现场总线网络化多轴运动控制系统研究与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:舒志兵

出品人:

页数:434

译者:

出版时间:2012-1

价格:128.00元

装帧:

isbn号码:9787547807316

丛书系列:先进制造技术与应用前沿

图书标签:

• 运动控制
• 自动化
• 现场总线
• 运动控制
• 多轴控制
• 网络化
• 工业自动化
• 系统设计
• CAN总线
• EtherCAT
• PLC
• 伺服控制

智能制造时代的高效驱动：精密运动控制系统的前沿探索与实践 图书名称： 智能制造时代的高效驱动：精密运动控制系统的前沿探索与实践 内容简介： 本著作深入剖析了当前工业自动化领域，尤其是在高端制造、精密仪器以及机器人技术核心驱动层面所面临的技术瓶颈与未来发展方向。全书以提升运动控制系统的实时性、同步性、柔性和智能化水平为核心目标，构建了一套从理论基础到工程应用的完整知识体系。 第一部分：运动控制系统的基础理论与架构重塑 本部分首先系统梳理了经典伺服控制理论，包括PID控制、前馈控制、先进的鲁棒控制（如$H_{infty}$控制、滑模控制）在高速动态系统中的应用局限性。在此基础上，重点引入了面向高性能需求的模型预测控制（MPC）在多轴耦合系统中的建模方法与优化算法。详细探讨了如何利用系统的物理模型，结合先进的辨识技术，构建高精度的预测模型，以有效应对机械共振、摩擦非线性和外部扰动。 在系统架构层面，本书摒弃了传统的集中式控制范式，转而聚焦于分布式与网络化控制架构的构建。深入分析了工业以太网、TSN（时间敏感网络）等新一代通信协议在运动控制实时性保障中的关键作用。对比了EtherCAT、Profinet IRT等主流实时以太网在数据帧结构、同步机制（如DSC/DHS）上的差异及其对多轴联动精度的影响。 第二部分：多维度高精度误差补偿技术 实现微米级甚至纳米级的位置精度，仅靠控制算法是远远不够的。本部分致力于解决运动链中的各种误差源的精确补偿问题。 1. 几何误差与运动学反演： 系统性地介绍了龙门架、五轴联动机构等复杂运动学模型，详细阐述了运动学误差的精确测量方法（如激光跟踪仪、球形标靶系统）与实时补偿算法。重点讨论了如何将离线的误差模型，通过插值与映射技术，嵌入到实时控制器中，实现动态补偿。 2. 摩擦与振动抑制： 摩擦力是影响低速跟随性能和定位精度的主要因素之一。本书提供了包括Stribeck模型、LuGre模型在内的多种摩擦模型，并结合自适应辨识技术，实现了摩擦参数的在线估计与补偿。针对机械结构固有频率导致的振动抑制问题，详细介绍了基于状态观测器（如卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器）的状态重构方法，以及如何设计主动阻尼控制器，将振动控制嵌入到速度环或位置环中，达到“零相位”的动态响应。 3. 编码器精度与数据处理： 深入探讨了高分辨率编码器（如绝对值编码器、光栅尺）的数据处理技术，包括细分算法、相位锁定技术（PLL）在提高反馈信号有效分辨率上的应用，以及如何设计高可靠性的数据滤波算法，在保证信号纯净度的同时，最小化引入的控制延迟。 第三部分：面向柔性制造的自适应与学习控制 未来的运动控制系统必须具备快速适应负载变化、磨损和工艺流程变更的能力。本部分是本书的前沿性体现。 1. 自适应控制策略： 阐述了基于参数自整定的自适应控制方案，尤其适用于负载惯量或刚度发生显著变化的场合。对比了基于Lyapunov稳定理论的间接自适应控制与基于梯度下降法的直接自适应控制的工程实现难度与稳定性保障措施。 2. 深度强化学习（DRL）在轨迹优化中的应用： 突破传统PID/MPC的局限，本书探索了如何利用DRL训练一个“运动策略网络”。该网络能够直接学习最优的控制输入，以最小化复杂约束下的能耗或时间。详细描述了如何构建物理仿真环境（Digital Twin）来安全地训练智能体，并在迁移到真实硬件平台时，解决Sim-to-Real Gap的问题。 3. 智能故障诊断与预测性维护： 引入了基于残差分析和深度神经网络（如LSTM、CNN）的在线状态监测技术。通过对电流信号、振动信号的高维特征提取，实现对电机绕组绝缘退化、轴承早期损伤的早期预警，为设备提供精确的预测性维护窗口。 第四部分：关键应用案例与系统集成 本部分通过具体的工程实例，展示了前述理论和技术的实际效果。包括： 高精度对准平台（Tip/Tilt Platform）的解耦与快速沉降控制： 针对具有强耦合特性的二维运动系统，如何设计基于特征解耦矩阵的补偿策略，实现纳秒级的平稳沉降。 高速机器人抓取与路径规划的实时优化： 结合视觉反馈，实现对运动轨迹的实时修正，确保在高速运动中规避动态障碍物并精准完成任务。 半导体前道工艺设备中的真空环境同步控制： 探讨了在极端环境下（如高温、高真空）如何设计鲁棒的接口板和信号处理单元，确保控制指令的完整性与同步精度。 总结： 本书不仅是一本深入的理论参考书，更是一本面向工程实践的工具集。它为运动控制工程师、机器人系统设计师以及自动化领域的研究人员，提供了从底层信号处理到顶层智能决策的全方位技术指导，旨在推动我国在高端装备制造领域的核心驱动技术迈向更高水平。

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这本书的标题吸引了我，因为它触及了几个我非常感兴趣的领域：现场总线、网络化控制以及多轴运动控制。我一直对工业自动化中的实时通信协议和分布式控制系统充满好奇。尤其是在现代制造业向智能化、柔性化转型的背景下，如何实现高效、精确的多轴协调运动，并保证其稳定性和可靠性，是一个亟待解决的关键问题。 我设想这本书会深入探讨各种主流的现场总线技术，例如Ethernet/IP、PROFINET、CANopen等，分析它们的通信机制、拓扑结构、实时性以及在运动控制应用中的优势与劣势。同时，我也期待它能阐述如何将这些现场总线技术与网络化控制策略相结合，实现远程监控、诊断以及分布式算法的部署。 多轴运动控制部分，我希望能看到关于运动学、动力学建模的详细介绍，以及各种先进的轨迹规划和插补算法。例如，如何实现平滑的曲线插补、如何处理轴间的耦合和干扰，以及如何优化控制参数以达到更高的精度和响应速度。此外，书中关于实际案例的研究和应用经验分享，对我来说将是极具价值的。我希望能够了解在实际工业场景中，如何克服现场总线部署的挑战，如何集成不同供应商的设备，以及如何实现系统的优化和升级。 这本书似乎为那些希望深入理解工业自动化核心技术的专业人士和学生提供了一个宝贵的学习资源。

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初次接触这本书的书名，我的第一反应是它可能深入探讨了现代工业自动化中一个非常关键且具有挑战性的领域——多轴运动控制的协同与集成。随着制造业的自动化程度不断提高，对设备运动的精度、速度和灵活性要求也越来越高，而现场总线和网络化技术正是实现这些目标的重要支撑。 我特别好奇书中会如何阐述“网络化”在多轴运动控制中的具体体现。这是否意味着将传统的集中式PLC控制模式转变为分布式、去中心化的控制架构？我期待书中能够详细介绍如何通过现场总线实现控制器、驱动器、传感器等设备之间的高速、可靠通信，以及如何构建一个高效、灵活的网络拓扑。 在“多轴运动控制”方面，我设想这本书会涵盖从基础的运动学模型到高级的运动控制策略。这可能包括各种插补算法的深入解析，例如直线、圆弧、螺旋插补，以及如何处理复杂轨迹的生成和执行。同时，我也希望能够看到关于如何实现多轴之间的同步、协调以及动态补偿的先进技术。 另外，标题中的“研究与应用”让我对书中内容的实践性抱有很高的期望。我希望能够从中学习到一些成功的应用案例，了解在实际的工业生产环境中，如何将这些理论知识转化为可行的解决方案，以及在系统设计、调试和维护过程中可能会遇到的常见问题及应对方法。 这本书似乎是一本为工业自动化从业者量身打造的，能够帮助他们解决实际工程问题的指导手册。

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当我看到“现场总线网络化多轴运动控制系统研究与应用”这个书名时，我立刻联想到在现代工业生产中，如何实现对多个运动轴的精准、高效控制，并且能够通过网络实现远程的集成和管理。这不仅涉及到底层的通信协议，更关乎整体系统的架构设计和控制算法的优化。 我猜测本书会从基础的现场总线技术讲起，比如CANopen、EtherCAT等，详细介绍它们的通信原理、数据传输方式以及在运动控制场景下的优势。然后，会进一步探讨如何将这些现场总线技术进行网络化集成，构建一个分布式的控制系统。这可能包括对TCP/IP协议在工业环境下的应用、实时以太网技术的介绍，以及如何实现跨平台、跨供应商的设备互联。 在“多轴运动控制”这个核心部分，我期待书中能够深入讲解各种运动轨迹规划和插补算法，比如如何实现高精度的直线、圆弧插补，如何进行多轴的同步协调运动，以及如何处理运动中的动态干扰和系统误差。我也希望书中能够提供一些关于伺服电机选型、驱动器参数配置以及PID控制算法优化的建议。 此外，“研究与应用”这四个字让我对书中的内容充满期待。我希望能够看到一些具体的应用案例，比如在机器人手臂、数控机床、自动化生产线等领域，是如何运用这些技术来实现高性能的运动控制。通过这些实际的案例，我可以更深入地理解理论知识的实际价值，并从中学习到宝贵的工程经验。 这本书似乎是一本为工业自动化领域的研发人员和工程师提供的，集理论研究与实践应用为一体的宝贵参考资料。

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这本书的名字让我眼前一亮，尤其是“网络化”和“多轴运动控制”这两个词。我一直在思考，随着工业4.0概念的深入人心，传统的集中式控制系统是否还能满足日益复杂的生产需求。我希望这本书能够提供一些关于如何构建一个真正意义上的网络化运动控制系统的思路和技术方案。 我期待书中能够详细介绍网络化控制在多轴系统中的具体实现方式，例如如何利用工业以太网进行高速、低延迟的数据交换，如何实现控制器之间的协同工作，以及如何构建一个开放、灵活的控制平台。我特别对那些能够解决分布式环境中同步、协调以及容错问题的技术感兴趣。 在多轴运动控制方面，我希望看到对复杂运动轨迹生成和执行的深入剖析。例如，如何对多个伺服驱动器进行精确的同步控制，如何实现复杂曲面加工或高速装配等任务，以及如何利用先进的控制算法来补偿系统的非线性特性和外部扰动。 另外，我也对书中可能涉及到的系统集成和软件架构方面的讨论抱有期待。在实际应用中，将硬件、软件以及通信协议有效地整合起来，是实现高性能多轴运动控制的关键。我希望能从中找到一些实用的指导和经验。 这本书似乎旨在解决当前工业自动化领域中的一些技术难题，并为未来的发展方向提供启示。

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我翻阅这本书的标题，被“现场总线”和“研究与应用”这两个词所吸引。在当前的工业自动化领域，现场总线技术已经成为连接现场设备和控制系统的重要纽带，而“研究与应用”则暗示着这本书不仅会探讨理论，还会提供实际的解决方案。 我希望这本书能够详细介绍不同类型的现场总线，例如Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT等，并深入分析它们在实时性、可靠性、带宽和安全性等方面的特点。同时，我也期待它能提供关于如何根据具体的应用场景选择合适的现场总线，以及如何进行现场总线网络的规划、布线和调试的实践指导。 在多轴运动控制方面，我希望看到关于如何利用现场总线实现高精度、高效率的同步控制的详细阐述。这可能包括对各种插补算法的比较和分析，对运动控制器之间的协调机制的探讨，以及对伺服驱动器选型和参数整定的建议。 此外，我也关注书中是否会提供一些典型的应用案例，例如在机器人、CNC机床、包装机械等领域的实际应用情况。通过这些案例，我可以更直观地了解现场总线网络化多轴运动控制系统的优势，以及在实际工程中可能遇到的挑战和解决方案。 这本书似乎为那些希望深入理解和掌握现场总线技术在复杂运动控制系统中应用的工程师和技术人员提供了一个全面的参考。

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