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出版者:浙江大學齣版社

作者:黃進

出品人:

頁數:260

译者:

出版時間:2004-3

價格:25.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787308035491

叢書系列:

圖書標籤:

• 電氣工程
• 計算機控製
• 電力電子技術
• 自動化
• 嵌入式係統
• 電機控製
• 可編程控製器
• 工業控製
• 傳感器技術
• 智能電網

精密製造與自動化係統集成 書籍定位： 本書深入探討現代精密製造領域中自動化係統的設計、實施與優化，重點關注機電一體化、工業機器人應用、先進傳感技術在生産過程中的集成，以及如何利用係統工程的原理構建高效、靈活的智能製造單元。 第一部分：現代精密製造的基礎與趨勢 第一章：精密製造的內涵與技術演進 本章首先界定精密製造的核心特徵，包括對尺寸精度、形位公差和錶麵粗糙度的極緻追求。隨後，追溯其技術發展脈絡，從傳統的機械加工到數控（NC）技術的發展，再到當前以增材製造（3D打印）和微納加工為代錶的前沿技術。重點分析瞭精度保障體係的構成要素，包括高精度機床結構設計、先進熱學與振動控製、以及環境誤差補償技術。探討瞭在航空航天、高端醫療器械和微電子行業中對“超精密”加工的需求與挑戰。 第二章：材料科學在精密製造中的應用 精密製造對材料性能提齣瞭更高要求。本章詳細介紹瞭幾類關鍵材料的特性及其在精密加工中的錶現，包括高強度低密度閤金（如鈦閤金、鎳基高溫閤金）的切削加工難題，以及新型復閤材料（如碳縴維增強樹脂基體復閤材料）的成型與連接技術。此外，深入講解瞭先進錶麵工程技術，如PVD/CVD薄膜沉積、離子注入等，如何改善工件的耐磨性、抗腐蝕性和錶麵功能性。 第三部分：自動化係統集成與控製架構 第三章：機電一體化係統的設計原理 本章是理解現代自動化係統的基石。詳細闡述瞭機電一體化係統的基本構成要素，包括高性能執行器（如伺服電機、壓電驅動器）、精密傳感器和控製器件。重點分析瞭反饋控製迴路的設計，區分瞭串聯、並聯和混閤式控製結構。通過案例分析，展示如何通過優化機電耦閤設計來提高係統的響應速度和剛度。 第四章：工業機器人與運動規劃 本章專注於工業機器人在精密裝配、焊接和檢測中的應用。係統介紹瞭多自由度機械臂的運動學與動力學建模，包括正運動學和逆運動學求解。探討瞭笛卡爾坐標係、關節坐標係及世界坐標係之間的坐標變換。深入講解瞭軌跡規劃算法，如點到點（PTP）運動和連續路徑插補，並討論瞭在高速運動中如何實現平滑的加減速麯綫（如S麯綫、梯形麯綫）以避免衝擊和振動。 第五章：分布式控製網絡與數據交換標準 現代工廠的自動化設備不再是孤立的，而是通過網絡互聯。本章對比瞭現場總綫技術（如CANopen, EtherCAT, Profibus）的特點、實時性和帶寬差異。重點闡述瞭基於工業以太網的架構演進，以及OPC UA等開放式數據交換標準在實現異構係統互操作性中的作用。討論瞭網絡延遲和同步性對精密運動控製的影響及應對策略。 第三部分：先進感知與質量保證 第六章：高精度傳感器的原理與應用 精密控製依賴於準確的反饋信息。本章詳細介紹瞭用於位移、速度和力的測量技術。內容包括激光乾涉儀在長度標準傳遞中的應用、電渦流傳感器在非接觸式位移測量中的優勢、高分辨率編碼器的工作原理。特彆關注瞭機器視覺在産品缺陷檢測和高精度定位中的集成方法，包括2D/3D視覺的標定技術。 第七章：過程監測與實時診斷 在精密加工過程中，實時監測是保障質量的關鍵。本章探討瞭工具磨損的在綫監測技術（如聲發射法、功率監測法），以及工件錶麵質量的在位檢測（In-situ Monitoring）。講解瞭如何利用多源數據融閤技術，建立基於狀態的維護（CBM）模型，提前預測設備故障或工藝漂移，從而減少不閤格品的産生。 第八章：測量係統分析與誤差溯源 質量保證的最終環節是對産品幾何量和錶麵特性的精確測量。本章詳細介紹瞭計量學基礎，包括誤差的分類（隨機誤差、係統誤差、偶然誤差）。係統講解瞭測量係統分析（MSA），包括重復性、再現性、綫性度和分辨率的評估方法（如GRR分析）。最後，闡述瞭如何建立完整的誤差溯源鏈，確保測量結果的有效性和國際互認性。 第四部分：智能製造與係統優化 第九章：製造執行係統（MES）在生産中的角色 本書將製造執行係統（MES）視為連接企業資源計劃（ERP）和車間控製層的關鍵橋梁。本章詳細描述瞭MES在生産調度、物料跟蹤、質量數據采集和設備綜閤效率（OEE）計算中的核心功能。分析瞭MES如何通過實時數據反饋，支持車間管理層快速決策，優化資源配置。 第十章：麵嚮製造的優化算法 本章關注如何利用先進的數學工具優化製造流程。涵蓋瞭參數優化方法，如響應麵法（RSM）和遺傳算法（GA）在確定最佳加工參數組閤中的應用。針對多目標優化問題，如在保證精度的前提下最大化生産效率，引入瞭帕纍托前沿的概念及其在實際排程中的應用。 第十一章：人機協作與安全工程 隨著自動化程度的提高，人與機器的交互越發重要。本章探討瞭新興的人機協作（Cobot）技術在柔性製造單元中的應用，強調瞭界麵設計的人因工程學原理。同時，重點分析瞭工業自動化係統的安全標準（如ISO 13849），包括安全迴路設計、互鎖機製和功能安全等級（SIL/PL）的確定，確保在高速精密操作下的工人安全。 總結與展望 本書旨在提供一個全麵而深入的視角，將精密製造所需的物理學、機械工程、電子工程和信息技術進行有效整閤，為從事高端裝備研發、自動化係統集成和智能工廠規劃的工程師和研究人員提供堅實的理論基礎和實用的工程指導。

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作為一個剛剛接觸工業自動化領域的新人，我原本以為這本名字裏帶著“計算機控製”的書籍會是我的啓濛讀物，至少能幫我建立起一個清晰的數字控製係統架構圖。我希望能看到詳細講解如何從傳感器采集信號，到A/D轉換，再到微處理器進行PID運算，最後通過D/A輸齣給執行器的完整流程。然而，這本書給我的感覺是，它在“電氣裝備”這個宏觀概念上花費瞭太多精力，而將“計算機控製”的細節處理得過於抽象和理論化。書中的插圖多是係統方框圖和邏輯流程圖，缺乏實際硬件接綫圖和代碼示例的支撐。例如，當它提到“實時操作係統”時，似乎默認讀者已經完全理解瞭中斷優先級管理和任務調度機製，但對於如何在一個實際的嵌入式係統中實現這些功能，它卻避而不談。這使得我對如何將書本知識轉化為實際操作産生瞭巨大的認知鴻溝。我花瞭很長時間試圖理解其中關於數據總綫通信的章節，但發現它更像是一本通信原理的復習材料，而不是針對特定工業現場總綫（如EtherCAT或Profinet）的深入解析。總而言之，對於想快速上手實踐的初學者而言，這本書的門檻顯得過高，或者說，它提供的“拐杖”不夠結實。

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我本想藉此書係統梳理一下不同類型電氣設備——從大型變壓器到中小型伺服係統——在數字化改造過程中，控製邏輯是如何映射和實現的。我希望看到的是一個從“設備層”到“係統集成層”的完整脈絡，瞭解不同層級的控製軟件如何協同工作，實現能量流和信息流的優化。遺憾的是，本書似乎將重點過於集中在瞭對單個電氣元件的內部控製迴路的解析上，比如對某個特定保護繼電器的動作邏輯進行瞭長篇纍牘的描述，而對於如何將這些離散的控製單元整閤成一個高效、可擴展的分布式控製係統（DCS或SCADA），著墨甚少。章節之間的邏輯跳躍性較大，似乎是不同作者或不同年代的資料拼湊而成，缺乏一個統一的、貫穿始終的係統設計哲學。例如，在分析完一個電機驅動器的控製算法後，下一章突然跳轉到高壓開關設備的介質選擇，這種跨度使得讀者很難建立起對整個“電氣裝備計算機控製”這個大體係的全局觀。這本書更像是零散的技術手冊閤集，而不是一部具有清晰架構的綜閤性專著。

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這本書的排版和術語使用，給我的閱讀體驗帶來瞭不小的挑戰。我注意到許多關鍵概念的定義前後不一緻，有些地方使用瞭非常陳舊的行業術語，這對於習慣瞭國際標準化命名的年輕工程師來說，造成瞭理解上的障礙。更令人睏惑的是，書中引用的參考資料和案例背景似乎比較陳舊，我嘗試去查找一些引用的標準和文獻，發現它們很多已經有瞭更新的版本或者被新的國際標準所取代。這讓我不禁懷疑，作者在撰寫和修訂過程中，是否充分跟進瞭電氣控製領域日新月異的發展步伐。例如，在討論人機交互界麵（HMI）的部分，書中描述的似乎仍然是早期的文本式或低分辨率圖形界麵，而完全沒有觸及當前主流的觸摸屏技術、雲端監控或移動設備接入的趨勢。作為一個需要將理論應用於現代化工廠改造項目的專業人士，我需要的是能夠直接對接當前主流工業軟件和硬件平颱的知識體係。這本書提供的知識結構，更像是為一套已經停産的、特定年代的設備量身定製的說明書，而非一本具有普遍指導意義的控製技術教材。

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這本厚重的工具書，光是翻開目錄就讓人望而生畏，簡直就是一本電工工程師的“武功秘籍”。我本來是衝著能找到一些關於電機驅動和電力電子設備中最新控製算法的乾貨纔買的，期望能讀到一些關於模糊控製、神經網絡在電力係統優化調度中的應用，或者至少是關於現代PLC編程和組態軟件之間深度集成的實戰案例。結果呢？書裏大量的篇幅似乎集中在一些非常基礎的電路原理和傳統的繼電保護概念上，對於我工作中經常接觸的、基於高速DSP或FPGA實現的實時控製係統，介紹得極其簡略。我花瞭整整一個下午，試圖從第三章找到關於永磁同步電機矢量控製的詳細數學推導和實驗驗證數據，但收獲甚微，更多的是對傳統三相橋式逆變器工作原理的反復闡述。這本書的深度和廣度似乎沒有聚焦在“計算機控製技術”這個現代化的標題上，更像是對上世紀末自動化控製理論的一次係統性梳理，對於追求前沿技術的讀者來說，它更像是一份詳盡的“往事迴顧”，而非“未來指南”。期待中的高頻開關技術、最新的功率半導體器件應用，以及如何利用軟件定義電力係統的章節，都像是蜻蜓點水，讓人意猶未盡。

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我購買這本書的初衷是想深入瞭解現代電力電子變流器中的數字控製策略，特彆是那些能夠提高係統動態性能和抗乾擾能力的先進算法。我關注的重點在於如何用有限的計算資源實現高性能的電流環和電壓環控製。我對書裏關於傳統PID控製的論述感到有些失望，這部分內容在任何一本入門級的控製工程教材中都能找到更直觀的解釋。我期待的是更具挑戰性的內容，比如模型預測控製（MPC）在電力係統中的應用，或者自適應控製在電機參數變化時的魯棒性設計。書中對這些前沿議題的處理方式，停留在“提及”的層麵，缺乏深入的數學推導和仿真驗證。例如，當提到如何處理PWM死區效應時，它隻給齣瞭一個簡單的補償公式，卻沒有深入探討在不同開關頻率和負載條件下，該補償方法的局限性以及如何通過更復雜的數字濾波或前饋控製來優化。整本書讀下來，感覺作者的知識體係停留在較為成熟的、基於經典控製理論的階段，對於當前以快速迭代和高度集成化為特徵的數字控製領域，覆蓋麵顯得有些不足，像是一份麵嚮過去而非麵嚮未來的參考資料。

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