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第1章 绪论 1

1.1 自动化技术简述 1

1.2 自动化发展简史 2

1.2.1 自动化技术形成 2

1.2.2 局部自动化 3

1.2.3 综合自动化 4

1.3 自动化技术的发展 5

1.3.1 工业自动化技术 5

1.3.2 信息化技术 7

1.3.3 智能化技术 9

1.3.4 绿色自动化技术 11

第2章 自动控制系统设计方法 13

2.1 自动控制系统 13

2.2 自动控制系统的组成及分类 14

2.2.1 自动控制系统的组成 14

2.2.2 常用术语 15

2.2.3 自动控制系统的分类 16

2.3 基本形式与总体构建 18

2.3.1 控制系统数学模型 18

2.3.2 自动控制系统的性能要求 21

2.3.3 自动化控制系统基本设备 22

2.3.4 自动控制系统的设计 23

2.4 控制方法与理论 26

2.4.1 PID控制 26

2.4.2 最优控制 27

2.4.3 鲁棒控制 29

2.4.4 智能控制 31

2.4.5 自适应控制 34

2.4.6 非线性系统理论 36

第3章 计算机控制系统 37

3.1 信息与信息技术 37

3.1.1 信息处理过程 38

3.1.2 信息的获取与传输 40

3.1.3 信号的转换与干扰消减 42

3.1.4 信号制式与传输规则 43

3.1.5 信息的集成与管理 45

3.2 计算机控制系统的定义及特点 46

3.3 计算机控制系统的组成 49

3.3.1 控制计算机 50

3.3.2 被控对象、执行机构、测量变送 50

3.3.3 输入输出通道 51

3.4 几种典型的计算机控制系统 54

3.4.1 操作指导控制系统 54

3.4.2 直接数字控制系统 55

3.4.3 监督控制系统 56

3.4.4 分布式控制系统 57

3.4.5 网络控制系统 59

3.5 计算机控制系统的设计步骤 60

3.5.1 确定设计任务说明书 60

3.5.2 制订计算机控制系统整体设计方案 61

3.5.3 计算机控制系统硬件设计 62

3.5.4 计算机控制系统软件设计 63

3.5.5 控制系统调试与运行 64

3.6 计算机控制系统的发展趋势 65

第4章 先进制造自动化技术 68

4.1 先进制造技术 68

4.2 柔性制造系统自动化 69

4.2.1 柔性制造系统 71

4.2.2 柔性制造系统的控制 71

4.3 数控机床自动控制 73

4.3.1 数控机床组成 73

4.3.2 数控机床控制技术 75

4.3.3 数控机床的接口 78

4.3.4 PLC、CNC与数控机床的关系 79

4.4 工业机器人 80

4.4.1 工业机器人控制技术 81

4.4.2 工业机器人的关键技术 82

4.4.3 工业机器人的应用 84

4.5 先进制造发展趋势 87

4.5.1 中国制造2025 87

4.5.2 核心关键 88

4.5.3 五大工程 88

4.5.4 十大重点领域 89

第5章 工业过程自动化 91

5.1 化工过程自动化 91

5.1.1 生产过程自动化 91

5.1.2 简单控制系统 92

5.1.3 复杂控制系统 93

5.1.4 典型化工过程装备控制 97

5.2 冶金过程自动化 99

5.2.1 冶金自动化系统 99

5.2.2 冶金过程控制系统 100

5.3 火力发电自动化 101

5.3.1 火力发电概况 101

5.3.2 火力发电控制系统 103

5.4 管控一体化技术 105

5.4.1 管控一体化应用技术 105

5.4.2 生产管理控制系统 106

5.4.3 管控一体化的发展方向 107

5.5 “工业4.0”与智慧工厂 108

5.5.1 “工业4.0”起源 108

5.5.2 “工业4.0”的两大主题 109

5.5.3 智慧工厂的概念 111

5.5.4 智慧工厂的架构 111

5.5.5 智慧工厂的应用 113

5.6 智能建筑 114

5.6.1 智能建筑基本构成 114

5.6.2 智能建筑综合管理系统 115

5.6.3 智能家居 117

第6章 交通运输系统 121

6.1 船舶自动化 121

6.1.1 船舶导航与驾驶自动化技术 122

6.1.2 船舶机舱自动化系统与设备技术 128

6.1.3 船岸信息一体化系统技术 130

6.1.4 液货自动装卸系统技术 131

6.1.5 船舶自动化的未来展望 132

6.2 航空航天自动化 133

6.2.1 航空飞行器 134

6.2.2 航天系统概述 137

6.2.3 载人飞船 139

6.2.4 航空航天飞机 140

6.2.5 航天飞行器控制 141

6.2.6 航空航天自动化的未来及展望 142

6.3 汽车中的自动化技术 142

6.3.1 汽车自动控制系统 143

6.3.2 汽车先进控制系统 146

6.4 智能交通 151

6.4.1 智能交通系统子系统 151

6.4.2 城市智能交通控制 152

6.4.3 智能公路 156

6.4.4 不停车收费系统 157

第7章 生命支持系统 158

7.1 农业系统控制 158

7.1.1 农业机械自动化控制 160

7.1.2 灌溉自动控制技术 164

7.1.3 自动化在精准农业中的应用 164

7.2 智能农业 165

7.2.1 温室自动控制与管理系统 165

7.2.2 智能农业生态系统 165

7.2.3 智慧农村 168

7.3 生物医学自动化 169

7.3.1 生物医学自动化的发展历程 170

7.3.2 医学自动化目前的常见问题 170

7.3.3 自动化在医学中的应用 171

7.3.4 生物医学自动化的其他发展趋势 177

7.4 生态自动化 178

7.4.1 生态自动化系统发展 178

7.4.2 农林生态自动化系统 178

7.4.3 农林生态自动化的实际应用 181

7.4.4 农林生态自动化系统的发展趋势 182

第8章 自动化的整体与教育效果 184

8.1 自动化的社会影响 184

8.2 自动化教育 186

8.2.1 发达国家自动化教育的现状 187

8.2.2 中国自动化教育的发展历程及现状 190

8.2.3 自动化专业的学习方法 191

8.2.4 自动化专业的课程体系 193

8.3 自动化技术在教育领域的应用 195

8.3.1 MOOC 195

8.3.2 微课 196

8.3.3 翻转课堂 197

参考文献 199