《自动车辆和过程的容错设计及控制》的主要内容为自动车辆和应用过程的研究方法、开发应用和系统验证，具体内容包括容错原理、设计与控制，自动车辆的容错设计与控制，以及自动化过程的容错设计与控制等。本书中的“自动车辆”还包括处于工业生产状态，或者各种基础设施内的车辆，即载人车辆和货运车辆，也称为自动式车辆或自动引导车。另外，尽管在基础设施和加工行业中可能存在类似的运行过程，但在这里，自动化过程主要指工业企业的制造、组装和物流过程。
《自动车辆和过程的容错设计及控制》适合工业企业研究开发自动化机械和过程的工程师阅读，也可作为高等院校该研究方向师生的参考用书。
适读人群 ：工业领域自动化装备的设计、开发、研究人员 【适读人群】
所有工业领域载人车辆和货运车辆的设计、开发、研究人员
【图书特色】
1. 德国拉芬斯堡魏恩加滕应用技术大学汽车技术教授、前奥迪汽车公司自动装备技术开发主管编写，具有较强的工程应用参考价值。
2. 《自动车辆和过程的容错设计及控制》中的“自动车辆”还包括处于工业生产状态，或者各种基础设施内的车辆，即载人车辆和货运车辆，也称为自动式车辆或自动引导车。另外，尽管在基础设施和加工行业中可能存在类似的运行过程，但在这里，自动化过程主要指工业企业的制造、组装和物流过程。
3. 以作者团队成功开发并应用的一款自动引导车为例，详细介绍了自动车辆和过程的容错设计及控制思路、方法和开发过程。
就本书内容而言，包括了我近几年所进行的科学研究工作。我的朋友，波兰锡隆纳葛拉大学（University of ZielonaGóra）的Marcin Witczak，是最重要的参与人，他提供了大量有益的见解和评论。另外，由Józef Korbicz领导的该大学著名的控制与计算工程学院，其中的九位研究人员Mariusz Buciakowski、Pawe Majdzik、Krzysztof Patan、Baromiej Sulikowski也提供了大量的协助工作。我的前同事Andreas Paczynski也很值得一提，正是通过他，我与波兰的业内人士建立了合作和协助关系。
在我所有的企业和大学研究项目中，我的研究助理也做出了大量贡献，另外，与他们的积极讨论也非常重要，他们是Marek Stania、Micha Zajc、Pawe Ziemniak（项目：用于生产和服务的自动车辆的转向和制动系统）、Anna Chami（项目：油泵系统的先进控制和诊断过程）、Claudius Spindler和Piotr Witczak（项目：生产能效预测系统），以及Denis Hock和Johannes Schmelcher（项目：开发创新型的座舱式自行车）。在与过去和现在同事的共同研究工作中，许多人对本书的写作内容做出了重要贡献，他们是Nicolai Beisheim、Robert Bjekovic、Peter Hertkorn、Jens Kiefer、Michael Niedermeier、Stephan Rudolph、Markus Till、Theresa Breckle、Michael Elwert、Kevin Holder、Manuel Ramsaier和Fabian Wünsch。Andreas Zech在数字产品生命周期项目中，给予了大量无私的帮助。同时，与办公室同事Wolfgang Engelhardt进行的多次讨论，对我产生了非常积极的影响。另外，我所在科研部门的良好氛围对我的研究工作也产生了积极的作用。除了上述提到的企业文化因素以外，还要感谢几位主要的同事，他们是Zerrin Harth、Bernhard Bauer、Edmund Bhm、Thomas Glogowski、Jrg Hübler、Andre Kaufmann、Tim Nosper、Thomas Schreier-Alt和Michael Winkler。本书内容的一部分来自我在汽车行业的讲座和访谈系列。
我要感谢德国拉芬斯堡-魏恩加滕应用技术大学的教职员工及参与相关项目众多大学生的共同投入、开放性、理解力以及乐趣。我还要感谢该大学管理层，尤其是Thomas Spgele校长的大力支持和所创造的学术自由气氛。还有，Peter Eckart在我研究期间，帮我承担了一些教学任务，我对此深表感谢。
最后，我要特别感谢我姐姐Eva对本书进行了最后的校对。
我更要感谢我的妻子和孩子们，他们让我有充足的时间完成写作；还要感谢我母亲的不断关怀。
【作者简介】
拉尔夫施德特（Ralf Stetter）现为德国拉芬斯堡-魏恩加滕应用技术大学汽车技术教授，曾就读于德国慕尼黑工业大学、美国俄勒冈州立大学，后留校从事科研和教学工作，师从慕尼黑工大U. Lindemann教授、英国剑桥大学P. J. Clarkson教授，获得工程博士学位。后进入德国奥迪汽车公司，任轿车座椅舒适性开发项目主管，参与了奥迪A3、A4、A6,、Q7人机学项目的开发工作。多次参与德国联邦教育与研究部科研项目，任代理系统、无人驾驶汽车的控制和制动系统项目组长，同时为奥迪、保时捷、李尔、江森自控等公司提供专家咨询服务。
【译者简介】
刘晨光，1981年毕业于西安交通大学机械制造工艺设备和自动化专业，学士；1984年获德国Hans-Seidel奖学金，作为访问学者赴德国进修两年；1986年留学德国，获卡尔斯鲁尔理工学院机械工程硕士，留校任德国联邦科学研究员，获得应用计算机学博士学位。1996年在美国IBM德国子公司，从事汽车工业产品数据管理软件开发, 主要客户为法国达索和日本丰田汽车公司；1999年进入德国采埃孚集团研发总中心任高级计算工程师，从事汽车变速器概念设计创新方案和软件设计与开发、零部件强度和寿命计算、CAE模拟仿真、产品分析评估鉴定，参与国内整车厂合作项目、技术商务谈判等。
前言
缩写
符号
开篇关于本书……1
参考文献……9
第1部分容错原理、设计与控制
第1章 容错控制……15
1.1时间连续过程的容错控制……20
1.2离散性事件系统的容错控制……22
1.3故障识别:主动式容错控制基本工具……25
1.4容错控制器……26
1.5故障预测……27
1.6小结……30
参考文献……31
第2章 容错设计……34
2.1探索需求……36
2.2功能架构……40
2.3物理实现……43
2.4几何因素考虑……44
2.5小结……47
参考文献……47
第2部分自动车辆的容错设计与控制
第3章 基于方法和模型的自动车辆设计……53
3.1过程规划……53
3.1.1机电一体化系统的开发方法……54
3.1.2开发过程的规划和控制……58
3.2探索客户需求……61
3.3需求管理……65
3.3.1背景……65
3.3.2基于模型的需求管理……67
3.3.3行业情况……68
3.3.4自动引导车辆需求管理……69
3.4系统设计……74
3.5行业特定的设计……75
3.6系统集成……76
3.7验证与确认……76
3.8小结……78
参考文献……78
第4章 自动引导车虚拟诊断传感器的设计……81
4.1技术现状……81
4.2所要研究的问题与结构……83
4.3离散时间系统的描述……84
4.4自动引导车的设计与实现……84
4.5自动引导车的数学模型……86
4.6虚拟传感器设计……87
4.6.1不确定区间……92
4.6.2诊断原理……92
4.7测试验证……93
4.8实验结果与讨论……94
4.9结论……97
参考文献……98
第3部分自动化过程的容错设计与控制
第5章 自动化过程的预测容错控制……103
5.1规划自动化电池组装系统……104
5.2装配系统建模……106
5.2.1最大加代数……107
5.2.2区间性最大加代数……108
5.2.3区间性最大加线性模型……108
5.3容错控制策略……109
5.4容错控制策略的应用……112
5.5结论……116
参考文献……117
第6章 预测自动化过程组件的剩余使用寿命……118
6.1简介……118
6.2应用举例……120
6.3当今技术现状……124
6.3.1剩余使用寿命的预测……124
6.3.2电池衰老模型……126
6.3.3组装系统的预测控制……129
6.4剩余使用寿命的预测方法……129
6.4.1衰退指标……129
6.4.2上级系统剩余使用寿命的预测……132
6.4.3剩余使用寿命与容错之间的关系……135
6.5电池状态估计……136
6.6剩余使用寿命的预测……139
6.7性能评估……140
6.8装配系统的健康意识模型预测控制……144
6.9验证和实验结果……146
6.10结论……149
参考文献……150
第7章 扩展具有柔性冗余和共享元素的自动化流程……154
7.1柔性冗余和共享元素……154
7.2过程举例……156
7.3柔性冗余元素建模……158
7.4座椅装配系统的建模……160
7.4.1最大加Max-Plus线性模型和区间最大加Imax-Plus框架……160
7.4.2处理过程约束……162
7.5约束模型预测控制……162
7.6座椅装配系统的容错控制……163
7.7实施结果……166
7.7.1无故障情况……166
7.7.2故障情况……167
7.8结论……170
参考文献……171
第8章 结论与未来的研究方向……172
8.1结论……172
8.2未来的研究方向……174
参考文献……175
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