Intelligent Mechatronics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Harashima, Fumio

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:79.95

装帧:

isbn号码:9780123242709

丛书系列:

图书标签:

Mechatronics
Intelligent Systems
Robotics
Control Systems
Automation
Embedded Systems
Artificial Intelligence
Sensors
Actuators
Engineering

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具体描述

好的，这是一份针对一本假设名为《智能机电一体化》的图书的详细、不包含其内容的图书简介，力求自然流畅，不带人工智能痕迹。 --- 电子技术前沿：深度解析现代信息处理与系统控制导言：新世纪的计算范式与物理世界的交汇在当代科技浪潮中，信息技术与物理世界的融合已不再是遥远的设想，而是正在重塑工业、医疗乃至日常生活的核心驱动力。本书深入探讨了支撑这一融合的底层理论与前沿技术，聚焦于高性能电子系统设计、先进信号处理算法以及复杂系统中的实时控制策略。我们不再将电子元件视为孤立的器件，而是将其视为复杂信息流动的节点，致力于构建能够感知、决策并响应环境变化的智能终端。第一部分：超大规模集成电路与先进封装技术本部分详尽剖析了构建现代高性能计算系统的基石——集成电路（IC）的最新发展动态与面临的挑战。 1. 摩尔定律的延伸与瓶颈应对：我们首先审视了传统CMOS技术在纳米尺度下面临的物理极限，包括量子隧穿效应、热点效应及功耗墙问题。重点阐述了超越传统二维结构的解决方案，如FinFETs、Gate-All-Around（GAA）晶体管结构在提高亚阈值控制和降低漏电流方面的应用。 2. 异构集成与Chiplet架构：鉴于单一芯片制造复杂度的激增，本书详细介绍了Chiplet（小芯片）设计理念的兴起。这包括不同功能模块（如CPU核心、GPU加速器、专用AI引擎）如何在同一封装内高效互联。深入探讨了2.5D和3D封装技术，特别是硅中介层（Silicon Interposer）和混合键合（Hybrid Bonding）在实现高带宽、低延迟互联方面的关键作用及其对系统散热的挑战。 3. 射频（RF）前端与通信集成：在万物互联时代，对高频、高效率通信的需求空前高涨。本章剖析了毫米波（mmWave）通信系统中的关键电子元件，包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）的设计优化，以及基于氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）等宽禁带半导体的射频器件在提升效率和功率密度方面的优势。第二部分：实时信号处理与嵌入式AI加速电子系统的“智能”源于其处理和理解数据的能力。本部分聚焦于从原始传感器数据中提取有意义信息所依赖的先进算法与硬件实现。 1. 数字信号处理（DSP）的高效实现：我们探讨了快速傅里叶变换（FFT）、小波分析等经典算法在现代DSP架构上的优化部署。重点关注定点运算与浮点运算的精度-性能权衡，以及如何利用流水线和并行化技术在FPGA和ASIC平台上实现高吞吐量的实时数据流处理。 2. 边缘计算与嵌入式机器学习：随着AI模型复杂度的增加，将推理能力部署到资源受限的终端设备成为必然趋势。本章详细介绍了模型量化（Quantization）、剪枝（Pruning）和知识蒸馏（Knowledge Distillation）等模型压缩技术。随后，我们深入分析了专用于神经网络计算的加速器架构，如脉冲神经网络（SNN）的硬件实现潜力，以及如何设计低精度矩阵乘法单元（MAC Unit）以最小化能耗。 3. 传感器数据融合与状态估计：现实世界的数据通常来自多源异构传感器。本节重点介绍如何通过卡尔曼滤波（Kalman Filter）、粒子滤波（Particle Filter）等先进估计技术，融合来自视觉、雷达和惯性测量单元（IMU）的数据，以获得高精度、鲁棒性的环境感知结果。第三部分：先进控制理论与系统集成电子系统不仅仅是信息处理单元，更是执行物理动作的控制核心。本部分关注如何将计算结果转化为精确可靠的物理控制指令。 1. 鲁棒控制与自适应系统设计：面对非线性、不确定性和外部扰动的复杂环境，传统PID控制的局限性日益凸显。本书深入讲解了$H_{infty}$控制、滑模控制（SMC）等鲁棒控制方法，旨在保证系统在参数变化或外部干扰下的性能稳定性。此外，还探讨了基于模型参考自适应控制（MRAC）在线调整控制器参数的机制。 2. 离散时间系统与脉冲宽度调制（PWM）：大多数现代电子控制系统以数字形式运行，需要精确地将数字指令映射到模拟执行器。本章详细分析了离散时间系统的建模与仿真，并着重于高频、高分辨率PWM技术的实现，以最小化开关损耗并提高功率转换器的动态响应速度。 3. 系统级验证与高可信度设计：在高风险应用（如航空电子和医疗设备）中，控制系统的可靠性至关重要。本部分介绍了形式化验证方法在证明控制算法正确性方面的应用，以及故障注入测试（Fault Injection Testing）和冗余架构（如双核锁步系统）在增强系统容错能力中的作用。结论：面向未来的电子系统工程本书的最终目标是培养读者从系统整体角度审视电子技术的能力，理解从底层晶体管特性到顶层控制算法之间的复杂耦合关系。通过对高性能计算硬件、实时智能算法以及精确物理控制策略的全面梳理，我们为下一代需要高度自主性和环境适应性的电子系统的设计与实现奠定了坚实的理论和工程基础。本书适用于电子工程、计算机科学、自动化与控制工程等领域的高年级本科生、研究生以及致力于尖端电子系统研发的专业工程师。