內容大鋼
本書是「高等學校智能製造工程系列教材」之一，是教育部戰略性新興領域「十四五」高等教育教材體系建設項目成果。本書結合汽車和機床案例，系統介紹智能產品的組成和原理，深入闡述產品智能化的技術、方法與途徑。
本書分為8章。第1章緒論，主要討論什麼是智能產品，對智能產品的執行系統、感測系統、通信系統和信息系統等組成要素以及感知。決策、控制和學習等智能要素進行概述；第2章智能產品的進化過程，介紹智能產品隨著數字技術、網路技術和人工智慧技術的發展而進化的過程及技術路線；第3章智能產品的物理系統，介紹智能產品的執行系統、感測系統和通信系統等物理系統的組成與基本原理；第4章智能產品的物理建模，介紹智能產品在解決感知、決策和控制問題時通常需要的物理模型以及建立這些模型的基本思路；第5章智能產品的感知，介紹智能產品的感知問題及其解決方法；第6章智能產品的決策，介紹智能產品的決策問題及其解決方法；第7章智能產品的控制，介紹智能產品的控制問題及其解決方法；第8章智能產品的創新與設計，介紹智能產品創新的總體技術路線、智能產品的設計流程和支持技術以及智能產品創新的重要意義。
本書可作為高等學校智能製造等相關專業的教材，也可供從事製造業的工程技術人員和企業管理人員參考。
目錄
第1章 緒論
1.1 產品的類型與目標
1.1.1 產品的類型
1.1.2 對產品的期望目標
1.2 智能的內涵
1.2.1 智能的定義
1.2.2 人類智能
1.2.3 機器智能
1.3 智能產品的組成
1.3.1 執行系統
1.3.2 感測系統
1.3.3 信息系統
1.3.4 通信系統
1.3.5 智能產品的CPS特徵
1.4 智能產品的智能要素
1.4.1 問題求解複雜度的影響因素
1.4.2 智能產品的感知、決策和控制
1.4.3 智能產品的學習
1.5 本書的內容結構
思考題
第2章 智能產品的進化過程
2.1 概述
2.2 傳統產品
2.2.1 傳統產品的發展歷程
2.2.2 傳統產品的特點
2.3 「數字一代」產品
2.3.1 數字技術賦能產品數字化革命
2.3.2 「數字一代」產品物理系統的特點
2.3.3 「數字一代」產品信息系統的特點
2.3.4 「數字一代」產品的技術體系
2.4 「網聯一代」產品
2.4.1 網路技術賦能產品網路化變革
2.4.2 「網聯一代」產品的特點
2.5 「智能一代」產品
2.5.1 新一代人工智慧技術賦能產品智能升級
2.5.2 「智能一代」產品的特點
思考題
第3章 智能產品的物理系統
3.1 概述
3.2 執行系統
3.2.1 工作裝置
3.2.2 動力裝置
3.2.3 傳動裝置
3.3 感測系統
3.3.1 本體感受感測器
3.3.2 環境感受感測器
3.4 通信系統
思考題
第4章 智能產品的物理建模
4.1 概述
4.2 狀態模型和觀測模型
4.2.1 狀態模型
4.2.2 觀測模型
4.3 機理建摸
4.3.1 機理建模的基本思路
4.3.2 動態模型的機理建模
4.3.3 靜態模型的機理建模
4.4 數據建模
4.4.1 數據建模的基本思路
4.4.2 人工神經網路方法
4.5 融台建模
4.5.1 機理建模與數據建模的特點
4.5.2 融合建模的基本思路
思考題
第5章 智能產品的感知
5.1 慨述
5.2 感知的基本方法
5.2.1 感知方法分類
5.2.2 基於物理世界模型的靜態狀態估計
5.2.3 基於物理世界模型的動態狀態估計
5.2.4 直接建立感知模型的方法
5.3 本體感知
5.3.1 運動狀態估計
5.3.2 健康狀態估計
5.4 環境感知
5.4.1 環境感知類型
5.4.2 視覺感知
5.4.3 多模態信息融合感知
5.5 人機交互中的感知
5.5.1 人機交互感知類型
5.5.2 語音識別
思考題
第6章 智能產品的決策
6.1 概述
6.2 基於優化的決策
6.2.1 基本思路
6.2.2 馬爾可夫決策過程
6.2.3 基於強化學習的馬爾可夫決策過程
6.3 基幹經驗的決策
6.4 基於任務分解的決策
6.4.1 決策與控制分離
6.4.2 分層模塊化決策
6.4.3 端到端決策
思考題
第7章 智能產品的控制
7.1 慨述
7.2 對控制系統的要求
7.2.1 系統的穩定性
7.2.2 其他性能指標
7.3 控制的基本方法
7.3.1 控制方法的類型
7.3.2 典型控制策略
7.4 電動機轉矩控制
7.4.1 磁場定向控制
7.4.2 逆變器控制
7.4.3 電流控制
7.5 速度控制
7.5.1 速度控制結構
7.5.2 轉矩或加速度前饋
7.5.3 擾動補償
7.6 位置控制
7.6.1 位置控制結構
7.6.2 速度前饋
思考題
第8章 智能產品的創新與設計
8.1 概述
8.2 智能產品創新的總體技術路線
8.3 智能產品的設計及其支持技術
8.3.1 產品設計概述
8.3.2 建模與模擬
8.3.3 CAD技術與工業軟體
8.3.4 協同設計技術與工業軟體
8.3.5 產品的數字孿生
8.4 哿能產品創新的意義
8.4.1 產品創新是製造業高質量發展的核心
8.4.2 智能產品創新擁有巨大的發展空間
8.4.3 智能產品創新是把握新產業革命機遇的關鍵
思考題
參考文獻
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