Applications of Soft Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Tiwari, Ashutosh (EDT)/ Knowles, Joshua (EDT)/ Avineri, Erel (EDT)/ Dahal, Keshav (EDT)/ Roy, Rajkum

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:

价格:229

装帧:Pap

isbn号码:9783540291237

丛书系列:

图书标签:

• Soft Computing
• Artificial Intelligence
• Machine Learning
• Fuzzy Logic
• Neural Networks
• Optimization
• Data Mining
• Pattern Recognition
• Computational Intelligence
• Algorithms

好的，这是一本名为《现代工业控制系统设计与优化》的图书简介。 --- 现代工业控制系统设计与优化 内容简介 在当前强调智能制造、工业物联网（IIoT）和数字化转型的时代背景下，工业控制系统（ICS）已成为驱动现代制造业核心竞争力的关键技术。本书《现代工业控制系统设计与优化》旨在为工程师、研究人员和高级技术人员提供一个全面、深入且高度实用的知识体系，涵盖从底层传感器与执行器到顶层制造执行系统（MES）集成的全栈式控制理论与工程实践。 本书摒弃了对基础控制理论的冗长复述，而是将重点聚焦于当前工业现场最迫切需要解决的复杂性、可靠性、安全性和智能化问题。全书结构严谨，逻辑清晰，内容紧密结合最新的国际标准和行业前沿趋势。 第一部分：新一代控制架构与基础理论的工程化应用 本部分深入剖析了当代工业控制系统的宏观架构演变，特别是从传统的集中式控制向分布式、网络化、模块化控制范式的转变。 第一章：工业控制系统的体系结构演进与融合 详细阐述了从 DCS（集散控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）到 PAC（可编程自动化控制器）的性能迭代。重点分析了 ISA-95 和 Purdue 模型在现代工厂分层架构中的具体映射关系。讨论了控制系统与企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）之间高效数据交换的标准协议和接口设计，强调了信息物理系统（CPS）在构建未来智能工厂中的核心地位。 第二章：高级过程控制（APC）的实施与调试 本章深入探讨了模型预测控制（MPC）在处理多变量、强耦合、约束优化问题中的实际应用。不同于传统 PID 控制的局限性，MPC 的设计流程、模型辨识方法（如系统级联辨识、非线性辨识）以及如何应对在线模型失配问题，都进行了详细的案例分析和参数调优指南。同时，介绍了先进的解耦控制技术和鲁棒控制在应对环境扰动时的设计思路。 第三章：网络化控制系统的可靠性与实时性保障 随着工业以太网（如 EtherCAT、PROFINET IRT）和时间敏感网络（TSN）的普及，网络通信的确定性成为控制系统的生命线。本章详述了 TSN 的关键技术，包括时间同步（IEEE 802.1AS）、流量整形和调度机制。针对现场总线网络中的数据延迟、抖动和丢包问题，提出了基于冗余路径和快速故障转移机制的可靠性增强策略。 第二部分：关键组件的深度解析与集成优化 本部分聚焦于构成现代控制系统的核心硬件与软件组件，强调其在系统集成中的优化配置。 第四章：高性能传感器与执行器的选择与集成 探讨了智能传感器的发展，特别是利用 IO-Link 协议实现传感器参数的远程配置和状态诊断。针对高精度运动控制，详细分析了伺服驱动器与现场总线的高速同步技术，以及如何通过闭环反馈优化执行器的动态响应。本章还涉及了过程量测量中的先进技术，如在线光谱分析仪、质量流量计的集成与校准。 第五章：安全可编程逻辑控制器（Safety PLC）的设计与合规性 工业安全是控制系统设计的首要任务。本章深入解析了功能安全标准 IEC 61508/61511 的要求，重点介绍了 SIL（安全完整性等级）的确定过程、安全回路的设计原则（包括输入、逻辑处理和输出端的设计）。通过具体案例，演示了如何利用安全 PLC 规划紧急停车系统（ESD）、火焰与气体监测系统（F&G）的冗余架构和故障安全逻辑。 第六章：分布式控制系统（DCS）的优化配置与维护 详细讲解了新一代 DCS 平台在应对大型复杂工艺流程时的优势，特别是其在跨区域、跨站点的协调控制能力。内容涵盖控制站的冗余配置（CPU、I/O 模块、通信链路）、历史数据库的构建与管理，以及如何在不中断生产的情况下进行系统升级和模块替换的“热插拔”策略。 第三部分：智能化、安全与未来趋势 本部分面向未来，探讨如何将先进的计算技术融入控制回路，实现真正的智能制造。 第七章：工业网络安全：威胁模型与防御体系 面对 OT/IT 融合带来的网络攻击风险，本章构建了针对工业控制系统的纵深防御模型。分析了常见的攻击向量，如对 HMI 层的拒绝服务攻击、对 PLC 逻辑的恶意篡改等。介绍了基于微分隔离、白名单机制的白盒安全策略，以及如何利用网络流量分析工具对 OT 网络的异常行为进行实时入侵检测。 第八章：基于边缘计算的实时数据处理与控制增强 边缘计算是实现低延迟、高带宽数据处理的关键。本章探讨了如何在现场控制器层级部署轻量级的数据聚合和预处理模块。内容包括：边缘侧的实时数据清洗、特征提取，以及如何利用边缘算力辅助传统控制系统进行快速决策（例如，在传感器故障时进行临时性的状态估计替代）。 第九章：控制系统的数据治理与性能评估 控制系统的性能评估不再仅仅是看稳态误差，更关注能耗、产率和资源利用率。本章提出了量化控制性能的指标体系（如 OEE 的细分指标、控制性能指数 CPI）。同时，讨论了如何建立有效的数据治理框架，确保用于控制优化的历史数据的高质量、可追溯性和一致性。 --- 本书特色： 实践导向强： 全书大量引用真实的工程案例和故障分析，每章末尾附有“设计要点回顾”与“典型工程挑战”。 标准与规范紧密结合： 深度解读 ISA、IEC、IEEE 等关键国际工业标准，确保所学知识的前沿性和合规性。 面向复杂性： 重点解决多变量、高动态、强约束环境下的控制难题，是传统教科书无法覆盖的进阶内容。 本书是从事工业自动化、过程控制、系统集成、智能制造项目的高级工程师和技术管理人员的必备参考书，对于相关专业的研究生和博士生而言，也是理解现代工业控制系统工程全貌的权威参考资料。

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