辨识的补偿方法。 分布式控制网络与实时通信： 简要讨论了高精度控制对实时数据传输的要求，涉及工业以太网（如EtherCAT、Powerlink）在保证低延迟和确定性同步性方面的作用，以及在分布式架构下如何维护全局系统的稳定性和一致性。 本书内容翔实，理论与实践紧密结合，适合于从事高端装备研发、自动化系统集成、精密机械设计及相关领域的工程师、科研人员以及高年级本科生和研究生作为专业参考教材或进阶读物。全书力求以清晰的逻辑和严谨的数学推导，揭示先进控制算法背后的设计哲学和工程实现的关键点。

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我是一位来自职业技术院校的老师，肩负着培养未来高技能人才的重任。在寻找合适的教材时，我特别注重内容的系统性和前瞻性。《数控设备与编程》无疑是近年来我见过的最优秀的一本教材。它的理论深度足够支撑硕士阶段的学习基础，同时其实操性又强到可以直接用于高年级学生的实训指导。书中对不同类型数控系统（如西门子、海德汉等）的编程风格差异进行了对比分析，这对于培养学生灵活适应不同工作环境的能力至关重要。特别是书中关于刀具路径的优化策略部分，探讨得非常深入，远超普通教材的“走马观花”。它教会学生如何从效率、精度和刀具寿命三个维度去权衡和决策，而不是简单地复制粘贴程序。这本书的引入，极大地提升了我校数控技术课程的教学质量，学生反馈积极，普遍认为学到了真本事。

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这本书的实用价值简直爆表，但我最想提的一点是它对新技术的包容性。在数控领域，技术迭代速度极快，很多教材更新速度跟不上。然而，《数控设备与编程》在讲解传统G代码的同时，花了不少篇幅介绍了基于CAD/CAM一体化的高级编程方法，特别是对五轴联动和复杂曲面加工的仿真验证流程进行了详细阐述。这对于我们这些需要应对高精度、异形零件加工的单位来说，简直是雪中送炭。我利用书中的思路，优化了我们车间里一个棘手的螺旋槽加工程序，成功地将单件加工时间缩短了15%，极大地提高了生产效率。这本书的作者显然是站在行业前沿的，他不仅传授了“过去式”的知识，更指明了“未来式”的发展方向，让我对行业的未来发展路径有了更清晰的认识。

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说实话，我买这本书的时候是抱着试试看的心态，因为我之前学的数控课程内容枯燥乏味，总觉得跟不上节奏。然而，《数控设备与编程》这本书完全颠覆了我的看法！它的排版设计非常人性化，大量的图表和流程图使得原本晦涩难懂的知识点变得易于消化。我尤其喜欢它在每一章末尾设置的“自测与思考”环节，强迫我去回顾和总结，而不是囫囵吞枣地翻过去。例如，关于后处理器的定制化讲解，我以前觉得是高不可攀的黑科技，但书里用简洁的逻辑把它拆解开来，让我明白即便是复杂的后处理，也是由一系列可控的规则构成的。读完这本书，我感觉自己对数控编程的恐惧感消失了，取而代之的是一种掌控感。它让我觉得，数控技术并没有那么遥远和高深莫测，只要方法得当，任何人都可以掌握这门硬核技术。

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作为一名资深机械工程师，我手里关于数控的书籍不下十本，但大多都停留在介绍性层面，真正能深入到工艺优化和故障诊断的书籍凤毛麟角。《数控设备与编程》这本书给我带来的惊喜是，它居然能把数控加工的“灵魂”——算法和运动控制逻辑讲得如此透彻。它没有过多地纠缠于某个特定品牌机床的细枝末节，而是聚焦于数控技术的核心原理。书中对插补算法的推导和分析，我看了好几遍才完全理解其中的精妙之处，这对于优化复杂曲面加工的效率至关重要。更难能可贵的是，作者在探讨编程技巧时，经常会提示潜在的误差源和如何通过编程手段规避这些问题，这体现了作者深厚的实践功底。这本书的深度远超预期，它不仅教会了我“怎么做”，更让我明白了“为什么这么做”。对于希望从“操作员”跃升为“工艺专家”的人来说，这本书是不可多得的宝典。

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这本《数控设备与编程》的书简直是为我量身定做的！我一直对数控技术充满好奇，但市面上的教材要么过于理论化，要么内容陈旧。《数控设备与编程》这本书的结构非常清晰，从最基础的数控机床结构原理讲起，循序渐进地深入到各种编程指令和G代码的应用。我特别欣赏作者在讲解复杂概念时所采用的生动比喻，比如将坐标系比作一张巨大的地图，一下子就把抽象的几何概念具象化了。书中的案例也非常贴近实际生产需求，我跟着书上的步骤一步步模拟操作，发现自己对刀具补偿、后处理等关键环节的理解突飞猛进。尤其是关于FANUC系统的编程部分，讲得细致入微，即便是初学者也能很快上手。这本书不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的工程师在手把手地指导你，让我对未来从事精密加工行业充满了信心。我强烈推荐给所有想跨入数控技术领域的朋友们！

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