智能工廠設(shè)備通信技術(shù)

第1章智能工廠概述 1

1.1 智能工廠的定義與特征 1

1.1.1 智能工廠的定義 1

1.1.2 智能工廠的特征 2

1.1.3 智能工廠的企業(yè)建模理論 3

1.1.4 智能工廠設(shè)備的配置原則 6

1.1.5 智能工廠設(shè)備的技術(shù)特征 8

1.2 智能工廠設(shè)備常見(jiàn)算法 9

1.2.1 模糊控制算法 9

1.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）算法 11

1.2.3 粒子群（PSO）算法 16

第2章智能工廠電源配置研究 23

2.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè) 23

2.1.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的意義 23

2.1.2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型 24

2.1.3 基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè) 28

2.2 逆變電源的最優(yōu)控制 32

2.2.1 逆變電源控制的難點(diǎn) 32

2.2.2 單相全橋逆變器的工作原理 33

2.2.3 狀態(tài)反饋精確線性化 34

2.2.4 Matlab仿真結(jié)果分析 37

2.3 分布式電源的處理方法 38

2.3.1 PV型電源節(jié)點(diǎn)處理方法 38

2.3.2 PI型電源節(jié)點(diǎn)處理方法 40

2.3.3 弱環(huán)網(wǎng)的處理 41

2.4 電池模型與配置 42

2.4.1 電池壽命實(shí)時(shí)估算算法 42

2.4.2 仿真結(jié)果 44

第3章智能工廠電機(jī)驅(qū)動(dòng)配置研究 48

3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈寬調(diào)制技術(shù) 48

3.1.1 脈寬調(diào)制技術(shù)原理 48

3.1.2 正弦脈寬調(diào)制基本原理 50

3.1.3 單極性PWM調(diào)制與雙極性PWM調(diào)制 53

3.1.4 異步調(diào)制和同步調(diào)制 55

3.1.5 三相逆變輸出器的電壓和波形的SPWM控制 56

3.2 單電機(jī)變頻器的配置研究 58

3.2.1 SVPWM調(diào)制技術(shù)原理 58

3.2.2 SVPWM算法實(shí)現(xiàn) 61

3.2.3 基于空間矢量脈寬調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 64

3.2.4 基于SVPWM的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真研究 66

3.3 雙電機(jī)變頻控制系統(tǒng)的配置研究 70

3.3.1 雙電機(jī)控制案例 70

3.3.2 雙變頻系統(tǒng)的模型分析 73

3.3.3 通用變頻器共直流母線方案 80

3.3.4 雙電機(jī)變頻器的兩種連接方法 82

第4章智能工廠PID控制設(shè)備配置研究 84

4.1 PID控制概述 84

4.1.1 模擬PID控制和數(shù)字PID控制 84

4.1.2 模糊PID控制 87

4.1.3 神經(jīng)元PID控制 93

4.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流量PID控制 98

4.2.1 流量控制系統(tǒng)分析 98

4.2.2 模糊PID控制面臨的問(wèn)題 98

4.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制面臨的問(wèn)題 100

4.2.4 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制的解決思路 104

4.3 電液伺服控制系統(tǒng)的PID控制 105

4.3.1 電液伺服控制系統(tǒng)分析 105

4.3.2 液壓缸傳遞函數(shù)的確定 106

4.3.3 電液伺服閥傳遞函數(shù)的確定 107

4.3.4 RBF在線辨識(shí)與PID參數(shù)自適應(yīng)整定 108

4.4 基于PSO-PID的凈水加藥自動(dòng)控制 114

4.4.1 凈水加藥自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 114

4.4.2 PSO-PID算法 115

第5章智能工廠機(jī)器人配置研究 121

5.1 機(jī)器人概述 121

5.1.1 機(jī)器人的定義 121

5.1.2 智能工廠中的機(jī)器人技術(shù) 123

5.1.3 六自由度多關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 124

5.2 移動(dòng)機(jī)器人的配置研究 131

5.2.1 移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境模型的建立 131

5.2.2 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的粒子群算法 133

5.2.3 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的蟻群算法 136

5.3 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的配置研究 142

5.3.1 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型 142

5.3.2 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的滑?？刂?143

第6章智能工廠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置研究 150

6.1 藍(lán)牙技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 150

6.1.1 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 150

6.1.2 智能工廠藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的跳頻技術(shù) 152

6.1.3 藍(lán)牙協(xié)議棧 157

6.1.4 智能工廠藍(lán)牙應(yīng)用模式 160

6.2 WiFi技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 162

6.2.1 WiFi協(xié)議的基本內(nèi)容 162

6.2.2 WiFi網(wǎng)絡(luò)的組成元件與類型 163

6.2.3 WiFi網(wǎng)絡(luò)的OFDM調(diào)制技術(shù) 164

6.2.4 WiFi網(wǎng)絡(luò)的大尺度衰落 166

6.2.5 WiFi網(wǎng)絡(luò)的小尺度衰落 169

6.2.6 智能工廠WiFi信道的建模 171

6.3 超寬帶技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 174

6.3.1 超寬帶無(wú)線技術(shù)的主要特點(diǎn) 174

6.3.2 超寬帶系統(tǒng)的脈沖成形技術(shù) 176

6.3.3 超寬帶脈沖調(diào)制技術(shù) 177

6.3.4 超寬帶系統(tǒng)多址技術(shù) 179

6.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)配置 182

6.4.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) 182

6.4.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 184

6.4.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議 186

參考文獻(xiàn) 189

本書共分6章，第1章為智能工廠概述，介紹了智能工廠的定義與特征、智能工廠的企業(yè)建模理論、智能工廠設(shè)備的配置原則和技術(shù)特征，同時(shí)提出了最常用的三種智能算法，即模糊控制算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）算法和粒子群（PSO）算法。第2章介紹了智能工廠電源配置研究，從電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的意義、模型出發(fā)，從逆變電源的最優(yōu)控制、分布式電源的處理方法和電池模型與配置等方面闡述了不同類型電源的配置。第3章闡述了智能工廠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM），并從單電機(jī)變頻器和雙電機(jī)變頻控制系統(tǒng)兩個(gè)方面闡述了SVPWM算法和通用變頻器共直流母線方案。第4章介紹了智能工廠中最常見(jiàn)的PID控制設(shè)備，從流量控制、電液伺服控制和自動(dòng)加藥泵控制三個(gè)應(yīng)用智能算法的配置思路。第5章為智能工廠機(jī)器人配置研究，從機(jī)器人的定義出發(fā)，介紹了智能工廠中的機(jī)器人技術(shù)和六自由度多關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃和多關(guān)節(jié)機(jī)器人的滑?？刂啤５?章是關(guān)于智能工廠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置研究，闡述了應(yīng)用最廣泛的藍(lán)牙技術(shù)、WiFi技術(shù)、超寬帶技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

圖書目錄

項(xiàng)目一　智能工廠認(rèn)知………………………………………………………………001

任務(wù)1　“工業(yè)4.0”及智能工廠概述………………………………………………001

任務(wù)2　SX-TFI4智能教學(xué)工廠認(rèn)知………………………………………………012

項(xiàng)目二　智能服務(wù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………020

任務(wù)1　智能服務(wù)中心的功能需求分析……………………………………………020

任務(wù)2　智能服務(wù)中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………027

任務(wù)3　智能服務(wù)中心的操作與維護(hù)………………………………………………034

項(xiàng)目三　智能控制中心的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………039

任務(wù)1　智能控制中心的功能需求分析……………………………………………039

任務(wù)2　智能控制中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………043

任務(wù)3　智能控制中心的操作與維護(hù)………………………………………………050

項(xiàng)目四　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐……………………………………………067

任務(wù)1　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的功能需求分析…………………………………………067

任務(wù)2　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………072

任務(wù)3　智能原材料倉(cāng)庫(kù)的操作與維護(hù)……………………………………………086

項(xiàng)目五　智能加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………098

任務(wù)1　智能加工系統(tǒng)的功能需求分析……………………………………………098

任務(wù)2　智能加工系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………105

任務(wù)3　智能加工系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………110

項(xiàng)目六　智能裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………124

任務(wù)1　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的功能需求分析…………………………124

任務(wù)2　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………131

任務(wù)3　智能裝配系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)裝配單元的操作與維護(hù)……………………………137

任務(wù)4　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的功能需求分析………………………………152

任務(wù)5　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………157

任務(wù)6　智能裝配系統(tǒng)擰螺釘單元的操作與維護(hù)…………………………………163

項(xiàng)目七　智能檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………178

任務(wù)1　智能檢測(cè)系統(tǒng)的功能需求分析……………………………………………178

任務(wù)2　智能檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………184

任務(wù)3　智能檢測(cè)系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………187

項(xiàng)目八　智能包裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………201

任務(wù)1　智能包裝系統(tǒng)的功能分析…………………………………………………201

任務(wù)2　智能包裝系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………208

任務(wù)3　智能包裝系統(tǒng)的操作與維護(hù)………………………………………………213

項(xiàng)目九　智能成品倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐………………………………………………222

任務(wù)1　智能成品倉(cāng)庫(kù)的功能需求分析……………………………………………222

任務(wù)2　智能成品倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………226

任務(wù)3　智能成品倉(cāng)庫(kù)的操作與維護(hù)………………………………………………240

項(xiàng)目十　智能制造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐…………………………………………………248

附錄……………………………………………………………………………………262

附錄A　智能工廠配電原理圖………………………………………………………262

附錄B　主、從站信號(hào)對(duì)接表………………………………………………………264 2100433B