数字控制系统/机械设计制造及其自动化专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787810071468

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数字控制系统 / 机械设计制造及其自动化专业系列教材 本书献给所有致力于机械设计制造及其自动化领域的莘莘学子与专业工程师，旨在提供一个全面、深入且前沿的知识体系。 在当今工业4.0时代，机械制造的智能化、自动化水平已成为衡量一个国家工业竞争力的关键指标。从精密仪器的制造到大型装备的集成，从传统加工的优化到新兴工艺的突破，机械设计制造及其自动化专业始终站在技术革新的最前沿。本系列教材正是为了响应这一时代需求而精心编撰，旨在为读者构建坚实的理论基础，培养卓越的工程实践能力，并激发创新思维。 全书内容涵盖但不限于以下核心领域，每一部分都力求做到理论与实践相结合，深度与广度并存： 第一部分：机械设计基础与先进制造技术 机械设计原理与方法： 深入剖析机械零件的设计理论、材料选择、强度分析、可靠性设计以及机械系统的集成与优化。我们将从最基本的螺栓、轴、齿轮等零件的设计入手，逐步过渡到复杂机构和整体系统的设计流程。内容将涵盖现代设计方法，如有限元分析（FEA）在结构强度和热应力分析中的应用，以及拓扑优化在减轻结构重量、提高材料利用率方面的作用。 先进制造工艺与装备： 聚焦于现代机械制造的核心工艺，包括但不限于： 切削加工技术： 传统车削、铣削、磨削的原理、工艺参数优化，以及数控（NC）加工、高速切削、精密加工和超精密加工技术的发展。 成形加工技术： 冲压、锻造、铸造、挤压等金属成形过程的原理、模具设计与制造，以及塑性成形的新技术。 特种加工技术： 电火花加工（EDM）、激光加工、水射流切割、超声波加工等在复杂零件制造中的应用。 增材制造（3D打印）： 详细介绍熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、立体光刻（SLA）等主流3D打印技术，以及其在原型制造、定制化生产、复杂结构件制造等方面的应用潜力与发展趋势。 表面工程与涂层技术： 探讨如何通过热处理、化学热处理、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等方法，改善零件的耐磨性、耐腐蚀性、硬度等关键性能。 第二部分：自动化与智能控制系统 自动化基础理论： 涵盖自动控制系统的基本概念、分类、数学模型（传递函数、状态空间方程）、时域响应和频域分析。我们将详细讲解PID控制器的设计、整定方法及其在各种工业应用中的优化。 数字控制系统原理： 采样与保持： 深入阐述模拟信号如何被数字化，以及采样定理、量化误差等关键概念。 离散时间系统分析： Z变换及其在分析离散系统稳定性、稳态误差等方面的应用。 数字控制器设计： 讲解零极点配置法、根轨迹法、频率响应法等设计数字控制器的原理和方法。 数字控制系统的实现： 探讨微处理器、DSP、FPGA等硬件平台在实现数字控制算法中的作用，以及嵌入式系统的开发与应用。 工业自动化与机器人技术： 可编程逻辑控制器（PLC）： 详细介绍PLC的硬件组成、指令系统、梯形图、顺序功能图等编程方法，以及在工业过程控制中的应用。 分布式控制系统（DCS）与现场总线技术： 讲解DCS的架构、优势，以及Profibus, Foundation Fieldbus等现场总线技术在工业网络通信中的作用。 工业机器人： 涵盖机器人运动学（正逆解）、动力学、轨迹规划、控制策略，以及机器视觉、力觉传感等在机器人感知与交互中的应用。 智能控制与人工智能在制造中的应用： 模糊控制、神经网络控制、自适应控制： 探讨这些智能控制方法如何处理不确定性、非线性系统，以及实现系统的自学习和自优化。 机器学习与深度学习： 讲解机器学习算法（如支持向量机、决策树）和深度学习模型（如卷积神经网络、循环神经网络）在故障诊断、预测性维护、智能调度、质量检测等方面的应用。 物联网（IoT）与大数据在智能制造中的集成： 阐述如何通过IoT技术实现设备互联、数据采集，并利用大数据分析技术优化生产流程、提升效率。 第三部分：机械设计制造及其自动化综合实践与前沿方向 产品生命周期管理（PLM）与数字化设计： 介绍PLM系统的概念、功能，以及CAD/CAE/CAM一体化在产品研发、设计、制造、服务全过程中的应用。 系统仿真与虚拟制造： 讲解如何利用仿真软件（如MATLAB/Simulink, Arena, FlexSim）对机械系统、自动化生产线进行建模、仿真和优化，以降低实际试错成本。 绿色制造与可持续发展： 探讨环境友好的制造工艺、节能减排技术，以及循环经济在机械制造领域的实践。 智能工厂与工业互联网： 展望未来智能工厂的建设，以及工业互联网平台如何支撑制造业的数字化转型和智能化升级。 本系列教材的特点： 理论体系严谨： 遵循学科发展规律，系统介绍核心理论和方法。 技术前沿导向： 紧跟工业4.0和智能制造的发展步伐，融入最新技术和理念。 实践案例丰富： 结合大量工程实例和实际问题，帮助读者理解理论知识的应用。 图文并茂，易于理解： 采用清晰的图表、流程图和示意图，化繁为简，便于读者掌握。 面向应用，培养能力： 旨在培养读者独立分析问题、解决问题和进行创新的工程实践能力。 我们相信，通过学习本系列教材，读者将能够深刻理解机械设计制造及其自动化的核心原理，掌握现代制造技术和智能控制系统的关键技术，为成为一名优秀的机械工程师或自动化工程师打下坚实的基础，并能够自信地应对未来工业领域的挑战与机遇。

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这本书的习题设置和配套资源简直是检验学习成果的“试金石”。很多教材的课后习题往往只是对概念的简单重复，但这本书的练习题明显是经过精心设计的。它们不仅考察了基本概念的掌握程度，更侧重于对系统动态特性的深入分析和故障排查能力的培养。有些综合性的设计题，需要读者综合运用多个章节的知识点才能得出完整的解决方案，这极大地锻炼了解决复杂工程问题的综合能力。另外，我听说配套的实验指导书也极其详尽，如果能结合硬件平台进行实践操作，相信能让理论知识得到最充分的验证。我翻看其中一道关于“系统闭环零极点配置”的习题，它要求分析在不同执行器带宽限制下，如何调整控制增益以保证系统的鲁棒性，这完全就是企业实际研发中会遇到的难题。对于需要通过考试或提升实战能力的读者来说，这本书的练习部分价值连城。

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作为一名长期在自动化领域摸爬滚打的工程师，我深知理论与实践相结合的重要性。这本书在处理理论深度与工程实用性之间的平衡上做得尤为出色。它并没有停留在泛泛而谈的数学模型上，而是深入剖析了各种控制算法在实际执行机构上的具体实现细节。例如，在描述PID控制器的饱和与抗积分饱和问题时，书中不仅给出了理论公式，还配有详细的伪代码示例，这对于我们编程实现控制算法提供了极大的便利。更难得的是，作者似乎深谙现代制造业对快速响应和高精度控制的需求，书中对前馈控制、自适应控制等先进技术的介绍，都是以解决实际工程瓶颈为导向的。我翻阅了几个章节后发现，其对离散化处理的讨论非常到位，涉及到采样周期的选择、量化误差的分析，这些都是新手容易忽略但对实际系统性能至关重要的问题。这本书无疑是为那些希望将实验室理论快速转化为车间实际控制方案的工程师量身定做的宝典。

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这本书的封面设计实在是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调搭配着简洁的白色字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我拿起这本书的时候，首先关注的就是它的装帧质量，这本教材的纸张厚度适中，印刷清晰度也很高，即使是长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。作者在排版上显然下了一番功夫，图文并茂的布局使得复杂的理论知识不再枯燥。比如，在讲解一些系统结构图时，插图的精细度和标注的准确性都让我印象深刻，这对于理解抽象概念至关重要。我特别喜欢它在章节开头的“预习导读”部分，它能快速勾勒出本章的核心内容和学习目标，帮助我们建立起清晰的知识框架。而且，书中对一些经典案例的引用也非常贴切，让我能立刻联想到实际工程中的应用场景，这大大增强了学习的动力和兴趣。总的来说，这本书的整体呈现，从视觉到触感，都透露出一种高品质的学术气息，让人愿意沉下心来认真研读。

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这本书的章节逻辑组织结构简直是教科书级别的典范。从基础的系统建模、时域分析，逐步过渡到频域分析，再到最终的控制器的设计与实现，整个知识体系的搭建如同搭建一座坚固的桥梁，每一步的衔接都自然流畅，没有突兀感。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的循序渐进的教学方法。比如，当讲解李雅普诺夫稳定性理论时，它首先从最直观的能量角度进行类比，使初学者能建立起感性的认识，然后再逐步引入严格的数学证明。这种“先知其然，后知其所以然”的教学思路，极大地降低了晦涩理论的学习门槛。对于我这种偏好结构化学习的读者来说，这种严密的内在逻辑结构，使得知识点之间相互支撑，形成了牢固的网络，而不是零散的碎片，这对于构建完整的知识体系是极其宝贵的。

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我个人对教材的“深度”和“广度”有着较高的要求。这本书在保持扎实的基础理论深度的同时，对前沿技术的涵盖也做得非常到位，这使得它兼具了教材和参考书的双重价值。它并没有停留在传统的经典控制理论，而是花了不少篇幅介绍如滑模控制、模糊逻辑控制等现代控制方法。在描述这些先进方法时，作者没有采取堆砌公式的方式，而是着重讲解了其背后的物理意义和适用范围，并清晰地指出了它们相对于传统方法的优势和局限性。这种平衡的视角，对于希望站在行业前沿的读者而言至关重要。它让我明白，技术的发展是一个不断迭代和取舍的过程，而不是简单地用新算法取代旧算法。这本书提供了一个全面且具有前瞻性的视角，帮助读者构建一个既稳固又与时俱进的知识体系。

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