化工过程控制工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王骥程

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:1991-5-1

价格:35.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502508784

丛书系列:

图书标签:

• 化工过程控制
• 过程控制
• 化工工程
• 自动化
• 控制工程
• 工业自动化
• PID控制
• 动态过程
• 系统辨识
• 模型预测控制

数字化转型背景下的先进制造技术：理论、实践与未来趋势 本书聚焦于当前全球工业界面临的深刻变革——数字化转型，并深入剖析了支撑这一转型的核心技术群落及其在先进制造领域的具体应用与未来发展方向。本书旨在为工程技术人员、企业管理者、科研工作者以及相关专业的高年级学生提供一个全面、系统且具有前瞻性的知识框架。 --- 第一部分：数字化转型的宏观视野与基础框架 第一章：全球制造业的范式转移与工业4.0的内涵界定 本章首先回顾了历次工业革命对全球经济结构的重塑作用，重点阐述了以信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）、云计算/边缘计算为核心驱动力的第四次工业革命（工业4.0）的本质特征。我们将详细分析数字化转型不仅仅是信息技术的简单叠加，而是一场涉及商业模式、生产组织方式、供应链协同乃至人才结构的系统性重构。本章将对比分析不同国家和地区在推进数字化战略上的主要差异与侧重点，并探讨数字化转型对传统工业体系（如流程工业、离散制造）带来的冲击与机遇。 第二章：数据基础设施与工业大数据架构 数字化转型的基石是数据。本章将详细介绍构建面向制造环境的工业数据基础设施的必要性与技术路径。内容涵盖： 1. 传感器技术与边缘数据采集： 探讨高精度、高频次、多模态传感器（如声学、振动、化学传感阵列）在产线上的部署策略，以及如何通过边缘计算设备对海量原始数据进行预处理、清洗和实时反馈。 2. 工业网络与通信协议： 深入分析Time-Sensitive Networking (TSN)、5G/6G在低延迟、高可靠性工业通信中的应用，以及OPC UA、MQTT等工业协议的互操作性挑战与解决方案。 3. 工业数据湖与云边协同架构： 论述如何设计兼顾实时性（边缘）与分析深度（云端）的工业数据存储与管理架构，包括数据治理、元数据管理和数据安全标准。 第三章：信息物理系统（CPS）的建模与仿真 CPS是实现智能制造的核心技术载体。本章侧重于CPS的理论建模方法。我们将介绍： 多领域系统建模： 采用统一的建模语言（如SysML）对物理实体、计算模块和通信网络进行集成建模。 数字孪生（Digital Twin）的生命周期管理： 从概念设计、虚拟调试到运行优化和预测性维护，详细阐述数字孪生模型在不同阶段的数据驱动更新机制和关键技术（如同步算法、模型保真度评估）。 虚拟调试与闭环验证： 如何利用高保真仿真环境对控制逻辑、操作流程进行先验测试，以降低实际部署风险。 --- 第二部分：支撑先进制造的核心使能技术 第四章：工业人工智能与机器学习应用 本章深入探讨如何将前沿人工智能技术应用于解决复杂的制造难题。 1. 质量智能检测（AI-Powered Inspection）： 运用深度学习（CNN, Transformer）技术进行高精度缺陷识别、尺寸测量和工艺参数异常预警。讨论小样本学习（Few-Shot Learning）在产线快速迭代中的应用。 2. 过程优化与强化学习（RL）： 探讨RL在复杂、非线性、动态变化系统（如反应器优化、机器人路径规划）中的应用潜力，包括安全约束下的策略学习与离线评估方法。 3. 可解释性AI（XAI）在工业决策中的角色： 解决“黑箱”问题，确保AI决策过程对操作人员是透明和可信赖的，尤其在安全关键环节。 第五章：先进机器人学与人机协作 本章关注于下一代自动化系统的发展趋势——柔性、智能和协作。 基于视觉和力控的敏捷操作： 详细介绍3D视觉引导、力/力矩传感器融合技术在复杂装配、打磨等非结构化任务中的实现。 安全人机协作（Cobots）： 探讨人机交互的安全标准、空间共享、意图预测算法，以及如何设计直观的编程和示教界面。 自主移动机器人（AMR）与物流优化： 结合SLAM、路径规划与车队管理系统，实现车间内部物料流的动态调度。 第六章：增材制造（AM）的技术集成与质量控制 本章探讨增材制造如何与传统制造流程深度融合，实现定制化与快速迭代。 多材料与多物理场建模： 针对金属/高分子3D打印过程中的热应力、残余变形、微观结构演化进行多尺度仿真。 过程监控与反馈闭环： 利用原位（In-situ）传感技术（如红外热成像、光谱分析）实时监控熔池状态，并反馈调整激光功率或扫描速度，确保零件质量。 数据驱动的工艺参数优化： 如何利用历史打印数据和性能测试结果，建立预测模型来指导新材料或新结构的工艺参数生成。 --- 第三部分：集成化与未来展望 第七章：柔性化与模块化生产系统的设计 本章阐述如何构建能够快速响应市场需求变化的制造系统。 模块化设备与接口标准： 介绍基于开放标准（如ISA-88/95）的设备接口和功能模块封装，实现“即插即用”的生产线重构。 动态调度与资源分配： 运用先进的调度算法（如混合整数规划、启发式算法）实时应对订单变更、设备故障，实现全局最优资源分配。 供应链的数字化协同： 从企业内部的MES/ERP集成，延伸至跨企业的供应链信息共享平台（基于区块链/分布式账本技术的应用探讨）。 第八章：网络安全与可信计算在工业环境中的挑战 随着OT（操作技术）和IT的融合，工业控制系统的安全风险急剧增加。本章将详细分析： 工业控制系统（ICS）的脆弱性分析： 针对SCADA、PLC、DCS系统的特定攻击面进行剖析。 零信任架构在OT环境的实施： 探讨如何为工业网络实施细粒度的访问控制和持续验证。 安全合规性与事件响应： 介绍国际工业安全标准（如IEC 62443）的要求，并构建系统的安全事件检测与快速恢复流程。 第九章：可持续制造与绿色技术的前沿探索 本书的最后一部分将目光投向制造系统的环境责任与可持续发展。 能源效率的数字化优化： 如何通过实时能耗监测、设备健康状态分析，优化生产计划以最小化能源浪费。 循环经济与产品全生命周期管理（PLM）： 利用数字技术追踪材料使用、产品使用阶段的能耗，并指导产品回收与再制造设计。 面向未来的技术展望： 总结量子计算、生物制造等颠覆性技术可能对先进制造带来的长期影响。 本书特色： 本书强调理论基础与工程实践的紧密结合，穿插了大量的行业案例分析和实际算法实现思路，力求内容兼具深度、广度和前瞻性。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像许多技术书籍那样冷冰冰地陈述事实，反而带有一种老派工程师的务实和经验总结的味道。阅读过程中，我常常能感受到作者在字里行间流露出的那种“我当年就是这么踩坑过来的”的诚恳态度。最让我受益匪浅的是，书中在讲解一些经典控制算法时，总会穿插一些关于“工程实践中的陷阱”的讨论。比如，在谈到时滞补偿时，作者不仅介绍了史密斯预估器（Smith Predictor）的理论模型，还花了大篇幅讨论了当系统模型不准确或存在非线性时，如何通过调整预估器的参数来避免引入更大的振荡。这种近乎“防坑指南”的附加信息，对于实际操作人员来说是无价之宝。它教会我的不仅仅是如何设计一个控制器，更是如何以一种批判性的、对风险保持警惕的态度去部署和维护自动化系统，这是一种课堂上学不到的“软技能”。

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从排版和装帧上看，这本书也体现出极高的专业水准。装帧坚固耐用，纸张的选择也十分考究，即使在实验室或车间等环境下频繁翻阅，也不会轻易磨损。字体大小和行间距的安排恰到好处，长篇的理论推导部分看起来丝毫没有拥挤感，阅读体验非常舒适。此外，书中对专业术语的标注和索引系统的建立做得非常完善，当你查阅某个特定的控制算法或仪表名称时，可以迅速定位到相关定义和应用章节，这在需要快速查找资料时显得尤为重要。总而言之，这是一本在细节上都力求完美的工业技术书籍，它不仅内容扎实，而且在作为一本工具书的使用友好度上也达到了顶级水平，让人愿意长期保留并时常翻阅，而不是读完一遍就束之高阁。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，它似乎涵盖了从基础的传感器原理到尖端模型预测控制（MPC）的几乎所有重要议题。我特别欣赏作者在内容组织上的“螺旋上升”结构。初级章节对质量流量控制、压力平衡等基础回路进行了扎实的讲解，使用的语言非常严谨但又不失温度。然而，随着章节的深入，它并没有止步于传统的过程控制，而是迅速将讨论提升到了系统辨识、数据驱动优化的高度。例如，在讨论到高级控制策略时，作者非常巧妙地引用了几个不同行业的实际案例——从石油精炼的塔控制到精细化工的反应器温度跟踪——这使得原本抽象的控制理论瞬间落地生根。这种从宏观理论框架到具体应用细节的无缝衔接，使得这本书既适合作为一本严谨的专业教材，也适合作为一线工程师进行知识更新和拓展的参考手册。它体现了一种深厚的行业洞察力，明白一个优秀的控制工程师需要具备的知识光谱是多么的宽泛。

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这本书的习题和案例分析部分设计得极具挑战性和启发性。很多教材的习题只是对公式的简单套用，但这本则不同，它的每一个案例都构建了一个贴近真实工业场景的复杂问题。例如，其中一个关于多变量控制的案例，要求读者设计一个能同时优化反应收率和能耗的控制方案，这需要综合运用反馈控制、解耦技术以及对经济指标的量化分析。更重要的是，书中提供了详细的解题思路和最终结果的分析，而不是简单给出一个答案。这种“引导式”的学习模式，迫使读者必须深入理解背后的物理和化学原理，才能找到合理的控制策略。这对我进行项目设计思维的培养起到了关键作用，让我学会了如何将复杂的控制目标拆解成可执行的、可验证的控制回路，极大地提升了我的解决实际工程问题的信心和能力。

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这本书的插图和图表制作得极为精良，简直就是一本视觉教科书。对于初学者来说，那些复杂的流程图和设备剖面图，往往是理解理论难点的第一道坎。但在这本书里，每一个关键概念都配有清晰、细致的示意图。举个例子，在讨论到PID控制器的饱和与抗积分饱和问题时，作者没有停留在枯燥的数学公式推导上，而是通过一个动态变化的流程图，直观地展示了当控制阀全开（或全关）时，积分项如何像“失控的野马”一样积累误差，直到系统恢复正常才猛然释放。这种图文并茂的处理方式，极大地降低了理解的门槛，甚至让我这个对传统教材有些畏惧的人，也能轻松地抓住核心要点。更值得称赞的是，书中对不同类型仪表的工作原理，如差压变送器、热电偶等，其内部结构和信号转换过程，都用剖面图进行了三维化的展示，这比单纯的文字描述要有效得多。可以说，光是这些高质量的视觉辅助材料，就已经值回票价了，它让“看不见”的化工过程变得栩栩如生。

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