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 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

舒志兵 著

图书标签:

• 现场总线
• 运动控制
• 多轴控制
• 网络化
• 工业控制
• 自动化
• 系统设计
• 应用开发
• CAN总线
• EtherCAT

店铺： 广影图书专营店

出版社： 上海科学技术出版社

ISBN：9787547807316

商品编码：29748576128

包装：精装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名:现场总线网络化多轴运动控制系统研究与应用

定价：128.00元

售价：87.0元,便宜41.0元,折扣67

作者:舒志兵

出版社：上海科学技术出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787547807316

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.899kg

编辑推荐

---

内容提要

---

　　本书系统阐述了现场总线多轴运动控制系统的主要内容，重点强调工业应用，剖析了典型现场总线网络化多轴运动控制系统技术方法与应用实例。全书共分10章，内容包括现场总线技术，伺服运动控制算法，网络化多轴运动控制系统硬件设计与实现，基于VC 的网络化多轴运动控制系统软件设计，Elmo伺服控制系统软件的研究及其应用，Elmo位置前馈控制建模与系统参数整定，多轴运动控制系统应用于太阳跟踪的案例分析，PCTMC多轴运动控制卡应用案例分析，多轴运动控制系统在不同工业领域的应用案例分析等。
　　本书简明易懂、实用性强，可供从事现场总线运动控制系统设计、制造的工程技术人员参考，也可用作大专院校机电类专业机电一体化方向的教材。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《工业自动化与智能制造：系统集成与优化策略》 内容提要 本书深入探讨了现代工业自动化系统集成与优化的关键技术与实践方法，旨在为读者提供一个全面而系统的视角，理解如何在复杂的生产环境中构建高效、可靠且具备智能化能力的自动化解决方案。本书重点关注工业现场总线技术在多轴运动控制中的集成应用，以及如何通过先进的算法和系统设计，实现生产流程的精益化和智能化升级。 第一章 工业自动化的发展脉络与未来趋势 本章将梳理工业自动化的历史演进，从最初的机电一体化到当前蓬勃发展的工业4.0和智能制造。我们将分析不同阶段的技术突破，以及它们对制造业生产模式、效率和质量带来的革命性影响。重点将放在理解当前工业自动化面临的主要挑战，例如日益增长的个性化定制需求、对生产柔性与敏捷性的高要求、以及数据驱动的决策需求。同时，本章将展望工业自动化的未来发展方向，包括物联网（IoT）、人工智能（AI）、边缘计算、数字孪生等新兴技术与工业自动化深度融合的趋势，以及这些趋势如何重塑制造业的竞争格局。 第二章 工业现场总线技术：核心原理与主流标准 本章将对工业现场总线技术进行系统性的介绍。我们将从现场总线的定义、作用和在工业自动化中的地位入手，阐述其相较于传统点对点接线方式的显著优势，如降低布线成本、提高系统可靠性、实现数据的高效传输和共享。随后，我们将深入剖析几种主流的现场总线技术，包括但不限于： CAN (Controller Area Network) 总线： 详细介绍其数据帧结构、通信协议、在汽车电子和工业控制中的广泛应用。 Ethernet/IP (Ethernet Industrial Protocol)： 阐述其基于标准以太网的特性，在实时性、带宽和集成性方面的优势，以及其在复杂制造系统中的应用。 PROFINET (Process Field Network)： 探讨其高性能、高实时性的特点，以及在过程控制和运动控制领域的领先地位。 PROFIBUS (Process Field Bus)： 分析其在自动化领域的成熟度和广泛应用，以及其与PROFINET的互补关系。 Modbus TCP/IP： 介绍其简单易用的特点，在多种设备和系统间的互联互通能力。 在介绍每种现场总线时，我们将详细讲解其通信方式、拓扑结构、数据传输机制、错误检测与处理方法，以及其在不同应用场景下的适用性。 第三章 多轴运动控制系统：原理、架构与关键技术 本章将聚焦多轴运动控制系统，深入解析其核心原理和技术构成。我们将从单轴运动控制的基础入手，逐步扩展到多轴同步与协同控制。内容将涵盖： 运动控制器的核心功能： 包括轨迹规划、插补算法（如直线插补、圆弧插补）、速度前馈、加速度前馈等。 伺服驱动与电机技术： 讲解伺服系统的组成，包括伺服电机（如步进电机、伺服同步电机）、伺服驱动器、编码器等，以及它们如何协同工作实现精确的位置、速度和扭矩控制。 多轴联动与同步机制： 重点探讨如何实现多个轴之间的精确同步，以完成复杂的空间轨迹运动，例如同步带传动、齿轮联动、凸轮机构等机械联动方式，以及电子同步、电子齿轮等电气控制同步技术。 运动控制算法优化： 介绍PID控制算法在运动控制中的应用，以及改进型PID算法（如模糊PID、自适应PID）在提高系统动态性能和鲁棒性方面的作用。 运动控制系统的架构设计： 分层设计的理念，包括运动控制器、PLC、HMI（人机界面）之间的交互方式，以及现场总线在连接这些组件中的关键作用。 第四章 现场总线与多轴运动控制的集成：挑战与解决方案 本章将详细阐述将现场总线技术应用于多轴运动控制系统的集成过程，并分析在此过程中可能遇到的挑战及相应的解决方案。我们将重点关注： 系统集成架构： 设计集成的典型架构，包括如何将运动控制器、伺服驱动器、传感器、执行器等设备通过选定的现场总线进行互联。 实时性与确定性要求： 现场总线在运动控制中的实时性要求极高，我们将讨论如何选择具备低延迟、高确定性通信能力的现场总线，以及如何通过网络拓扑优化、报文调度策略等手段满足实时性要求。 数据一致性与同步： 确保多轴运动控制过程中各轴之间数据的同步性和一致性是关键。我们将探讨如何利用现场总线特有的同步机制（如IEEE 1588 PTP、Ethernet/IP的CIP Sync等）来实现精确的同步。 系统配置与调试： 介绍集成过程中的软件工具和配置流程，如何对现场总线网络进行诊断和故障排除，以及如何进行运动控制参数的调试与优化。 安全性考量： 探讨在网络化运动控制系统中，网络安全和数据安全的重要性，以及相应的防护措施。 第五章 智能制造背景下的多轴运动控制应用 本章将结合智能制造的理念，探讨多轴运动控制系统在实际生产场景中的创新应用。我们将通过具体的案例分析，展示技术如何转化为生产力。 柔性生产线与模块化设计： 如何利用现场总线网络化运动控制实现生产线的快速重构与调整，以适应多品种、小批量生产的需求。 机器人与自动化设备集成： 探讨如何将多轴运动控制系统与工业机器人、AGV（自动导引车）等集成，构建更高级别的自动化解决方案。 视觉引导与运动控制协同： 介绍如何将机器视觉技术与多轴运动控制相结合，实现高精度的定位、抓取、检测与装配等任务。 数据采集与分析在运动控制中的应用： 如何通过现场总线采集运动过程中的各项数据（如位置、速度、电流、温度等），并利用这些数据进行性能监控、故障预测、工艺优化。 人机协作与安全： 探讨在智能化工作环境中，如何设计更安全、更易于人机交互的运动控制系统。 第六章 系统优化与性能提升策略 本章将深入探讨提升多轴运动控制系统整体性能的各种优化策略。 模型预测控制 (MPC)： 介绍MPC在运动控制中的应用，其预测能力如何帮助系统提前应对干扰，实现更优的控制效果。 学习型控制算法： 探讨如何利用机器学习和深度学习技术，让运动控制系统具备自学习和自适应能力，以应对复杂多变的工况。 系统仿真与虚拟调试： 介绍利用仿真软件进行系统设计、算法验证和虚拟调试的重要性，如何在实际部署前发现和解决潜在问题，缩短调试周期。 节能优化： 探讨如何通过优化运动轨迹、降低电机功耗、采用能量回馈技术等手段，实现运动控制系统的节能降耗。 可靠性设计与故障诊断： 深入分析提高系统可靠性的设计原则，以及先进的故障诊断和预测性维护技术，最大程度减少非计划停机时间。 第七章 案例研究与实践经验分享 本章将通过一系列典型工业应用案例，展示本书所介绍的理论知识和技术方法在实际工程中的落地情况。案例将覆盖不同行业，如汽车制造、电子电器、食品包装、新能源等，重点分析： 项目背景与需求分析： 阐述具体应用场景面临的自动化挑战。 系统设计与选型： 选择合适的现场总线、运动控制器、伺服系统等关键组件。 集成实施过程： 详细描述集成过程中的关键步骤和遇到的问题。 性能评估与优化： 展示系统部署后的性能提升效果，以及后续的优化改进。 经验总结与建议： 提炼项目实施过程中的宝贵经验，为读者提供实践指导。 结论 本书的最终目标是 equipping 读者具备理解、设计、实施和优化现代工业自动化系统，特别是基于现场总线网络化多轴运动控制系统的能力。通过对理论知识的深入讲解和对实践应用的全面覆盖，本书将成为工业自动化工程师、系统集成商、研究人员以及相关专业学生的宝贵参考资料，助力推动工业制造向更高水平的智能化和高效化迈进。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计，说实话，第一眼看过去，那种厚重感和那种偏学术性的封面配色，就让人感觉这不是一本能轻松消遣的读物。我当时在书店里翻阅，主要是冲着封面上那个“系统研究与应用”的字样去的。我个人对工业自动化领域，尤其是涉及到精密运动控制的这块儿，一直抱有极大的兴趣。拿起这本书，最直观的感受是它在理论深度上的投入。它似乎毫不避讳地直插核心的数学模型和算法推导，从基础的拉普拉斯变换到更复杂的非线性系统补偿，信息密度非常高。我特别注意到它对实时性要求的论述，那一段读起来，能感觉到作者对于延迟和抖动这些“魔鬼细节”的深刻理解。这本书的图表制作也体现了专业性，那些复杂的结构框图和时序图，虽然初看有些晦涩，但仔细研读后，能发现它们是理解整个系统架构的钥匙。对于一个想从理论层面夯实基础的工程师或者研究生来说，这本书的价值不言而喻，它更像是一本“工具书”而非“科普读物”，需要投入大量的时间和精力去消化吸收其蕴含的知识体系。我尤其欣赏它在描述复杂算法时所保持的严谨性，那种不含糊、不取巧的学术态度，让人信服。

评分☆☆☆☆☆

从图书馆借阅和翻阅来看，这本书的排版和索引做得还是相当规范的，这对于查找特定技术点至关重要。我注意到，书后的术语表和参考文献的引用格式非常专业，这显示了编撰者对学术规范的尊重。对我个人而言，我最关注的是其中关于“误差补偿”的章节。现场总线引入带来的随机误差和周期性抖动，是所有精密运动控制项目中最令人头疼的问题之一。这本书对如何利用分布式传感器网络的数据融合来实时修正这些误差的策略进行了详细的论述，这部分内容简直是为我当前正在攻克的一个技术瓶颈提供了新的思路方向。它不仅仅停留在理论层面，还给出了具体的参数设置和滤波器的选择依据，这种“知其所以然，并知其如何实现”的深度，是其他一些泛泛而谈的控制书籍所不具备的。总的来说，它为深入研究和解决实际工程中的“硬骨头”问题，提供了极其坚实的理论支撑和方法论指导。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验方面，这本书的行文风格简直就是一场对耐心的考验。它的语言是典型的学术叙事体，逻辑链条极其严密，几乎没有多余的修饰或情感表达。这对于追求精确信息的专业人士是优点，但对于希望通过流畅叙事来降低学习门槛的读者来说，可能就稍显枯燥了。我发现自己需要反复阅读某些段落，才能完全理解作者是如何从一个概念过渡到下一个更深层次的概念的。特别是涉及到多轴协同和同步控制的那几章，符号和变量的引用频繁且复杂，稍微走神一下，就可能跟不上作者的思路。不过，换个角度看，正是这种不妥协的严谨性，确保了内容的准确性和权威性。这本书没有试图用简化模型来取悦读者，而是直面了多轴运动控制系统的内在复杂性。因此，我建议任何想深入研究此书的读者，最好准备好足够的咖啡和一块干净的草稿纸，因为这本书更像是需要“演算”才能读懂的文本，而不是“阅读”就能领会的作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到兴奋的一点，是它对未来发展趋势的把握，尤其是在软件定义控制和网络化集成方面所做的前瞻性探讨。作者似乎并不满足于现有技术的罗列，而是积极地在探索如何利用更先进的计算范式来重塑运动控制的架构。例如，关于基于模型的预测控制（MPC）在处理高耦合度多轴系统时的潜力分析，以及如何通过更智能化的总线协议来提升系统的柔性和可重构性，这些都是目前工业界正在积极攻克的难题。它不仅仅是记录了“现在我们能做什么”，更在引导读者思考“未来我们应该怎么做”。这种前瞻性思维，使得这本书即便在几年后，其核心理论部分依然具有参考价值，因为它探讨的是控制理论本身的演进方向，而非仅仅是特定硬件或软件版本的说明手册。这种对底层逻辑和未来架构的深刻洞察，是判断一本技术专著是否具有长久生命力的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的实用性，我是持一种辩证的态度来看待的。它涵盖了“现场总线网络化”这个前沿热点，这部分内容无疑是紧跟时代步伐的。在阅读到网络通信协议在运动控制中的具体部署和优化策略时，我感觉作者是下了真功夫的。比如，它对几种主流现场总线的性能对比分析，从带宽、确定性到故障恢复机制，都给出了非常详尽的数据支撑。但是，在具体到“应用”层面时，我希望能看到更多不同行业、不同规模场景下的案例剖析。虽然书中有提及一些通用性的应用架构，但如果能加入一些诸如半导体制造、高端机床等特定领域的“黑匣子”解析，那就更完美了。目前来看，它更像是一套顶级的“设计蓝图”，为我们提供了最核心的技术栈和思考框架，但将这张蓝图转化为实际生产线上的稳定运行，中间的“工程化鸿沟”还需要读者自己去填补。这本书更多是教会你如何“造出最好的引擎”，至于这个引擎安装在哪种“车身”上，需要读者自行结合实际项目经验进行适配和调试。总的来说，理论框架非常扎实，但实践案例的广度略显不足。