机电一体化综合实践指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘亚梅

出品人:

页数:142

译者:

出版时间:2005-1

价格:12.50元

装帧:

isbn号码:9787560245621

丛书系列:

图书标签:

• 机电一体化
• 综合实践
• 工程实践
• 实训
• 教学
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• 专业指导
• 实验
• 技能
• 高等教育

《智能制造系统集成与应用》 本书简介 本书深入探讨了智能制造时代背景下，机电系统与其他关键技术（如信息技术、人工智能、物联网）深度融合的复杂工程实践。它并非一本基础性的机电一体化教材，而是专注于更高层次的系统集成、数据驱动的优化控制以及面向未来工厂的数字化转型策略。 第一部分：现代工业系统架构与数字化孪生 本部分首先构建了现代复杂工业系统的宏观框架。我们不再局限于单一设备的机电耦合分析，而是着眼于整个生产线乃至车间的互联互通。 1. 工业通信协议的深度解析与选型： 详细对比了OPC UA、EtherCAT、TSN（时间敏感网络）等新一代工业以太网协议的实时性、安全性与互操作性。重点分析了如何在异构网络环境中实现高效、可靠的数据交换，包括跨厂商设备的语义互操作性构建方法。 2. 企业信息系统与运营技术（OT）的集成层： 探讨了如何利用中间件技术，如MQTT Broker和AMQP，构建从现场总线层到制造执行系统（MES）和企业资源规划（ERP）的桥梁。强调了数据模型标准化（如ISA-95模型）在信息流顺畅中的核心作用。 3. 数字化孪生（Digital Twin）的构建理论与实践： 阐述了如何将物理实体（如生产线、机器人工作站）通过高保真模型在虚拟空间中进行映射。内容涵盖： 模型层次结构： 从几何模型、物理模型（有限元分析-FEA）到行为模型的构建流程。 实时数据绑定： 使用时间序列数据库和数据清洗技术，确保虚拟模型与物理世界状态的同步精度。 孪生体的应用场景： 侧重于预测性维护、工艺参数的虚拟调试（Virtual Commissioning）以及供应链的模拟优化。 第二部分：面向高复杂度系统的先进控制策略 本章超越了传统的PID控制范畴，聚焦于处理非线性、多变量、强耦合的现代制造难题。 1. 模型预测控制（MPC）在过程优化中的应用： 详细讲解了MPC的核心算法，包括如何处理系统约束条件（如能耗限制、安全阈值）并进行滚动时域优化。案例分析将集中在连续性工艺（如化工、冶金）和离散制造中的柔性调度问题。 2. 自适应与鲁棒控制理论： 针对制造环境变化快、负载不确定的特点，深入探讨了基于Lyapunov函数的自适应律设计，以及如何利用H-无穷范（H-infinity）设计来抵抗模型不确定性和外部干扰。 3. 基于强化学习（RL）的控制策略探索： 介绍RL在寻找最优控制策略方面的潜力。讨论了如何将物理系统转化为马尔可夫决策过程（MDP），以及在仿真环境中训练DQN或A2C算法，并安全地将其迁移到实际生产环境中进行试运行的挑战与方法。 第三部分：工业物联网（IIoT）与边缘计算 本部分聚焦于数据采集、处理和安全防护的技术前沿。 1. IIoT架构与传感器融合： 分析了低功耗广域网络（LPWAN）在资产追踪中的应用，以及高频次数据采集所需的有线与无线混合网络设计。重点阐述了多传感器数据（如振动、温度、视觉）的卡尔曼滤波融合技术，以提高状态估计的准确性。 2. 边缘智能（Edge AI）的部署与优化： 讨论了为何需要将AI推理从云端下沉至边缘设备。内容包括： 轻量化模型设计： 如何使用知识蒸馏和模型剪枝技术，将大型深度学习模型适配到资源受限的PLC或工业PC上。 实时故障诊断： 利用边缘计算进行本地的异常检测和快速响应，确保低延迟决策。 3. 工业网络安全基础与实践： 从系统集成的角度审视安全问题。讲解了IEC 62443标准框架，侧重于纵向（L2到L5）和横向（设备到设备）的安全域划分、访问控制列表（ACL）的配置，以及对工业控制系统（ICS）特有漏洞的防御措施。 第四部分：柔性制造与系统集成项目管理 本书的实践导向部分，强调在实际工程中管理复杂集成项目的能力。 1. 面向重构的模块化设计（Plug and Produce）： 介绍如何采用基于服务的架构（SOA）和软件定义控制（SDC）理念，设计高度解耦的制造单元。探讨了如何通过统一的接口描述语言（如ROS-Industrial或特定厂商的接口标准）实现设备的即插即用能力，以支持快速的产品线切换。 2. 系统验证、确认与调试（V&V）： 详细描述了从设计阶段的仿真验证、工厂接受测试（FAT）到现场启动（SAT）的全过程质量控制。重点是建立系统的集成测试用例，特别关注跨协议和跨域的功能安全测试。 3. 面向生命周期的系统维护与升级： 讨论了如何利用历史运行数据和数字孪生模型，规划系统的远程诊断、固件空中下载（OTA）更新策略，以及在不影响生产的前提下进行硬件和软件版本迭代的技术路线图。 本书适合具有一定机电一体化基础知识的研究生、高级工程师、系统集成项目经理以及致力于工业自动化和智能工厂建设的技术人员阅读。它提供的知识是关于“如何将分散的智能模块整合成高效、安全、可扩展的复杂工业系统”的工程哲学与技术路径。

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让我感到有些遗憾的是，在涉及到最新一代的工业物联网（IIoT）和云端数据采集集成方面的内容略显单薄。虽然它对传统的可编程逻辑控制器（PLC）和人机界面（HMI）的底层通信协议讲解得非常透彻，例如Modbus TCP/IP的应用细节，但对于当前制造业升级转型的热点，如OPC UA的应用场景，以及如何将采集到的实时数据无缝对接至云平台进行大数据分析的架构设计，着墨不多。我期待能看到一些关于边缘计算在机电系统中的初步尝试或者架构参考，毕竟现代的自动化系统越来越强调跨域的集成和远程运维能力。如果能在附录中增加一些关于Python在数据预处理和模型部署中的应用示例，那就更完美了。总的来说，它是一本巩固基础的绝佳教材，但在面向未来的前沿技术融合上，似乎还有进一步拓展的空间，期待后续版本能有所侧重。

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这本书的配套资源和售后服务做得相当到位，这是我很少在一本技术书籍上体验到的。首先，随书附带的光盘中包含了所有示例代码的完整工程文件，而且这些文件是按照不同版本和不同硬件平台进行了清晰的分类和标注，省去了读者自己重新搭建开发环境的巨大麻烦。更值得称赞的是，出版方建立了一个专门的技术交流论坛，并且定期有编辑或特约工程师在线答疑。我曾就书中一个关于伺服系统刚性设置的参数问题发帖求助，没想到不到24小时就得到了一个非常详细且附带修正后的代码片段的回复，这种高效的互动机制极大地增强了读者的学习信心。此外，扫描书中特定页码旁的二维码，可以直接链接到作者更新的勘误表和补充说明视频，确保读者获取的信息始终是最前沿和最准确的。这种“书本+数字资源+社区支持”的立体化学习模式，真正体现了对读者学习旅程的长期承诺。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，硬壳精装，手感沉甸甸的，一看就知道是经过精心打磨的作品。我尤其欣赏它封面那种低调的奢华感，深邃的蓝色背景上，用烫金工艺勾勒出一些抽象的机械线条，透露出一种专业与严谨的气息。内页纸张的质感也相当出色，光滑细腻，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。排版布局非常考究，字体大小适中，段落间距和行距都把握得恰到好处，使得大段文字的阅读体验非常舒适。章节标题和子标题的区分度很高，用不同的字重和颜色巧妙地区分，让人在快速浏览目录时就能迅速锁定感兴趣的部分。书脊的粘合工艺也十分扎实，可以完全平摊开来，这对于需要对照图表或者进行笔记记录的读者来说，简直是福音。从这本书的物理形态上，就能感受到出版方在细节上倾注的心血，这无疑提升了作为一本工具书的价值感，让它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件值得收藏的工艺品。这本书的整体视觉呈现，传递出一种对知识的敬畏和对阅读体验的尊重。

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我花了整整一个下午来钻研其中关于步进电机驱动与控制的那几个章节，不得不说，作者在理论深度和工程实践的结合点上找到了一个非常微妙的平衡。他没有停留在教科书上那些过于抽象的数学模型推导，而是迅速将概念落地到实际的硬件选型和编程逻辑上。比如，在讲解PID控制器的参数整定那一节，作者没有直接给出万能公式，而是设计了一个非常贴近工业现场的案例——如何应对负载波动带来的超调问题，并详细对比了Ziegler-Nichols法和人工整定的优劣。书中配有的仿真流程图和实际示波器截图，简直是神来之笔，让人能清晰地看到理论上的变化在物理世界中是如何映射的。尤其是涉及到传感器信号调理的部分，对噪声抑制的几种主流滤波器进行了深入的剖析，这些都是我在其他资料中很少能找到如此细致对比的。这本书的优势在于，它假设读者已经具备一定的基础，然后直接带你进入“解决问题”的阶段，非常适合那些希望快速将知识转化为生产力的工程师。

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这本书的叙事风格非常具有个人特色，不同于传统教材的平铺直叙，它更像是一位经验丰富的前辈在带着你进行一次漫长的项目攻关。行文夹杂着一些幽默的“过来人”的忠告，比如在提到某个特定型号的PLC编程时，会不经意地提到“当年我们团队就是在这个细节上浪费了三天时间，所以请务必注意这里的时序逻辑”。这种近乎对话式的写作方式，极大地拉近了读者与作者之间的距离，让枯燥的技术学习过程变得生动有趣。在讲解复杂算法时，作者运用了大量的比喻，将抽象的流程图具象化为流水线上的操作，使得理解门槛大大降低。更让我惊喜的是，书中穿插了许多“案例剖析”的小栏目，这些案例显然来源于真实的工业项目，充满了真实世界的复杂性和妥协性，远比理论书上的完美案例要来得实在和有启发性。这种‘讲故事’的方式，让知识的记忆点也变得更加牢固。

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