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物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787111762140
- 條形碼：9787111762140 ; 978-7-111-76214-0
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 本書特色
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。
物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介
數(shù)字化轉(zhuǎn)型亟須具備掌握控制、連接和數(shù)據(jù)三個(gè)基本面的人才，本書以培養(yǎng)以上人才為目標(biāo)進(jìn)行編寫，以工業(yè)數(shù)據(jù)為主線，貫穿工業(yè)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、傳輸、處理、存儲(chǔ)、決策和執(zhí)行全環(huán)節(jié)。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵共性基礎(chǔ)，其實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)打通的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于操作運(yùn)營(yíng)技術(shù)和信息技術(shù)的融合。本書涵蓋這兩個(gè)領(lǐng)域，共分為8章。第1章緒論以四次工業(yè)革命為時(shí)間線，以信息的采集傳輸和控制的執(zhí)行為關(guān)注點(diǎn)，系統(tǒng)地介紹自動(dòng)化控制在變革中發(fā)揮的作用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和數(shù)字化實(shí)施的思路。第2～7章，既包括聚焦于操作運(yùn)營(yíng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制策略，也包括面向連接的數(shù)據(jù)通信互聯(lián)技術(shù)和工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，還包括以工業(yè)數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的工業(yè)大數(shù)據(jù)和工業(yè)人工智能。第8章介紹兩項(xiàng)脫敏后的企業(yè)真實(shí)工程案例，幫助讀者理解數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)如何協(xié)同解決實(shí)際工業(yè)需求問題。 本書可供普通高校自動(dòng)化、智能制造、電氣和儀器等專業(yè)的學(xué)生使用，對(duì)相關(guān)工程技術(shù)人員也有參考價(jià)值。
物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 前言
以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)日新月異，加速向?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域滲透融合，深刻地改變了各行業(yè)的發(fā)展理念、生產(chǎn)工具與生產(chǎn)方式。在新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的背景下，在工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型需求的帶動(dòng)下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，正在全球范圍內(nèi)不斷顛覆傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)、新興產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展壯大。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)據(jù)為核心，打通設(shè)備、系統(tǒng)、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈條。其數(shù)據(jù)功能主要包含感知控制、數(shù)字模型和決策優(yōu)化三個(gè)基本層次，通過自下而上的信息流和自上而下的決策流構(gòu)成工業(yè)數(shù)字化應(yīng)用閉環(huán)。
通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化的關(guān)鍵就是數(shù)據(jù)的打通，而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，操作運(yùn)營(yíng)技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）的融合既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。長(zhǎng)期以來，OT和IT是相互獨(dú)立的，OT部分主要用于控制和分析企業(yè)的生產(chǎn)過程，促進(jìn)進(jìn)一步改善生產(chǎn)；IT部分重點(diǎn)處理企業(yè)的各類數(shù)據(jù)和信息，并維護(hù)企業(yè)所制造產(chǎn)品的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合亟須同時(shí)具備懂控制、懂連接和懂?dāng)?shù)據(jù)三個(gè)基本面的人才，本書即以此為目標(biāo)進(jìn)行編寫。
物理光學(xué)基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 目錄
第1章 緒論 1
1.1 自動(dòng)化控制與工業(yè)革命 1
1.1.1 **次工業(yè)革命 2
1.1.2 第二次工業(yè)革命 2
1.1.3 第三次工業(yè)革命 4
1.1.4 第四次工業(yè)革命 5
1.2 數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)概述 6
1.2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 6
1.2.2 數(shù)字化的實(shí)施 10
思考題與習(xí)題 14
第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 15
2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 15
2.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 16
2.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及發(fā)展 17
2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 22
2.2.1 檢測(cè)設(shè)備 22
2.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 27
2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的過程通道 32
2.3.1 通道接口技術(shù) 32
2.3.2 數(shù)字量輸入通道 38
2.3.3 數(shù)字量輸出通道 40
2.3.4 模擬量輸出通道 41
2.3.5 模擬量輸入通道 47
思考題與習(xí)題 59
第3章 自動(dòng)化控制策略 61
3.1 數(shù)據(jù)處理方法 62
3.1.1 標(biāo)度變換方法 62
3.1.2 數(shù)字濾波技術(shù) 64
3.2 數(shù)字PID控制 66
3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法 67
3.2.2 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn) 69
3.2.3 數(shù)字PID控制參數(shù)的整定 72
3.3 基于數(shù)字PID控制的復(fù)雜控制系統(tǒng) 74
3.3.1 串級(jí)控制系統(tǒng) 74
3.3.2 前饋控制系統(tǒng) 75
3.3.3 純遲延補(bǔ)償控制系統(tǒng) 76
3.3.4 解耦控制系統(tǒng) 76
3.4 模型預(yù)測(cè)控制 78
3.4.1 模型算法控制 79
3.4.2 動(dòng)態(tài)矩陣控制 83
3.4.3 預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的參數(shù)選擇 86
3.4.4 預(yù)測(cè)控制仿真計(jì)算工具 90
3.5 其他先進(jìn)控制策略簡(jiǎn)介 92
3.5.1 自適應(yīng)控制 92
3.5.2 模糊控制 93
3.5.3 專家控制 94
3.5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 95
思考題與習(xí)題 95
第4章 數(shù)據(jù)通信與互聯(lián)技術(shù) 97
4.1 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 97
4.1.1 有效性指標(biāo) 98
4.1.2 可靠性指標(biāo) 98
4.2 數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù) 99
4.2.1 信道的頻率特性 99
4.2.2 基帶傳輸 100
4.2.3 載波傳輸 100
4.2.4 寬帶傳輸 101
4.3 異步串行傳輸與現(xiàn)場(chǎng)總線 101
4.3.1 異步串行傳輸 101
4.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述 109
4.3.3 代表性現(xiàn)場(chǎng)總線 110
4.4 互聯(lián)網(wǎng)的基本原理 122
4.4.1 分組交換 122
4.4.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 124
4.4.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 126
4.4.4 TCP協(xié)議與IP協(xié)議 128
4.5 以太網(wǎng)技術(shù) 134
4.5.1 以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 134
4.5.2 以太網(wǎng)的分類 135
4.6 無線網(wǎng)絡(luò) 137
4.6.1 無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) 138
4.6.2 無線局域網(wǎng) 139
4.6.3 無線廣域網(wǎng) 140
思考題與習(xí)題 144
第5章 工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 146
5.1 工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組成 146
5.1.1 異構(gòu)設(shè)備的概念及特點(diǎn) 147
5.1.2 異構(gòu)設(shè)備連接 147
5.1.3 工業(yè)互聯(lián)本地控制 149
5.2 工業(yè)互聯(lián)分布式云邊控制 151
5.2.1 云邊協(xié)同的意義 152
5.2.2 異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集 154
5.2.3 異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸 159
5.2.4 邊緣計(jì)算 162
5.3 工業(yè)互聯(lián)安全 166
5.3.1 工業(yè)互聯(lián)面對(duì)的安全問題 166
5.3.2 信息防護(hù)與加密技術(shù) 166
5.3.3 異構(gòu)設(shè)備的安全連接機(jī)制 170
5.3.4 數(shù)據(jù)安全機(jī)制 172
5.3.5 隱私安全機(jī)制 174
5.3.6 訪問控制技術(shù) 175
5.3.7 安全連接協(xié)議 178
思考題與習(xí)題 183
第6章 工業(yè)大數(shù)據(jù) 184
6.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的特征 184
6.1.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的類型 184
6.1.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征 185
6.1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)簽 187
6.2 工業(yè)數(shù)據(jù)的整理 188
6.2.1 數(shù)據(jù)的分級(jí)處理 188
6.2.2 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)優(yōu)化 189
6.2.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 190
6.2.4 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建實(shí)例 193
6.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的處理技術(shù) 195
6.3.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的清洗 195
6.3.2 工業(yè)數(shù)據(jù)的特征提取 196
6.3.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的聚類 198
6.3.4 異常值識(shí)別 199
6.3.5 數(shù)據(jù)的分類 201
6.3.6 數(shù)據(jù)的回歸 202
6.4 數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)與決策 204
6.4.1 數(shù)據(jù)模型 204
6.4.2 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式 207
6.4.3 故障診斷與控制決策 209
6.5 大數(shù)據(jù)的分布式處理技術(shù) 212
6.5.1 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 212
6.5.2 數(shù)據(jù)并行處理與管理技術(shù) 213
思考題與習(xí)題 218
第7章 工業(yè)AI與自動(dòng)化 220
7.1 人工智能在工業(yè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 220
7.1.1 人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及價(jià)值 221
7.1.2 數(shù)據(jù)深度挖掘與高階智能化 222
7.1.3 傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型與深度機(jī)器學(xué)習(xí)模型 223
7.2 工業(yè)數(shù)據(jù)建模與算法優(yōu)化 232
7.2.1 工業(yè)數(shù)據(jù)自助建模 232
7.2.2 構(gòu)建數(shù)字孿生體 233
7.2.3 工業(yè)能效優(yōu)化與預(yù)測(cè)性維護(hù) 237
7.3 超自動(dòng)化控制與碳中和 240
7.3.1 超自動(dòng)化控制發(fā)展趨勢(shì) 240
7.3.2 AI在超自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 241
7.3.3 碳中和目標(biāo)下的工業(yè)超自動(dòng)化能源優(yōu)化控制 242
7.4 工業(yè)大互聯(lián) 242
7.4.1 產(chǎn)線控制與工業(yè)大互聯(lián) 243
7.4.2 工業(yè)大互聯(lián)平臺(tái)架構(gòu)與應(yīng)用部署 243
思考題與習(xí)題 246
第8章 工程案例 247
8.1 智慧二次熱網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)案例 247
8.2 某家電集團(tuán)設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)案例 250
思考題與習(xí)題 252
參考文獻(xiàn) 253
1.1 自動(dòng)化控制與工業(yè)革命 1
1.1.1 **次工業(yè)革命 2
1.1.2 第二次工業(yè)革命 2
1.1.3 第三次工業(yè)革命 4
1.1.4 第四次工業(yè)革命 5
1.2 數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)概述 6
1.2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 6
1.2.2 數(shù)字化的實(shí)施 10
思考題與習(xí)題 14
第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 15
2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 15
2.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 16
2.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及發(fā)展 17
2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 22
2.2.1 檢測(cè)設(shè)備 22
2.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 27
2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的過程通道 32
2.3.1 通道接口技術(shù) 32
2.3.2 數(shù)字量輸入通道 38
2.3.3 數(shù)字量輸出通道 40
2.3.4 模擬量輸出通道 41
2.3.5 模擬量輸入通道 47
思考題與習(xí)題 59
第3章 自動(dòng)化控制策略 61
3.1 數(shù)據(jù)處理方法 62
3.1.1 標(biāo)度變換方法 62
3.1.2 數(shù)字濾波技術(shù) 64
3.2 數(shù)字PID控制 66
3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID控制算法 67
3.2.2 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn) 69
3.2.3 數(shù)字PID控制參數(shù)的整定 72
3.3 基于數(shù)字PID控制的復(fù)雜控制系統(tǒng) 74
3.3.1 串級(jí)控制系統(tǒng) 74
3.3.2 前饋控制系統(tǒng) 75
3.3.3 純遲延補(bǔ)償控制系統(tǒng) 76
3.3.4 解耦控制系統(tǒng) 76
3.4 模型預(yù)測(cè)控制 78
3.4.1 模型算法控制 79
3.4.2 動(dòng)態(tài)矩陣控制 83
3.4.3 預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的參數(shù)選擇 86
3.4.4 預(yù)測(cè)控制仿真計(jì)算工具 90
3.5 其他先進(jìn)控制策略簡(jiǎn)介 92
3.5.1 自適應(yīng)控制 92
3.5.2 模糊控制 93
3.5.3 專家控制 94
3.5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 95
思考題與習(xí)題 95
第4章 數(shù)據(jù)通信與互聯(lián)技術(shù) 97
4.1 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 97
4.1.1 有效性指標(biāo) 98
4.1.2 可靠性指標(biāo) 98
4.2 數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù) 99
4.2.1 信道的頻率特性 99
4.2.2 基帶傳輸 100
4.2.3 載波傳輸 100
4.2.4 寬帶傳輸 101
4.3 異步串行傳輸與現(xiàn)場(chǎng)總線 101
4.3.1 異步串行傳輸 101
4.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線概述 109
4.3.3 代表性現(xiàn)場(chǎng)總線 110
4.4 互聯(lián)網(wǎng)的基本原理 122
4.4.1 分組交換 122
4.4.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 124
4.4.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 126
4.4.4 TCP協(xié)議與IP協(xié)議 128
4.5 以太網(wǎng)技術(shù) 134
4.5.1 以太網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 134
4.5.2 以太網(wǎng)的分類 135
4.6 無線網(wǎng)絡(luò) 137
4.6.1 無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) 138
4.6.2 無線局域網(wǎng) 139
4.6.3 無線廣域網(wǎng) 140
思考題與習(xí)題 144
第5章 工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 146
5.1 工業(yè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)組成 146
5.1.1 異構(gòu)設(shè)備的概念及特點(diǎn) 147
5.1.2 異構(gòu)設(shè)備連接 147
5.1.3 工業(yè)互聯(lián)本地控制 149
5.2 工業(yè)互聯(lián)分布式云邊控制 151
5.2.1 云邊協(xié)同的意義 152
5.2.2 異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)采集 154
5.2.3 異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸 159
5.2.4 邊緣計(jì)算 162
5.3 工業(yè)互聯(lián)安全 166
5.3.1 工業(yè)互聯(lián)面對(duì)的安全問題 166
5.3.2 信息防護(hù)與加密技術(shù) 166
5.3.3 異構(gòu)設(shè)備的安全連接機(jī)制 170
5.3.4 數(shù)據(jù)安全機(jī)制 172
5.3.5 隱私安全機(jī)制 174
5.3.6 訪問控制技術(shù) 175
5.3.7 安全連接協(xié)議 178
思考題與習(xí)題 183
第6章 工業(yè)大數(shù)據(jù) 184
6.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的特征 184
6.1.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的類型 184
6.1.2 工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征 185
6.1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)簽 187
6.2 工業(yè)數(shù)據(jù)的整理 188
6.2.1 數(shù)據(jù)的分級(jí)處理 188
6.2.2 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)優(yōu)化 189
6.2.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 190
6.2.4 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建實(shí)例 193
6.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的處理技術(shù) 195
6.3.1 工業(yè)數(shù)據(jù)的清洗 195
6.3.2 工業(yè)數(shù)據(jù)的特征提取 196
6.3.3 工業(yè)數(shù)據(jù)的聚類 198
6.3.4 異常值識(shí)別 199
6.3.5 數(shù)據(jù)的分類 201
6.3.6 數(shù)據(jù)的回歸 202
6.4 數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)與決策 204
6.4.1 數(shù)據(jù)模型 204
6.4.2 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式 207
6.4.3 故障診斷與控制決策 209
6.5 大數(shù)據(jù)的分布式處理技術(shù) 212
6.5.1 海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 212
6.5.2 數(shù)據(jù)并行處理與管理技術(shù) 213
思考題與習(xí)題 218
第7章 工業(yè)AI與自動(dòng)化 220
7.1 人工智能在工業(yè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 220
7.1.1 人工智能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及價(jià)值 221
7.1.2 數(shù)據(jù)深度挖掘與高階智能化 222
7.1.3 傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型與深度機(jī)器學(xué)習(xí)模型 223
7.2 工業(yè)數(shù)據(jù)建模與算法優(yōu)化 232
7.2.1 工業(yè)數(shù)據(jù)自助建模 232
7.2.2 構(gòu)建數(shù)字孿生體 233
7.2.3 工業(yè)能效優(yōu)化與預(yù)測(cè)性維護(hù) 237
7.3 超自動(dòng)化控制與碳中和 240
7.3.1 超自動(dòng)化控制發(fā)展趨勢(shì) 240
7.3.2 AI在超自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 241
7.3.3 碳中和目標(biāo)下的工業(yè)超自動(dòng)化能源優(yōu)化控制 242
7.4 工業(yè)大互聯(lián) 242
7.4.1 產(chǎn)線控制與工業(yè)大互聯(lián) 243
7.4.2 工業(yè)大互聯(lián)平臺(tái)架構(gòu)與應(yīng)用部署 243
思考題與習(xí)題 246
第8章 工程案例 247
8.1 智慧二次熱網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)案例 247
8.2 某家電集團(tuán)設(shè)備全生命周期管理系統(tǒng)案例 250
思考題與習(xí)題 252
參考文獻(xiàn) 253
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