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前言
第1章　緒論 1
1.1　工業(yè)制造的發(fā)展歷程 1
1.1.1　工業(yè)制造的發(fā)展歷史 1
1.1.2　科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.2　智能制造面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 6
1.2.1　智能制造的內(nèi)涵 6
1.2.2　智能制造的發(fā)展規(guī)劃 7
1.2.3　智能制造面臨的挑戰(zhàn) 9
1.2.4　智能制造面臨的機(jī)遇 10
1.3　流程工業(yè)智能制造 14
1.3.1　流程工業(yè)概述 14
1.3.2　典型工業(yè)智能制造平臺 15
1.3.3　流程工業(yè)智能制造的關(guān)鍵技術(shù) 21
本章小結(jié) 24
習(xí)題 24
第2章　流程工業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)服務(wù) 25
2.1　工業(yè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的發(fā)展 25
2.2　工業(yè)數(shù)據(jù)接入 27
2.3　數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)通信 29
2.4　工業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議 33
2.4.1　現(xiàn)場總線通信協(xié)議 33
2.4.2　工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議 36
2.5　工業(yè)數(shù)據(jù)互操作性標(biāo)準(zhǔn)OPC標(biāo)準(zhǔn) 39
2.5.1　OPC經(jīng)典架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 40
2.5.2　OPC統(tǒng)一架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 42
2.5.3　基于OPC UA技術(shù)的數(shù)采-通信-設(shè)備互聯(lián)一體化網(wǎng)絡(luò) 44
2.6　工業(yè)數(shù)據(jù)的治理與存儲 45
2.6.1　數(shù)據(jù)治理 45
2.6.2　數(shù)據(jù)存儲 47
本章小結(jié) 48
習(xí)題 48
第3章　流程工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘與智能建模 50
3.1　流程工業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘概述 50
3.2　流程工業(yè)大數(shù)據(jù)的定義與特征 51
3.2.1　流程工業(yè)大數(shù)據(jù)的定義內(nèi)涵 51
3.2.2　流程工業(yè)大數(shù)據(jù)的特征 52
3.3　流程工業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法 53
3.3.1　缺失值填補(bǔ) 53
3.3.2　離群點(diǎn)判斷與數(shù)據(jù)濾波 55
3.3.3　數(shù)據(jù)歸一化 59
3.3.4　數(shù)據(jù)預(yù)處理案例 60
3.4　流程工業(yè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析技術(shù) 61
3.4.1　相關(guān)性分析 62
3.4.2　因果性分析 64
3.4.3　數(shù)據(jù)擬合 67
3.4.4　相關(guān)性分析案例 71
3.5　流程工業(yè)過程建模技術(shù) 71
3.5.1　流程工業(yè)過程建模任務(wù) 71
3.5.2　流程工業(yè)過程智能建模方法 75
3.5.3　知識-數(shù)據(jù)混合驅(qū)動的工業(yè)智能建模應(yīng)用 85
本章小結(jié) 94
習(xí)題 94
第4章　流程工業(yè)過程控制 95
4.1　流程工業(yè)過程控制發(fā)展 95
4.2　系統(tǒng)辨識 97
4.2.1　系統(tǒng)辨識概述 97
4.2.2　系統(tǒng)模型的數(shù)學(xué)形式 98
4.2.3　系統(tǒng)辨識方法概述 100
4.2.4　系統(tǒng)辨識案例 103
4.3　PID控制 104
4.3.1　PID控制原理 104
4.3.2　PID控制特性分析 107
4.3.3　PID參數(shù)整定 109
4.3.4　改進(jìn)型PID控制算法 114
4.3.5　PID單回路控制系統(tǒng)設(shè)計 119
4.3.6　PID控制案例 123
4.4　模型預(yù)測控制 126
4.4.1　模型預(yù)測控制概述 126
4.4.2　模型預(yù)測控制原理 128
4.4.3　模型預(yù)測控制及其變形 131
4.4.4　模型預(yù)測控制案例 134
4.5　流程工業(yè)控制器運(yùn)維方法 136
4.5.1　工業(yè)控制性能監(jiān)控 136
4.5.2　MPC模型失配檢測 140
本章小結(jié) 143
習(xí)題 143
第5章　流程工業(yè)過程實(shí)時優(yōu)化 145
5.1　流程工業(yè)過程實(shí)時優(yōu)化問題模型建立 145
5.1.1　目標(biāo)函數(shù) 146
5.1.2　決策變量 146
5.1.3　約束條件 146
5.1.4　流程工業(yè)過程實(shí)時優(yōu)化問題模型 146
5.2　流程工業(yè)過程單目標(biāo)實(shí)時優(yōu)化 147
5.2.1　單目標(biāo)優(yōu)化問題及其方法 147
5.2.2　流程工業(yè)過程單目標(biāo)實(shí)時優(yōu)化案例 153
5.3　流程工業(yè)過程多目標(biāo)實(shí)時優(yōu)化 157
5.3.1　多目標(biāo)優(yōu)化問題及其方法 158
5.3.2　流程工業(yè)過程多目標(biāo)實(shí)時優(yōu)化案例 165
本章小結(jié) 170
習(xí)題 171
第6章　流程工業(yè)數(shù)字孿生 172
6.1　流程工業(yè)數(shù)字孿生概述 172
6.2　數(shù)字孿生五維模型與關(guān)鍵技術(shù) 174
6.2.1　數(shù)字孿生五維模型 175
6.2.2　數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù) 178
6.3　流程工業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用案例 184
6.3.1　復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)過程智能控制數(shù)字孿生 184
6.3.2　隧道超前地質(zhì)預(yù)報數(shù)字孿生 189
6.3.3　地下管網(wǎng)健康管理數(shù)字孿生 192
本章小結(jié) 196
習(xí)題 196
附錄　英文縮略語對照表 198
參考文獻(xiàn) 202