中国自动化技术发展报告 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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适读人群 ：自动化领域技术人员、企业管理者以及高校师生。
我国的自动化技术水平有的已经赶超国际先进水平，有的却还处于比较低级阶段，把先进技术总结起来，推广到更多的领域，为广大技术人员提供技术发展蓝图，为企业管理者提供科技攻关指导，是本书的目的。
本书特点：
把脉技术现状
分析发展动向
为技术人员和决策者提供宏观支持

内容简介

《中国自动化技术发展报告》是一本反映我国自动化技术发展水平的报告。内容包括冶金自动化、化工自动化、能源自动化、工业控制网络、人机交互自动化、数控机床自动化、机器人、车辆自动驾驶及控制、列车运行控制及自动驾驶、航空航天自动化和陆用装备自动化十一大工业领域中自动化技术的发展状况和趋势分析，分别介绍其中自动化技术的系统特征、国内外发展现状、新技术新方法、应用情况以及本行业的自动化技术发展建议。
本报告的目的是把脉技术现状、分析发展动向，为技术人员和决策者提供宏观支持。

作者简介

孙优贤，浙大，院士，以孙优贤院士为带头人的浙江大学工业自动化学科是我国工业自动化领域国家重点学科，全国首批建立的硕士、博士学位授予点，并设有博士后流动站。学科建有国家重点实验室和国家工程研究中心。复杂工业过程的建模、控制与优化，工厂综合自动化，现场总线和智能化仪表等研究，已进入国际先进水平。研究成果在大型炼油厂、大型石化厂、大型造纸厂、大型钢铁厂、大型制药厂和各类化工厂中得到广泛应用。

内页插图

目录

第1章综述 1
1.1自动化技术在各行业的发展状况 1
1.1.1冶金自动化 1
1.1.2化工自动化 2
1.1.3能源自动化 3
1.1.4工业控制网络 4
1.1.5人机交互自动化 6
1.1.6数控机床自动化 7
1.1.7机器人 7
1.1.8车辆自动驾驶及控制 8
1.1.9列车运行控制及自动驾驶 9
1.1.10航天航空自动化 10
1.1.11陆用装备自动化 11
1.2报告研究内容及结构安排 12
第2章冶金自动化 13
2.1冶金自动化背景介绍 13
2.1.1冶金行业概况 13
2.1.2冶金自动化概况 14
2.2冶金自动化国内外现状 15
2.2.1矿物处理过程自动化技术国内外现状 15
2.2.2钢铁冶金过程自动化技术国内外现状 16
2.2.3有色冶金过程自动化技术国内外现状 18
2.3冶金自动化技术与方法 19
2.3.1参数检测与关键工艺参数的软测量 19
2.3.2过程控制技术 22
2.3.3运行优化技术 29
2.3.4计划调度 33
2.3.5一体化控制技术 39
2.4应用效果 45
2.4.1选矿自动化应用效果 45
2.4.2钢铁自动化应用效果 45
2.4.3有色冶金自动化应用效果 46
2.5发展建议 46
2.5.1技术发展建议 46
2.5.2人才培养发展建议 47
2.5.3政策发展建议 47
参考文献 47
第3章化工自动化 50
3.1背景介绍 50
3.2国内外现状 51
3.2.1乙烯流程自动化系统的国内外现状 52
3.2.2汽油管道调和控制优化系统的国内外现状 54
3.2.3聚烯烃过程控制优化系统的国内外现状 55
3.2.4化工过程报警优化管理与安全应急演练 56
3.3新技术和新方法 57
3.3.1乙烯流程自动化技术新方法 58
3.3.2炼油流程汽油调和自动化新技术 63
3.3.3聚烯烃流程自动化系统新技术 69
3.3.4报警优化管理与企业安全应急救援演练技术 73
3.4应用情况 75
3.4.1乙烯流程先控与优化技术的应用情况 75
3.4.2汽油管道调和控制优化技术的应用情况 76
3.4.3聚乙烯聚合过程优化技术的应用情况 78
3.4.4企业生产安全应急救援演练的应用情况 78
3.5发展建议 79
参考文献 79
第4章能源自动化 82
4.1背景介绍 82
4.1.1我国的能源系统 82
4.1.2能源控制系统的背景 83
4.2国内外现状 91
4.2.1能源系统的国内外研究现状 91
4.2.2能源控制技术的国内外现状 92
4.3新技术和新方法 103
4.3.1信息物理融合能源系统 103
4.3.2火力电站建模及优化控制技术 106
4.3.3水力发电核心控制技术 125
4.3.4风力发电核心控制技术 127
4.3.5光伏发电核心控制技术 130
4.3.6核电厂关键控制技术 132
4.4能源自动化技术的应用 135
4.4.1能源系统优化技术的应用 135
4.4.2火电厂燃煤热值在线辨识技术的典型应用（煤质在线监测） 137
4.4.3智能（数字）化电厂的建设与智慧电厂的未来 138
4.4.4水电厂计算机实时监控系统H9000 的典型应用 143
4.4.5风力发电Deif 主控系统的典型应用 144
4.4.6远景“阿波罗”光伏云平台技术的典型应用 144
4.4.7非能动型压水堆核电技术AP1000 的典型应用 145
4.4.8企业多能源系统的需求控制与优化 146
4.4.9风电场信息物理融合能源系统信息构建方案 148
参考文献 150
第5章工业控制网络 154
5.1工业控制网络研究现状与趋势 154
5.1.1工业控制网络背景 154
5.1.2多总线设备集成方法研究现状 155
5.1.3程序开发与编译方法研究现状 160
5.2多种网络设备统一管理技术 162
5.2.1概述 162
5.2.2基本原理 162
5.2.3设备描述的主要内容与实现 164
5.2.4变量描述的实现 169
5.2.5基于描述的设备操作与管理 170
5.3控制网络统一编程方法 173
5.3.1概述 173
5.3.2控制程序建模 173
5.3.3并行任务提取 178
5.3.4并行任务的分配 181
5.4编程开发平台软件 183
5.4.1软件功能结构 183
5.4.2平台软件程序实现 185
5.5工程应用案例 191
5.5.1系统结构 191
5.5.2应用程序开发 193
5.5.3设备管理与变量管理 194
5.6发展建议 195
参考文献 196
第6章人机交互与自动化 197
6.1人机交互自动化背景介绍 197
6.1.1人机交互与自动化的关系 197
6.1.2战略意义 198
6.1.3问题与挑战 198
6.2人机交互自动化技术国内外现状 200
6.2.1国际研究现状 200
6.2.2国内研究现状 201
6.2.3发展需求 202
6.2.4现有技术和解决方案的不足 203
6.3技术与方法 204
6.3.1技术体系 204
6.3.2关键技术 204
6.3.3核心器件与系统 209
6.4应用 209
6.4.1智能穿戴 210
6.4.2智能家居 210
6.4.3智慧医疗 210
6.4.4移动办公 210
6.4.5智能汽车 210
6.4.6智能机器人 210
6.4.7数字文化 211
6.4.8舆情分析 211
6.5发展建议 211
6.5.1技术发展建议 211
6.5.2人才培养建议 212
6.5.3政策发展建议 212
参考文献 213
第7章数控机床自动化 214
7.1数控系统背景介绍 214
7.1.1我国数控技术的现状 214
7.1.2数控系统典型特征描述 214
7.1.3数控系统行业状况 216
7.2数控系统国内外现状 218
7.2.1数控系统国外现状 218
7.2.2数控系统国内现状 219
7.2.3插补技术国内现状 220
7.2.4现场总线技术 222
7.3数控系统新技术与新方法 223
7.3.1概述 223
7.3.2实时平台 224
7.3.3人机接口 225
7.3.4工艺解释 225
7.3.5加工过程控制 226
7.3.6具体应用技术 227
7.4应用情况 228
7.4.1中科院沈阳计算所、沈阳高精数控、沈阳机床集团联合实施的“国产数控机床应用国产数控系统示范工程” 229
7.4.2鲁南机床与华中数控实施的应用示范工程 229
7.4.3通过“高档数控机床与基础制造装备”国家重大课题专项推动技术应用230
7.5数控系统发展建议 231
参考文献 234
第8章机器人 236
8.1背景介绍 236
8.1.1概述 236
8.1.2典型特征描述 236
8.1.3分类情况和行业应用概况 237
8.2国内外现状和发展趋势 239
8.2.1国外机器人发展态势 239
8.2.2工业机器人现状 239
8.2.3特种机器人现状 244
8.2.4服务机器人现状 253
8.3新技术和新方法 257
8.3.1工业机器人的新技术和新方法 257
8.3.2特种机器人的新技术和新方法 259
8.3.3服务机器人的新技术和新方法 263
8.4应用情况 264
8.4.1工业机器人的应用 264
8.4.2特种机器人的应用 266
8.4.3服务机器人的应用 270
8.5发展建议 272
8.5.1技术发展建议 272
8.5.2人才培养建议 273
8.5.3政策制定建议 273
参考文献 273
第9章车辆自动驾驶及控制 282
9.1汽车电控系统技术背景介绍 282
9.1.1汽车电控系统典型特征 283
9.1.2汽车电控行业概况 284
9.1.3汽车V 模式开发流程 285
9.2汽车电控系统技术国内外现状 286
9.2.1内燃机汽车电控技术现状 286
9.2.2新能源汽车电控技术现状 287
9.2.3汽车传感器、执行器技术现状 289
9.3汽车电控系统与驾驶自动化的技术与方法 289
9.3.1车辆动力学系统建模及仿真技术与方法 289
9.3.2动力控制系统技术与方法 290
9.3.3底盘控制与安全系统技术与方法 293
9.3.4新能源汽车电控系统技术与方法 300
9.3.5汽车智能行驶优化 305
9.3.6车身电子技术 308
9.4典型应用 308
9.4.1发动机电喷控制技术典型应用 308
9.4.2自动变速控制技术典型应用 313
9.4.3车辆轮胎建模与参数辨识技术典型应用 317
9.5发展建议 321
9.5.1技术发展建议 321
9.5.2人才培养发展建议 322
9.5.3政策发展建议 322
参考文献 322
第10章列车运行控制及自动驾驶 324
10.1概述 324
10.1.1轨道交通运行控制系统构成及特点 324
10.1.2列车运行控制技术发展历程 325
10.1.3列车自动驾驶基本原理及系统组成 327
10.1.4列车自动驾驶系统性能指标 329
10.2列车自动驾驶技术国内外发展现状 330
10.2.1列车驾驶曲线的优化技术 330
10.2.2列车速度跟踪控制技术 331
10.3列车自动驾驶关键技术与方法 333
10.3.1列车动力学建模技术与方法 333
10.3.2基于速度跟踪的列车自动驾驶技术与方法 338
10.3.3精确停车控制技术与方法 351
10.4应用情况 353
10.4.1北京地铁亦庄线列车自动驾驶系统 353
10.4.2北京地铁燕房线全自动运行系统 358
10.4.3列车自动驾驶技术在城际铁路中的应用 361
10.5发展建议 363
10.5.1列车自动驾驶技术发展建议 363
10.5.2轨道交通相关人才培养建议 364
10.5.3我国城市轨道交通政策发展建议 366
参考文献 366
第11章航天航空自动化 369
11.1航天航空自动化背景介绍 369
11.1.1引言 369
11.1.2航天航空自动化系统简介 370
11.1.3航天航空产业概况 375
11.2航天航空自动化技术国内外现状 376
11.2.1航天航空自动化技术现状 376
11.2.2高超声速飞行器控制领域的研究现状 377
11.2.3航天器轨道控制领域的研究现状 387
11.2.4航天器姿态控制领域的研究现状 397
11.2.5航天器姿轨联合控制领域的研究现状 409
11.2.6空间联合体控制领域的研究现状 414
11.2.7航天器编队飞行控制领域的研究现状 421
11.3航天航空自动化技术与方法 428
11.3.1高超声速飞行器控制技术发展中的前沿研究 428
11.3.2航天器轨道控制技术发展中的前沿研究 431
11.3.3航天器姿态控制技术发展中的前沿研究 432
11.3.4航天器姿轨联合控制技术发展中的前沿研究 432
11.3.5空间联合体控制技术发展中的前沿研究 433
11.3.6航天器编队飞行控制技术发展中的前沿研究 434
11.4应用 435
11.4.1先进控制技术在高超声速飞行器领域中的典型应用 435
11.4.2先进控制技术在航天器轨道控制领域中的典型应用 436
11.4.3先进控制技术在航天器姿态控制领域中的典型应用 436
11.4.4先进控制技术在航天器姿轨联合控制领域中的典型应用 436
11.4.5先进控制技术在空间联合体控制领域中的典型应用 437
11.4.6先进控制技术在航天器编队飞行控制领域中的典型应用 437
11.4.7其他应用 438
11.5发展建议 438
11.5.1技术发展建议 438
11.5.2人才培养发展建议 438
11.5.3政策发展建议 438
参考文献 439
第12章陆用装备自动化 453
12.1陆用装备自动化背景介绍 453
12.1.1引言 453
12.1.2陆用装备自动化系统的典型特征描述 453
12.2装备自动化技术国内外现状 457
12.2.1陆用装备自动化技术现状 457
12.2.2目标搜索、捕获、识别与环境感知自动化技术现状 459
12.2.3陆用装备指挥控制系统技术现状 461
12.2.4陆用装备火力控制系统技术现状 464
12.2.5陆用装备维护保障自动化技术现状 465
12.2.6陆用装备的效能评估技术现状 468
12.3陆用装备自动化的新技术与新方法 469
12.3.1复杂陆用装备自动化系统体系结构的多目标优化技术 469
12.3.2陆用装备自动化系统的层次型建模技术与方法 470
12.3.3野战多元信息获取与信息融合技术 474
12.3.4信息分发、传输、识别与利用的技术与方法 478
12.3.5陆用装备的环境信息感知与定位技术 480
12.3.6分布式指挥控制与火力控制一体化控制系统的技术和方法 482
12.3.7陆用装备故障诊断、自修复与保障自动化的技术与方法 486
12.3.8陆用装备作战效能实时评估技术与方法 488
12.4应用 489
12.4.1自动化火炮系统的典型应用 489
12.4.2我国防空装备自动化系统典型应用 490
12.4.3坦克装甲装备自动化系统典型应用 491
12.4.4我国防化装备自动化系统典型应用 494
12.4.5轻武器及单兵装备自动化系统典型应用 498
12.5发展建议 499
12.5.1技术发展建议 499
12.5.2人才培养发展建议 499
12.5.3政策发展建议 499
参考文献 499

前言/序言

自动化科学与技术在当今社会发展中起着至关重要的作用，并且正经历着日新月异的发展和变化，为全面展现中国自动化行业与技术发展概貌，中国自动化学会组织专家编写，由化学工业出版社出版《中国自动化技术发展报告》（以下简称《报告》）。《中国自动化技术发展报告》是一本全面反映我国自动化技术发展水平的报告。内容包括冶金自动化、化工自动化、能源自动化、工业控制网络、人机交互自动化、数控机床自动化、机器人、车辆自动驾驶及控制、列车运行控制及自动驾驶技术、航天航空自动化和陆用装备自动化十一大工业领域中自动化技术的发展状况和趋势，分别介绍自动化技术的系统特征、国内外发展现状、新技术新方法、应用情况以及本行业的自动化技术发展建议。本报告的目的是把脉技术现状、分析发展动向、为技术人员和决策者提供宏观支持。
为写好本报告，2016年7月，自动化领域知名学者共同组成了报告的编写委员会，负责报告的起草工作，经过深入交流与充分讨论，决定将自动化技术所涉及的研究领域分为十一个大的方面，分别剖析其特征和意义，梳理并介绍该技术领域的国内外现状及发展趋势、最新技术与方法、应用情况，凝练研究方向和发展建议等。
经过编写组数十位专家、学者一年多的写作和反复修改，《报告》得以完成。《报告》分为12章，第1章“综述”由浙江大学孙优贤和北京理工大学的陈杰负责，第2章“冶金自动化”由东北大学的丁进良、中南大学的阳春华负责，第3章“化工自动化”由北京化工大学的朱群雄和华东理工大学的杜文莉负责，第4章“能源自动化”由西安交通大学的管晓宏、华北电力大学的韩璞和上海交通大学的袁景淇负责，第5章“工业控制网络”由大连理工大学的仲崇权负责，第6章“人机交互自动化”由清华大学的戴琼海负责，第7章“数控机床自动化”和第8章“机器人”由中国科学院沈阳自动化研究所的于海斌负责，第9章“车辆自动驾驶及控制”由吉林大学程虹负责，第10章“列车运行控制及自动驾驶”由北京交通大学的宁滨负责，第11章“航天航空自动化”由哈尔滨工业大学的段广仁和北京控制工程研究所的胡军负责，第12章“陆用装备自动化”由北京理工大学的陈杰负责。
由于报告涉及多个行业和领域，参加编写的专家、学者众多，在此不一一列举，详细的编写人员名单在文前列出。
《报告》的顺利完成得益于国内外多名专家和同行的鼎力支持，同时，有很多为《报告》编写提供帮助的教授、学者、行业从业人员和研究生，他们是：龚至豪、方浩、邓华民、邱晓波、武云鹏、蔡涛、白永强、辛斌、陈晨、陈文颉、甘明刚、彭志红、孙健、窦丽华、高欣、王亚军、吴峰华、马彦、章新杰、张建伟、许男、王菲、张玉新、褚洪庆、郭露露等，感谢他们为本书付出的辛勤工作。
由于编著者水平所限，疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正。

编著者

《中国工业转型升级：智能化与可持续发展之路》 概述 本书旨在深入剖析中国工业在21世纪以来所经历的深刻变革，重点聚焦于智能化技术在推动产业升级、提升生产效率、优化资源配置以及实现可持续发展方面所扮演的关键角色。作者通过详实的数据、丰富的案例和严谨的分析，勾勒出中国工业从传统制造向现代智造迈进的宏伟图景，并探讨了这一转型过程中所面临的机遇与挑战。 核心内容 第一部分：时代背景与转型驱动 全球产业格局变迁： 详细阐述了第四次工业革命的到来，以人工智能、大数据、物联网、云计算等为代表的新一代信息技术如何重塑全球产业分工和竞争格局。分析了中国在全球价值链中地位的演变，以及外部环境对国内工业转型升级的压力与催化作用。 国内发展新常态： 深入剖析中国经济进入新常态后，传统依靠要素投入和规模扩张的增长模式难以为继。在此背景下，创新驱动、绿色发展和协调发展成为必然选择，工业智能化和高端化成为突破口。 政策导向与战略部署： 回顾并分析了国家层面出台的一系列支持工业转型升级的政策，如“中国制造2025”、“互联网+行动”等，阐述了这些政策在引导产业方向、推动技术创新、优化营商环境等方面发挥的重要作用。 第二部分：智能化技术的核心支撑 人工智能在工业领域的应用： 智能制造执行系统（MES）： 探讨AI在生产计划调度、过程控制、质量检测、设备预测性维护等方面的应用，如何实现生产流程的实时优化和智能化管理。 工业机器人与自动化： 分析协作机器人、自主移动机器人（AMR）等在提高生产柔性、降低劳动强度、保障生产安全等方面的贡献。 机器视觉与智能传感： 详述机器视觉技术在产品质量检测、装配引导、缺陷识别等方面的高效应用，以及各类智能传感器如何实现对生产环境和设备状态的精准感知。 大数据分析与预测： 阐释如何通过对海量生产数据的收集、处理和分析，实现生产效率的提升、能耗的优化、供应链的精准管理以及新商业模式的探索。 物联网（IoT）与工业互联网： 设备互联互通： 探讨如何构建统一的工业互联网平台，实现生产设备、物料、人员之间的信息共享和协同工作，打破信息孤岛。 实时监控与远程诊断： 分析IoT技术如何实现对生产过程的远程实时监控，并为设备的故障预警和远程诊断提供技术支撑。 供应链协同优化： 阐述IoT在打通供应链上下游信息流、实现供需精准匹配、提升物流效率方面的作用。 云计算与边缘计算： 云端智能与数据处理： 分析云计算如何为工业大数据存储、AI模型训练、平台服务提供强大的计算和存储能力。 边缘计算的优势： 探讨边缘计算在降低网络延迟、保障数据安全、实现本地化智能决策方面的独特价值，尤其是在实时性要求高的场景。 第三部分：智能化驱动下的产业升级 传统产业的智能化改造： 制造业转型升级： 通过案例分析，展示汽车制造、电子信息、钢铁、石化等传统制造业如何通过引入智能化技术，实现产品质量提升、生产效率翻番、成本显著降低。 战略性新兴产业培育： 探讨在人工智能、生物技术、新材料等新兴领域，智能化技术如何加速研发、推动产业集群发展，形成新的经济增长点。 服务业的智能化创新： 智能物流与仓储： 分析自动化仓储系统、无人配送、智能路径规划等在提升物流效率、降低运营成本方面的应用。 智能运维与售后服务： 探讨如何利用AI技术实现设备的预测性维护，提升客户服务响应速度和满意度。 个性化定制与柔性生产： 阐述智能化技术如何支持大规模个性化定制（C2M）模式，满足消费者日益增长的多元化需求。 第四部分：可持续发展与智能化 绿色制造与节能减排： 能源管理智能化： 分析智能电网、能源监测与调度系统如何在生产过程中实现能源的精细化管理和优化利用。 资源循环利用： 探讨智能化技术在废弃物分类、回收再利用、生产过程减排等方面的应用。 环境监测与治理： 分析智能传感器和大数据在环境污染监测、预警和治理中的作用。 安全生产与风险防控： 危险作业的自动化替代： 探讨机器人和无人化设备在替代人工完成高风险、高危险作业方面的贡献。 安全生产智能监管： 分析AI在识别安全隐患、预警事故发生、提升应急响应能力方面的作用。 人与技术的协同： 技能升级与人才培养： 探讨智能化转型对劳动力技能结构提出的新要求，以及相关教育和培训体系的建设。 人机协作新模式： 分析如何设计更高效、更人性化的人机协作模式，提升整体生产效能和员工工作体验。 第五部分：挑战、前景与展望 面临的挑战： 技术瓶颈与成本压力： 分析核心技术自主可控的挑战，以及智能化改造在初期可能面临的高昂投入和投资回报周期。 数据安全与隐私保护： 探讨在工业数据日益增长的背景下，如何构建完善的数据安全和隐私保护体系。 标准与互操作性： 分析建立统一的工业智能化标准体系，促进不同技术和平台之间的互联互通的紧迫性。 人才短缺与结构性失衡： 探讨高端技术人才和复合型人才的培养与引进问题。 未来发展趋势： 更加精细化的智能： 展望AI在更深层次理解和优化生产流程、价值链方面的潜力。 虚实融合的生产模式： 探讨数字孪生、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等技术在产品设计、生产模拟、远程协作中的应用。 智能化生态系统的构建： 展望中国工业将形成更加开放、协同、共享的智能化生态系统。 政策建议与发展路径： 提出进一步推动中国工业智能化和可持续发展的政策建议，包括加强基础研究、鼓励技术创新、优化产业布局、完善人才体系、健全法律法规等方面。 本书通过对中国工业智能化转型历程和未来趋势的全面梳理，为读者提供了一个深入了解中国制造业如何迈向高质量发展的视角，并为相关从业者、研究者和决策者提供了宝贵的参考。