本書是“高等院校智能制造應用型人才培養(yǎng)系列教材”之一，全書共7章，內容涵蓋控制系統(tǒng)建模的理論基礎、控制系統(tǒng)的信號與性能分析基礎、智能控制算法基礎、機械臂的智能控制應用案例分析、AGV小車的智能應用案例分析、智能控制技術未來的發(fā)展等。本教材重點概述或闡述了智能控制相關的基礎概念、發(fā)展歷程和趨勢，對智能控制的基礎理論和關鍵技術進行了簡明而生動的闡述、歸納與總結。
本教材內容豐富，適合作為機械類（機械制造及其自動化、機械電子、機械設計、智能制造等）專業(yè)核心課程的教材，也可作為研究生的專業(yè)基礎課程教材或相關工程技術人員的參考資料。
盧明明，長春工業(yè)大學教授。吉林省微納與精密制造重點實驗室骨干成員，中國機械工程學會特種加工分會理事，吉林省增材制造學會理事，吉林省拔尖創(chuàng)新人才，長春工業(yè)大學優(yōu)秀青年學者。一直從事振動輔助切削、微納與精密加工等方向的研究，目前為止主持國家自然科學基金項目1項，吉林省重點研發(fā)項目1項，吉林省自然科學基金主題科學家專項1項，青年基金1項。作為科研骨干參與國家自然科學基金項目4項、國家重點研發(fā)計劃1項、省部級科研項目10余項。近五年，成果獲吉林省科學技術獎技術發(fā)明類一等獎2 項、自然科學學術成果獎二等獎1項、發(fā)明專利授權11 件、發(fā)表SCI檢索論文50余篇。在參與科研項目的過程中申請人對基于FTS的金剛石車削技術、精密CNC車床運動軸的誤差動態(tài)補償技術、三維橢圓振動輔助切削技術等方面進行了深入的研究，取得了階段性理論研究成果和實用技術。主要講授機械控制工程基礎、液壓與氣壓傳動、難加工材料高效加工技術、智能制造導論等專業(yè)課程。
第1章 緒論 1
1.1 智能控制的起源 2
1.1.1 智能控制的提出 3
1.1.2 智能控制的概念 4
1.1.3 智能控制的發(fā)展 5
1.1.4 智能控制的特點 6
1.2 工業(yè)控制對智能控制技術的需求 6
1.3 智能控制技術要求與實施方案 7
1.4 智能控制的主要內容 9
1.4.1 控制系統(tǒng)建模與分析 9
1.4.2 智能控制算法基礎 9
1.4.3 智能控制算法在工業(yè)控制中的應用 9
1.5 本章小結 10
課后習題 10
第2章 控制系統(tǒng)建模的理論基礎 11
2.1 基本定義與概念 12
2.1.1 控制系統(tǒng)的基本控制方式 13
2.1.2 控制系統(tǒng)的類型 15
2.1.3 控制系統(tǒng)的性能要求 16
2.1.4 典型輸入信號 17
2.2 控制系統(tǒng)的微分方程 19
2.2.1 列寫微分方程的一般方法 19
2.2.2 線性系統(tǒng)的基本特性 21
2.2.3 線性微分方程的求解 21
2.3 拉氏變換及其應用 21
2.3.1 拉氏變換的定義 22
2.3.2 常見拉氏變換 22
2.3.3 拉氏變換定理 23
2.3.4 拉氏反變換 26
2.3.5 用拉氏變換求解微分方程 29
2.4 控制系統(tǒng)的傳遞函數 30
2.4.1 傳遞函數的定義 30
2.4.2 傳遞函數的性質和含義 31
2.4.3 典型環(huán)節(jié)的傳遞函數 32
2.5 控制系統(tǒng)的結構圖與信號流圖 37
2.5.1 系統(tǒng)結構圖的組成和繪制 37
2.5.2 結構圖的等效變換和簡化 40
2.5.3 信號流圖的組成及性質 42
2.5.4 信號流圖的繪制 43
2.5.5 梅森增益公式 44
2.6 控制系統(tǒng)建模實例 46
2.7 本章小結 53
課后習題 55
第3章 控制系統(tǒng)的信號與性能分析基礎 57
3.1 控制系統(tǒng)的信號分析基礎 58
3.2 控制系統(tǒng)的時域分析 59
3.2.1 定義與概念 59
3.2.2 一階時域系統(tǒng)分析 60
3.2.3 二階時域系統(tǒng)分析 63
3.2.4 高階時域系統(tǒng)分析 70
3.2.5 基于Matlab的機床多軸運動控制系統(tǒng)時域分析 73
3.3 控制系統(tǒng)的頻域分析 74
3.3.1 定義與概念 74
3.3.2 開環(huán)輻相頻率特性曲線（極坐標圖）繪制 81
3.3.3 開環(huán)對數頻率特性曲線（Bode圖）繪制 86
3.3.4 基于Matlab的機床振動信號頻域分析 93
3.3.5 閉環(huán)系統(tǒng)的頻域分析 94
3.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與誤差分析 96
3.4.1 控制系統(tǒng)的性能分析基礎 96
3.4.2 控制系統(tǒng)的勞斯穩(wěn)定判據 99
3.4.3 控制系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據 105
3.4.4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析 115
3.4.5 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實例 124
3.5 本章小結 132
課后習題 133
第4章 智能控制算法基礎 138
4.1 PID控制 139
4.2 模糊控制 141
4.2.1 模糊控制原理 141
4.2.2 模糊控制系統(tǒng)的工作原理 144
4.2.3 模糊規(guī)則的描述 145
4.3 神經網絡控制 148
4.3.1 神經網絡控制的歷史 148
4.3.2 神經網絡理論基礎及原理 149
4.3.3 神經網絡的分類 151
4.3.4 神經網絡學習算法 152
4.3.5 神經網絡的特點 154
4.3.6 典型神經網絡 155
4.4 仿生智能算法 161
4.4.1 數學基礎 162
4.4.2 仿人智能算法 166
4.4.3 仿動物群智能算法 176
4.4.4 仿植物智能算法 185
4.4.5 仿自然智能算法 190
4.4.6 進化算法 200
4.5 Hough變換與傅里葉變換 208
4.5.1 變換思維意識概述 208
4.5.2 Hough變換 209
4.5.3 傅里葉變換 217
4.6 PWM電機控制算法 222
4.6.1 概述 222
4.6.2 PWM控制的基本原理 224
4.6.3 PWM逆變電路及其控制算法 226
4.6.4 直流電機的PWM控制 230
4.7 本章小結 234
課后習題 236
第5章 機械臂的智能控制應用案例分析 237
5.1 機械臂控制器單元智能控制算法應用 238
5.1.1 速度輸入下的位置控制 239
5.1.2 轉矩輸入下的位置控制 241
5.2 機械臂末端圖像處理單元智能控制算法應用 245
5.2.1 圖像處理 245
5.2.2 位姿獲取 248
5.3 機械臂用伺服電機智能控制算法應用 250
5.3.1 線性伺服系統(tǒng)理論 250
5.3.2 穩(wěn)定裕度與靈敏度 252
5.3.3 基于位置的視覺伺服 253
5.3.4 基于圖像的視覺伺服 255
5.3.5 復合視覺伺服 256
5.4 機械臂整機簡單智能控制算法應用 257
5.4.1 機械臂獨立PD控制 257
5.4.2 基于模糊補償的機械臂模糊自適應滑�？刂� 259
5.5 本章小結 263
課后習題 264
第6章 AGV小車的智能應用案例分析 265
6.1 AGV基本概述 266
6.1.1 AGV的發(fā)展現狀 266
6.1.2 AGV的系統(tǒng)構成 267
6.2 AGV控制器單元智能控制算法應用 271
6.2.1 AGV動力電池控制單元 271
6.2.2 AGV電機與電機控制單元 274
6.3 ROS系統(tǒng) 281
6.4 視覺導引的AGV智能控制 282
6.5 AGV定位系統(tǒng) 284
6.5.1 室內定位技術概述 284
6.5.2 UWB定位技術的歷史 285
6.5.3 UWB技術優(yōu)勢 285
6.6 本章小結 286
課后習題 286
第7章 未來與展望 287
7.1 機遇與問題 288
7.1.1 機遇 288
7.1.2 問題 288
7.2 智能控制技術目前的應用 289
7.2.1 5G技術 289
7.2.2 工業(yè)大數據技術 292
7.3 展望 293
7.4 本章小結 294
附錄 295
附錄1 295
附錄2 298
附錄3 299
附錄4 301
附錄5 302
附錄6 303
參考文獻 304
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