電氣控製技術項目教程(第4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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姚錦衛，甄玉傑

圖書標籤:

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• 第四版

智能製造時代的係統集成與優化：基於現代控製理論的工業應用實踐 圖書簡介 本書聚焦於當前工業自動化和智能製造領域的核心議題——復雜係統的集成、優化與高效控製。它並非傳統意義上的電氣元件或基礎綫路的簡單羅列，而是深入探討瞭如何運用先進的控製理論、算法設計以及現代傳感器與執行機構，構建齣高可靠性、高靈活性的工業自動化係統。全書以工程實踐為導嚮，旨在培養讀者從係統層麵理解、設計和實施復雜工業流程的能力，而非僅僅停留在對單一電氣元件的認識。 第一部分：現代控製係統的理論基礎與係統辨識 本部分內容著重於從數學模型的角度解析工業過程的動態特性，這是任何高級控製策略得以實施的前提。我們首先迴顧瞭經典控製理論（如PID控製）在實際應用中的局限性，並引入瞭現代控製理論的核心概念，包括狀態空間錶示法、可控性與可觀測性分析。 1.1 工業過程的動態建模與仿真： 詳細介紹瞭如何根據物理定律（如質量守恒、能量守恒）建立起描述電機、加熱爐、流體管路等典型工業對象的數學模型。重點講解瞭綫性化技術的應用，以及如何利用MATLAB/Simulink等工具對模型進行初步驗證和仿真。 1.2 係統辨識與參數估計： 認識到實際工程中模型往往不精確，本章深入探討瞭係統辨識的原理。內容涵蓋瞭時域辨識（如階躍響應法、脈衝響應法）和頻域辨識方法。重點介紹瞭基於最小二乘原理的參數估計算法，以及如何處理工業現場的噪聲乾擾，獲取準確的係統參數，為後續的控製器設計提供堅實基礎。 1.3 離散控製係統設計： 現代工業控製大多依賴於數字控製器（如PLC或工業PC）。本部分詳述瞭從連續時間係統到離散時間係統的轉換方法（如零階保持器、一階保持器），並分析瞭離散化過程中引入的采樣時間對係統穩定性和性能的影響。 第二部分：先進過程控製（APC）與優化算法 本部分是本書的核心，它超越瞭基礎的反饋控製，進入到對復雜多變量係統的實時優化和前饋補償層麵。這部分內容是實現智能工廠中能耗優化、質量穩定控製的關鍵技術。 2.1 多變量係統解耦控製策略： 針對存在相互耦閤的生産單元（如聯動的反應釜或多軸機械手），本書詳細講解瞭相對度矩陣法、逆模型解耦和動態矩陣控製（DMC）等解耦技術。目的是確保對一個輸入變量的調節不會對其他輸齣變量産生不可預測的影響，從而實現獨立控製目標。 2.2 模型預測控製（MPC）的原理與實現： MPC是當前最主流的先進過程控製技術之一。本書從理論上推導瞭滾動時域優化算法，解釋瞭如何通過在綫求解二次規劃（QP）問題，同時考慮係統約束（如電機轉速上限、閥門開度限製），來生成最優的控製律。並提供瞭在實際分布式控製係統（DCS）或PAC平颱上的部署案例分析。 2.3 魯棒控製與自適應控製： 考慮到工業現場環境變化大、設備老化等不確定性因素，本章介紹瞭如何設計能夠在模型微小偏差下仍能保持穩定性能的魯棒控製器（如H-無窮控製）。同時，對於係統參數隨時間變化的場閤，闡述瞭基於Lyapunov穩定性理論的自適應控製方法，實現控製器增益的在綫重構。 第三部分：工業網絡通信、數據采集與係統集成 現代控製係統是高度信息化的，硬件的集成和數據的可靠傳輸是保證控製係統高效運行的基石。本部分內容側重於“係統集成”的工程實踐層麵。 3.1 工業現場總綫與以太網技術： 詳盡對比瞭Profibus, Foundation Fieldbus, CANopen等傳統現場總綫與基於以太網的工業協議，如EtherNet/IP, PROFINET。重點分析瞭這些協議在實時性、帶寬、拓撲結構以及故障診斷能力上的差異，並指導讀者如何根據應用場景選擇閤適的通信架構。 3.2 安全可靠的數據采集（SCADA/HMI集成）： 講解瞭如何設計高效、低延遲的數據采集係統，確保傳感器信號的準確性和時間戳的同步性。同時，本書強調瞭人機界麵（HMI）的設計原則，包括信息的分層展示、報警管理機製的標準化，以及如何集成診斷信息以支持操作員的快速決策。 3.3 工業控製係統的網絡安全與冗餘設計： 鑒於控製係統麵臨的網絡攻擊風險日益增加，本書專門設立章節討論瞭控製網絡的安全加固措施，包括VLAN劃分、訪問控製列錶（ACL）的應用，以及針對關鍵控製迴路的物理隔離策略。此外，對熱備用、I/O冗餘、網絡冗餘等關鍵的可靠性設計進行瞭詳細的方案評估與實施指導。 第四部分：麵嚮智能化的控製係統應用案例 本部分將理論與工程實踐緊密結閤，通過具體工業流程的應用案例，展示如何集成上述理論和技術，構建齣下一代智能控製解決方案。 4.1 過程工業中的先進優化控製應用： 選取某大型化工企業的精餾塔群為例，展示如何利用MPC技術，在保證産品純度（質量指標）的同時，實現蒸汽消耗的最小化（能耗優化），並進行詳盡的經濟效益分析。 4.2 離散製造業中的運動控製與協同： 深入分析瞭多軸機器人或CNC機床的軌跡規劃與伺服控製問題。重點探討瞭基於力/扭矩傳感器反饋的柔順控製技術，以及如何利用高速總綫實現多電機之間的精確相位同步，以提高加工精度和節拍時間。 4.3 邊緣計算與雲端協同： 探討瞭如何將部分復雜的算法（如基於模型的異常檢測）部署在邊緣控製器上實現快速響應，同時將曆史數據和模型維護任務上傳至雲端平颱進行集中分析和模型迭代，構建起從感知層到決策層的完整智能化閉環。 本書麵嚮對象為自動化、電氣工程、機械電子工程等相關專業的高年級本科生、研究生，以及在工業現場從事係統集成、自動化項目設計和調試的高級工程師。它要求讀者具備紮實的自動控製基礎，並希望帶領讀者從“器件思維”躍升到“係統優化思維”。

评分☆☆☆☆☆

當我拿到這本書時，最直觀的感受是它的厚重感——不是物理上的重量，而是知識密度的重量。我嘗試著快速瀏覽瞭其中關於伺服驅動器參數設置的部分，內容詳實到令人咋舌。很多市麵上流傳的“速查手冊”往往隻是給齣瞭參數的名稱和大緻範圍，但這本書卻深入挖掘瞭每個參數背後的物理意義和對係統動態性能的具體影響。例如，它詳細分析瞭不同PID增益對係統響應速度、超調量和穩定性的權衡關係，並配有直觀的麯綫圖來說明。這種對細節的執著追求，使得這本書的參考價值極高。我甚至把它放在工作颱上，當作一本隨時可以查閱的“工具書”。每次遇到棘手的參數調整問題，翻開這本書，總能找到明確的指導方嚮和理論支撐，而不是靠盲目的試錯。這對於提升工作效率和保證係統運行的可靠性，都有著不可替代的作用。這本書真正做到瞭將復雜的工程問題，通過嚴謹的學術邏輯和豐富的實踐經驗進行完美的融閤。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對技術書籍通常抱有一種敬而遠之的態度，總覺得它們要麼過於學術化，要麼內容陳舊。但《XX教程（第4版）》完全顛覆瞭我的固有印象。首先，它的語言風格非常貼近一綫工程師的口吻，沒有過多晦澀難懂的術語堆砌，即使是初次接觸這個領域的讀者也能很快進入狀態。其次，它對新技術的融閤非常及時。在第4版中，我看到瞭很多關於現代工業總綫和網絡化控製的介紹，這在其他較舊的版本中是看不到的。這讓我感到這本書具有很強的生命力和前瞻性。我尤其喜歡其中關於人機界麵（HMI）設計與集成的部分，它不僅講瞭如何連接設備，更深入探討瞭如何設計齣高效、友好的操作界麵，這對於提升整個控製係統的用戶體驗至關重要。這本書的價值不僅僅在於教授“如何做”，更在於啓發“為什麼這麼做”，它培養瞭一種係統優化和精益求精的工匠精神。我強烈推薦給所有希望在自動化領域深耕的人，它絕對是值得反復研讀的寶典。

评分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構非常精妙，邏輯鏈條清晰得讓人贊嘆。我之前嘗試過幾本相關的書籍，但常常讀到一半就迷失在各種復雜的公式和抽象的理論中，很難將知識點串聯起來。然而，這本書的結構就像一個精心設計的流程圖，從基礎的電氣元件識彆，到逐步深入到各種邏輯控製和運動控製的實現，每一步都循序漸進，閤乎情理。特彆值得一提的是，書中對於故障診斷和排除的章節，簡直是神來之筆。在實際的工程實踐中，設備故障往往是最讓人頭疼的部分，而這本書提供瞭一套係統化的排查思路，而不是簡單的“這個壞瞭換那個”的套路。它教會我如何像一個真正的工程師那樣去思考問題，如何通過現象反推本質。我尤其欣賞作者在講解每一個控製策略時，都會附帶相應的程序代碼和仿真結果對比，這讓理論和實踐的鴻溝被徹底抹平。對於我這種動手能力較強，但理論基礎略顯薄弱的學習者來說，這本書無疑是一劑良藥，它讓我對“電氣控製”這個領域建立起瞭堅實而全麵的知識體係框架。

评分☆☆☆☆☆

這本書的齣版質量和配套資源也給我留下瞭極佳的印象。紙張的質感很好，印刷清晰，圖錶綫條的分辨率非常高，這在閱讀涉及電路圖和邏輯圖的章節時尤其重要，任何模糊不清的地方都可能導緻理解上的偏差。更重要的是，它似乎並非一本孤立的教材。我注意到書中多次提及配套的實驗項目文件和在綫資源鏈接，這錶明作者和齣版社非常注重學習體驗的完整性。在當前的數字化學習趨勢下，這種軟硬件結閤的學習方式是最高效的。我利用書中提供的部分基礎項目文件，在自己的仿真軟件上進行瞭復現和修改，發現這些案例都是經過精心設計的，能夠很好地覆蓋大多數常見的控製場景。這本書的價值遠遠超齣瞭書本本身的價格，它提供的是一個完整的、可操作的學習生態係統。對於追求高質量學習資源的讀者而言，選擇這本教材，無疑是邁嚮專業技能掌握的關鍵一步，它的內容深度足以支撐一個人從零基礎成長為具備獨立解決問題能力的專業技術人員。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭新世界的大門，讓我對電氣控製領域有瞭前所未有的認識。我一直對工業自動化抱有濃厚的興趣，但總覺得理論知識太枯燥，實踐操作又無從下手。這本書的齣現，完美地彌補瞭我的痛點。它不僅僅是一本理論教材，更像是一本實戰手冊，每一個章節都緊密圍繞實際項目展開。我記得剛開始接觸PLC編程時，那些邏輯圖和梯形圖讓我頭疼不已，但這本書通過非常詳盡的案例分析和圖文並茂的講解，將復雜的概念拆解得非常清晰。比如，在介紹電機控製係統時，作者不僅展示瞭電路原理圖，還詳細說明瞭各個元器件的功能以及它們在實際控製迴路中的作用。這種從宏觀到微觀，再到實際應用的講解方式，極大地提升瞭我的學習興趣和效率。我特彆喜歡它對各種傳感器和執行器的應用場景的描述，讓我能更直觀地理解它們在自動化生産綫上的價值。讀完這本書，我感覺自己不再是站在門外看熱鬧的局外人，而是真正有能力去理解和設計一些小型自動化係統瞭。這本書的深度和廣度都非常到位，絕對是入門和進階的絕佳參考書。