本书为工业和信息化部“十四五”规划教材，是在第1版基础上修订而成的，是为材料科学与工程专业的学生普及一定的数字化控制技术知识。

全书共10章，内容包括数字化技术硬件和软件基础、PLC控制技术及应用、工控机控制技术及应用、模拟信号的采集与数字化过程、数字信号的处理过程、自动控制理论基础、数字化控制方法、材料智能制造及应用。

本书可作为普通高等学校本科材料科学与工程专业及相关专业的专业基础课教材，建议学时数为64学时，也可供相关工程技术人员参考使用。

前辅文
第1章 绪论
  1.1 数字化设计与制造技术概述
   1.1.1 数字化设计与制造技术的基本内容
   1.1.2 数字化设计与制造技术的基本特点
   1.1.3 数字化设计与制造技术的发展趋势
  1.2 材料加工与制造中的数字化技术
   1.2.1 材料加工与制造技术
   1.2.2 材料加工与制造数字化及关键技术
   1.2.3 材料加工与制造数字化技术发展过程
  1.3 数字化材料加工与制造系统
   1.3.1 数字化材料加工与制造设备的基本功能
   1.3.2 数字化材料加工与制造设备的基本组成
   1.3.3 数字化材料加工与制造系统的建立
  1.4 数字化控制系统应用典型案例
   1.4.1 CNC系统
   1.4.2 PLC控制系统
   1.4.3 工控机组态控制系统
   1.4.4 嵌入式控制系统
   1.4.5 分布式控制系统
   1.4.6 现场总线控制系统
  思考题
  参考文献
第2章 数字化技术硬件基础
  2.1 微型计算机概述
   2.1.1 微型计算机的特点及发展现状
   2.1.2 微型计算机系统的组成
   2.1.3 微处理器及其发展现状
   2.1.4 微处理器的分类
  2.2 通用微处理器
   2.2.1 8086微处理器的基本结构
   2.2.2 8086微处理器内部总线
   2.2.3 Pentium微处理器的基本结构
   2.2.4 Pentium微处理器的总线状态和总线周期
   2.2.5 微处理器传统技术的瓶颈
   2.2.6 微处理器体系结构改进技术
   2.2.7 64 位微处理器主流体系结构
   2.2.8 微处理器的一些基本概念
  2.3 嵌入式处理器
   2.3.1 嵌入式处理器分类
   2.3.2 典型的嵌入式处理器
   2.3.3 嵌入式系统组成
   2.3.4 嵌入式系统应用领域
  2.4 微型计算机的数据存储与传输
   2.4.1 微型计算机存储器与高速缓存技术
   2.4.2 微型计算机与外设之间的数据传输
   2.4.3 微型计算机总线与接口技术
  思考题
  参考文献
第3章 数字化技术软件基础
  3.1 LabVIEW编程基础及应用
   3.1.1 虚拟仪器概述
   3.1.2 LabVIEW编程环境
   3.1.3 LabVIEW程序设计
   3.1.4 基于LabVIEW的信号采集
   3.1.5 基于LabVIEW的信号分析
  3.2 MATLAB程序设计基础
   3.2.1 MATLAB简介
   3.2.2 MATLAB用户界面
   3.2.3 MATLAB基础知识
   3.2.4 MATLAB向量与矩阵运算
   3.2.5 MATLAB数据可视化
   3.2.6 MATLAB程序设计
   3.2.7 数据处理与分析
   3.2.8 MATLABAPP设计基础
   3.2.9 Simulink仿真工具
  思考题
  参考文献
第4章 PLC控制技术及应用
  4.1 PLC概述
   4.1.1 PLC的产生
   4.1.2 PLC的定义
   4.1.3 PLC的特点
  4.2 PLC组成及工作原理
   4.2.1 PLC的基本组成
   4.2.2 PLC的工作原理
  4.3 PLC程序设计基础
   4.3.1 PLC编程语言
   4.3.2 PLC编程环境
   4.3.3 梯形图编程规则
   4.3.4 PLC基本电路编程
  4.4 PLC控制系统设计
   4.4.1 PLC控制系统的基本功能
   4.4.2 PLC控制系统设计内容
   4.4.3 PLC控制系统设计步骤
   4.4.4 PLC控制系统与其他控制系统的区别
  4.5 材料加工与制造PLC控制系统案例分析
   4.5.1 自动MIG焊PLC控制系统
   4.5.2 钢板热轧PLC控制系统
  思考题
  参考文献
第5章 工控机控制技术及应用
  5.1 工控机概述
   5.1.1 工控机的概念
   5.1.2 工控机的特点
   5.1.3 工控机的主要类型
  5.2 工控机数据采集与控制卡基础
   5.2.1 数据采集与控制卡的基本任务
   5.2.2 数据采集与控制卡输入输出控制原理
   5.2.3 输入输出信号的种类与接线方式
   5.2.4 数据采集与控制卡的性能参数
  5.3 工控机数据采集与控制卡应用与编程
   5.3.1 数据采集与控制卡编程基本知识
   5.3.2 驱动程序及编程使用说明
   5.3.3 研华PCL-724数字量输入输出板卡
   5.3.4 研华ISA总线PCL-818L多功能板卡
   5.3.5 ADAM-4000系列远程数据采集和控制模块
  5.4 工控机数据采集与控制系统的组态设计
   5.4.1 工控机控制系统基本组成与功能
   5.4.2 工控机控制系统组态设计基本知识
   5.4.3 组态软件的基本功能和特点
   5.4.4 组态软件设计步骤
   5.4.5 几种常用的组态设计软件
  5.5 材料加工与制造工控机数据采集系统案例分析
   5.5.1 焊接工艺参数网络化数据采集和监控系统
   5.5.2 铝合金双丝MIG焊接熔池图像采集与处理系统
  思考题
  参考文献
第6章 模拟信号的采集与数字化过程
  6.1 信号概述
   6.1.1 信号的定义
   6.1.2 信号的分类
   6.1.3 信号的特性
  6.2 信号的传感
   6.2.1 传感技术的定义
   6.2.2 传感器的定义
   6.2.3 传感器的分类
   6.2.4 传感器的特性
  6.3 信号的采集与数字化过程
   6.3.1 信号采样过程
   6.3.2 采样定理
   6.3.3 信号的数字化
  6.4 数据采集系统的基本结构及工作原理
   6.4.1 数据采集系统的基本结构
   6.4.2 数据采集系统的工作原理
   6.4.3 数据采集系统的特点和发展趋势
  6.5 材料加工与制造过程数据采集系统案例
   6.5.1 基于单片机的数据采集系统
   6.5.2 基于LabVIEW的焊接过程数据采集系统
   6.5.3 基于MATLAB和PCI板卡的数据采集系统
  思考题
  参考文献
第7章 数字信号的处理过程
  7.1 数字信号基本概念
  7.2 数字信号处理的特点
  7.3 数字信号处理基本方法
   7.3.1 数字滤波及滤波器
   7.3.2 常用的数字滤波算法
   7.3.3 数据处理
   7.3.4 运算控制
  7.4 数字信息传输过程中的信号处理技术
   7.4.1 数据编码技术
   7.4.2 数据调制技术
   7.4.3 同步控制技术
   7.4.4 多路复用技术
   7.4.5 差错控制技术
   7.4.6 信息加密技术
  7.5 数字信号的转换与输出
   7.5.1 数字量的转换与输出
   7.5.2 模拟量的转换与输出
  7.6 材料加工与制造过程数据处理系统案例分析
   7.6.1 焊缝自动跟踪图像采集与处理系统
   7.6.2 激光焊接质量在线检测系统
  思考题
  参考文献
第8章 自动控制理论基础
  8.1 引言
  8.2 自动控制的基本概念和原理
   8.2.1 自动控制基本概念
   8.2.2 控制系统基本方式
   8.2.3 控制系统的分类
   8.2.4 材料制造过程控制特点及发展
  8.3 控制系统的数学模型
   8.3.1 拉普拉斯变换及拉普拉斯逆变换
   8.3.2 数学模型的概念及建模
   8.3.3 复数域中的数学模型——传递函数
   8.3.4 典型环节的数学模型
   8.3.5 系统动态结构图
   8.3.6 基于MATLAB的控制系统建模
  8.4 自动控制系统性能
   8.4.1 自动控制系统的基本要求
   8.4.2 控制系统时域性能指标
   8.4.3 劳斯稳定性判据
   8.4.4 MATLAB辅助分析控制系统时域性能
  思考题
  参考文献
第9章 数字化控制方法
  9.1 PID控制基本原理
   9.1.1 基本理论
   9.1.2 比例控制
   9.1.3 比例微分控制
   9.1.4 积分控制
   9.1.5 比例积分控制
   9.1.6 比例积分微分控制
  9.2 数字PID控制实现及参数整定
   9.2.1 数字PID控制的实现
   9.2.2 数字PID控制参数整定
  9.3 复杂系统与现代控制方法
   9.3.1 串级控制
   9.3.2 自适应控制
   9.3.3 变结构控制
   9.3.4 模糊控制
   9.3.5 神经网络控制
   9.3.6 复合控制
  9.4 材料制造过程控制方法案例分析
   9.4.1 材料热处理加热炉温度的PID控制
   9.4.2 非熔化极气体保护焊熔深的神经网络控制策略
  思考题
  参考文献
第10章 材料智能制造及应用
  10.1 引言
  10.2 智能制造概述
   10.2.1 智能制造的概念
   10.2.2 智能工厂简介
   10.2.3 如何实现制造环节智能化
   10.2.4 材料加工与制造智能化的具体目标
  10.3 智能化反重力铸造液态成形技术
   10.3.1 反重力铸造原理
   10.3.2 反重力铸造控制系统原理
   10.3.3 反重力铸造系统组成
   10.3.4 反重力铸造系统智能化控制技术
  10.4 智能化激光增材制造技术
   10.4.1 激光增材制造技术原理
   10.4.2 激光增材制造系统控制原理
   10.4.3 激光增材制造系统组成
   10.4.4 激光增材制造系统智能化控制技术
  10.5 机器视觉在焊接领域的应用案例
   10.5.1 机器视觉基础知识
   10.5.2 基于LabVIEW的图像采集与存储
   10.5.3 基于LabVIEW的图像处理
   10.5.4 基于机器视觉的机器人引导
   10.5.5 基于机器视觉的熔池轮廓识别
  10.6 机器人智能化焊接技术
   10.6.1 机器人基础知识
   10.6.2 机器人焊接过程控制原理
   10.6.3 机器人焊接系统组成
   10.6.4 机器人焊接过程监测技术
   10.6.5 机器人焊接系统智能化控制技术
  思考题
  参考文献