本書涵蓋智能機器的戰(zhàn)略、基礎(chǔ)、技術(shù)和案例等方面內(nèi)容，結(jié)合典型機械裝備的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀，論述了在智能機器及其實施技術(shù)方面開展的落地實踐和技術(shù)探索。本書從4個方面闡述了智能機器及其實施技術(shù)，主要內(nèi)容包括不同工業(yè)時代機械裝備驅(qū)動與傳動發(fā)展歷程、智能制造相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略；人工智能及其控制技術(shù)，智能工廠、智能機器的基本特征；伺服電動機驅(qū)動與控制技術(shù)，重點論述智能機器的三大實施技術(shù)；國內(nèi)典型智能生產(chǎn)線和智能機器應(yīng)用實例等。
本書可供企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員使用，也可供高等院校機械工程、航空宇航科學(xué)與技術(shù)、動力工程及工程熱物理、冶金工程、材料科學(xué)與工程、電氣工程、控制科學(xué)與工程、化學(xué)工程與技術(shù)、礦業(yè)工程、交通運輸工程等專業(yè)師生閱讀參考。
從理論到實踐、從技術(shù)到系統(tǒng)、從研究到應(yīng)用，全面闡述智能機器的理論概念、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用實踐
前言
中國晚清四大名臣之一的左宗棠有句名言發(fā)上等愿，結(jié)中等緣，享下等福；擇高處立，就平處坐，向?qū)捥幮小＝ㄔO(shè)制造強國，是實現(xiàn)兩個一百年奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興中國夢的戰(zhàn)略支撐。制造業(yè)是立國之本、興國之器、強國之基，是國家保持競爭力、經(jīng)濟健康運行和國防安全的基礎(chǔ)，是科技創(chuàng)新的主戰(zhàn)場，一直受到各國政府的高度重視。特別是在國際金融危機發(fā)生后，歐美等發(fā)達(dá)國家紛紛推出再工業(yè)化戰(zhàn)略，如美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0、日本4.0J等，力圖搶占國際競爭的制高點，把制造業(yè)的發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略之一。中國制造2025的提出，加速了我國工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
智能制造技術(shù)基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，是先進制造過程、系統(tǒng)與模式的總稱。智能機器是智能制造環(huán)節(jié)不可或缺的組成部分，通過人與智能機器的合作，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。智能制造給復(fù)雜裝備的設(shè)計制造方式及核心裝備的技術(shù)創(chuàng)新帶來了一系列的變革，如何全方位提升裝備設(shè)計制造的智能化水平，已成為學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注的重大科學(xué)技術(shù)問題。特別是在中國制造2025制造強國戰(zhàn)略實施以來，我國在先進制造設(shè)備領(lǐng)域也有了長足進步。當(dāng)前亟須一本智能機器實施技術(shù)方面的著作，能夠從理論到實踐、從技術(shù)到系統(tǒng)、從研究到應(yīng)用，全面地闡述智能機器的理論概念、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用實踐。智能機器是智能制造的根本，是硬科技。本書覆蓋戰(zhàn)略、基礎(chǔ)、技術(shù)和案例等方面內(nèi)容，結(jié)合典型機械裝備的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀，論述了在智能機器及其實施技術(shù)方面開展的落地實踐和技術(shù)探索。
智能機器通過互聯(lián)網(wǎng)、傳感與數(shù)據(jù)庫結(jié)合的方式，實現(xiàn)機器中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)識別，可以在任何時候被定位，并能知道它們自己的歷史、當(dāng)前狀態(tài)和為了實現(xiàn)其目標(biāo)狀態(tài)的最佳路徑。智能機器在全生命周期內(nèi)具有信息深度自感知（全面?zhèn)鞲校�、智慧�?yōu)化自決策（優(yōu)化決策）、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行（安全執(zhí)行）三大基本要素。通過分散多動力、伺服電直驅(qū)和集成一體化三大實施技術(shù)可實現(xiàn)機器數(shù)字高節(jié)能、節(jié)材高效化、簡潔高可靠的智能化特性。該智能化實施三大技術(shù)途徑必將大幅提升我國機械裝備發(fā)展水平，加快建設(shè)我國制造強國。
趙升噸二級教授所領(lǐng)導(dǎo)的西安交通大學(xué)智能裝備與控制研究團隊成員近年來主持了12項國家自然科學(xué)基金項目（兩項重點）、兩項國家863計劃項目，參與國家科技重大專項中的7項課題，承擔(dān)了2016年國家智能制造專項和2017年國家重點研發(fā)計劃之智能農(nóng)機裝備重點專項的子課題，擁有400多項國家發(fā)明專利，發(fā)表了大量高水平論文。例如，所研制的第三代鍛壓設(shè)備的伺服壓力機處于國內(nèi)引領(lǐng)地位,在智能制造領(lǐng)域具備堅實的科學(xué)研究基礎(chǔ)及工程實踐經(jīng)驗。
本書共分9章，按照理論與典型實例相結(jié)合，研究與技術(shù)應(yīng)用共包容的撰寫思路，以近年來團隊新研究成果為主線進行撰寫。首先介紹了工業(yè)1.0到工業(yè)4.0四個不同工業(yè)時代機械裝備驅(qū)動與傳動的發(fā)展歷程、智能制造相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略和人工智能及其3種控制技術(shù)（第1～3章），然后闡述了智能工廠及智能機器的基本特征（第4章）和智能機器伺服驅(qū)動電動機及其控制（第5章），并結(jié)合典型智能機器的基本原理和特點，重點探討了智能機器的三大實施技術(shù)，明確指出了三大實施技術(shù)需要解決的關(guān)鍵科技問題（第6～8章），最后介紹了典型智能生產(chǎn)線及智能機器應(yīng)用實例（第9章）。
本書由西安交通大學(xué)機械工程學(xué)院二級教授趙升噸統(tǒng)稿，在本書即將付梓之時，回憶我領(lǐng)導(dǎo)的西安交通大學(xué)智能裝備與控制團隊在智能機器方向20多年的辛勤耕耘，今天終于懷著謙卑的心情向讀者奉獻我們在智能機器方面的些許體會和探討，誠摯地期待各位專家與讀者批評指正。感恩西安交通大學(xué)智能裝備控制團隊同事和研究生的大力支持，參加該專著撰寫工作的人員分別有：趙升噸、范淑琴、王永飛、李靖祥、張大偉、張鵬、董朋、田沖、李帆、曹楊峰、劉大洲、任芋見、周昊、楊光燦、蔣紅、費亮瑜、張碩文、蔣飛、李坤、馮智彥、張超、李雙江等。
知之者不如好之者,好之者不如樂之者。期盼著本書關(guān)于智能機器的探討與愚見能起到拋磚引玉之作用，激發(fā)研發(fā)智能機器之熱情，為中國高端裝備達(dá)到國際先進甚至領(lǐng)先水平奠定基礎(chǔ)。最后在這里允許我將北宋大家張載的橫渠四句為天地立心，為生民立命，為往圣繼絕學(xué)，為萬世開太平。與廣大讀者一起分享。
趙噸升于西安
目錄
前言
第1章緒論
1.1工業(yè)的四個時代及其機器簡介
1.1.1工業(yè)1.0的典型機器
1.1.2工業(yè)2.0的典型機器
1.1.3工業(yè)3.0的典型機器
1.1.4工業(yè)4.0機器的主要特點
1.2中國制造業(yè)簡介
1.2.1中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)組成
1.2.2制造業(yè)產(chǎn)品特點及產(chǎn)值
1.2.3制造業(yè)各產(chǎn)業(yè)之間的相互關(guān)系
1.2.4中國220種產(chǎn)量位居世界第一的工業(yè)產(chǎn)品簡介
1.3一臺完整機器的基本組成
1.3.1機器的機械本體系統(tǒng)
1.3.2機器的電氣自動控制系統(tǒng)
1.4機器驅(qū)動與傳動發(fā)展趨勢
1.4.1多介質(zhì)多形式驅(qū)動與傳動
1.4.2復(fù)合/混合驅(qū)動與傳動
1.4.3直接電驅(qū)動及其電動機簡介
第2章智能制造及其關(guān)鍵技術(shù)
2.1德國工業(yè)4.0
2.1.1德國工業(yè)4.0的實質(zhì)及其核心思想
2.1.2德國工業(yè)4.0的5個創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域
2.2中國制造2025戰(zhàn)略
2.2.1中國制造2025簡介
2.2.2中國制造2025的十大領(lǐng)域
2.2.3中國制造2025的五大工程
2.3智能制造概念及其關(guān)鍵技術(shù)
2.3.1智能制造的內(nèi)涵及外延
2.3.2中國智能制造專項
2.3.3智能制造的核心信息設(shè)備
2.3.4智能制造的10項關(guān)鍵技術(shù)
2.4物聯(lián)網(wǎng)三個層次及其關(guān)鍵技術(shù)
2.4.1物聯(lián)網(wǎng)三個層次
2.4.2物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
2.4.3物聯(lián)網(wǎng)十大應(yīng)用領(lǐng)域
第3章三種人工智能控制技術(shù)
3.1人工智能簡介
3.1.1人工智能的發(fā)展歷程
3.1.2人工智能的實質(zhì)及三要素
3.1.3人工智能的特性
3.1.4人工智能的研究內(nèi)容及發(fā)展趨勢
3.2人工智能控制簡介
3.2.1自動控制的發(fā)展歷程
3.2.2人工智能控制系統(tǒng)的功能
3.2.3人工智能控制技術(shù)的發(fā)展方向
3.3三種人工智能控制技術(shù)及其核心思想
3.3.1模糊控制技術(shù)
3.3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)
3.3.3迭代學(xué)習(xí)控制技術(shù)
第4章智能工廠及智能機器的基本特征
4.1智能工廠及其三個維度
4.1.1智能工廠的內(nèi)涵
4.1.2智能工廠的三個維度
4.2智能機器的基本特征
4.2.1智能機器的內(nèi)涵
4.2.2智能機器的基本要素
4.3典型的智能機器簡介
4.3.1電子飛輪儲能系統(tǒng)
4.3.2交流伺服直線電動機驅(qū)動的新型鍛錘
4.3.3對輪旋壓設(shè)備
4.3.4交流伺服驅(qū)動軸向推進滾軋成形設(shè)備
4.3.5機床數(shù)控系統(tǒng)的智能化
4.4智能機器三大實施技術(shù)的內(nèi)涵與目的
第5章智能機器伺服驅(qū)動電動機及其控制
5.1伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述
5.1.1伺服系統(tǒng)的基本概念
5.1.2伺服驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)成
5.1.3交流伺服系統(tǒng)的常用性能指標(biāo)
5.2異步電動機及其伺服控制系統(tǒng)
5.2.1異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理
5.2.2異步電動機的數(shù)學(xué)模型
5.2.3異步電動機的矢量控制
5.3永磁同步電動機及其伺服控制系統(tǒng)
5.3.1永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理
5.3.2正弦波永磁同步電動機的數(shù)學(xué)模型
5.3.3正弦波永磁同步電動機的矢量控制系統(tǒng)
第6章分散多動力分布式多動力源技術(shù)
6.1分散多動力的必要性與內(nèi)涵
6.1.1分散多動力的必要性
6.1.2分散多動力的內(nèi)涵與外延
6.2分散多動力技術(shù)的應(yīng)用
6.2.1分散多動力技術(shù)在航空航天中的應(yīng)用
6.2.2分散多動力技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用
6.2.3分散多動力技術(shù)在汽車中的應(yīng)用
6.3分散多動力需要解決的關(guān)鍵科技問題及其實施途徑
6.3.1分散多動力需要解決的關(guān)鍵科技問題
6.3.2分散多動力的實施途徑
6.4典型的分散多動力機器
6.4.1全電伺服式對輪柔性旋壓設(shè)備
6.4.2棒管料對稱伺服進給銑削開槽機
6.4.3電氣伺服式超高速對擊錘
第7章伺服電直驅(qū)伺服全電直接驅(qū)動技術(shù)
7.1伺服電直驅(qū)的必要性與內(nèi)涵
7.1.1伺服電直驅(qū)的必要性
7.1.2伺服電直驅(qū)的內(nèi)涵與外延
7.1.3伺服電直驅(qū)的三個層次
7.2伺服電直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用
7.2.1伺服電直驅(qū)技術(shù)在航空航天中的應(yīng)用
7.2.2伺服電直驅(qū)技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用
7.2.3伺服電直驅(qū)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用
7.3伺服電直驅(qū)需要解決的關(guān)鍵科技問題及其實施途徑
7.3.1伺服電直驅(qū)需要解決的關(guān)鍵科技問題
7.3.2伺服電直驅(qū)的實施途徑
7.4典型的伺服電直驅(qū)機器
7.4.1交流伺服壓力機
7.4.2交流伺服驅(qū)動軸向推進滾軋成形設(shè)備
7.4.3交流伺服自進給螺紋滾壓成形設(shè)備
第8章集成一體化高效集成一體化融合技術(shù)
8.1集成一體化的必要性與內(nèi)涵
8.1.1集成一體化的必要性
8.1.2集成一體化的內(nèi)涵與外延
8.1.3集成一體化的六個層次
8.2集成一體化技術(shù)的應(yīng)用
8.2.1集成一體化技術(shù)在航空航天中的應(yīng)用
8.2.2集成一體化技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用
8.2.3集成一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用
8.3集成一體化需要解決的關(guān)鍵科技問題及其實施途徑
8.3.1集成一體化需要解決的關(guān)鍵科技問題
8.3.2集成一體化的實施途徑
8.4典型的集成一體化機器
8.4.1柴油汽車高壓共軌系統(tǒng)用球面擺動式徑向柱塞電動機泵
8.4.2伺服電動機與飛輪儲能裝置
第9章典型智能生產(chǎn)線及智能機器
9.1汽車覆蓋件智能沖壓生產(chǎn)線
9.1.1汽車覆蓋件智能沖壓生產(chǎn)線基本組成
9.1.2汽車覆蓋件智能沖壓生產(chǎn)線的研究現(xiàn)狀
9.1.3高效沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)特征
9.2汽車縱梁智能冷彎生產(chǎn)線
9.2.1主要技術(shù)參數(shù)
9.2.2縱梁數(shù)字化車間布局
9.2.3縱梁數(shù)字化車間特點
9.3伺服控制兩輥式冷軋管機
9.3.1兩輥式冷軋管機原理及工藝
9.3.2機械設(shè)備設(shè)計方案
9.3.3電氣控制系統(tǒng)
9.4智能成形機器
9.4.1多電動機驅(qū)動智能徑向鍛機器
9.4.2多電動機驅(qū)動攪拌摩擦鉚焊機器
9.4.3智能化半固態(tài)擠壓成形機器
9.5智能家用電器
9.5.1智能洗衣機
9.5.2智能電飯煲
9.5.3智能衛(wèi)浴
9.5.4智能冰箱
9.5.5智能空調(diào)
9.6動力裝備智能化
9.6.1智能渦旋式壓縮機
9.6.2智能鼓風(fēng)機
9.6.3智能燃料電池用高壓氫氣壓縮機
9.7石油化工裝備智能化
9.7.1成品油輸送泵站的智能化
9.7.2成品油輸送閥的智能化
9.8智能礦山設(shè)備
9.8.1智能化綜采系統(tǒng)
9.8.2煤矸石智能分選機器人系統(tǒng)
9.8.3智能化運輸系統(tǒng)
參考文獻
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