【作者簡介】

拉爾夫施德特（Ralf Stetter）現為德國拉芬斯堡-魏恩加滕應用技術大學汽車技術教授，曾就讀於德國慕尼黑工業大學、美國俄勒岡州立大學，後留校從事科研和教學工作，師從慕尼黑工大U. Lindemann教授、英國劍橋大學P. J. Clarkson教授，獲得工程博士學位。後進入德國奧迪汽車公司，任轎車座椅舒適性開發項目主管，參與了奧迪A3、A4、A6,、Q7人機學項目的開發工作。多次參與德國聯邦教育與研究部科研項目，任代理繫統、無人駕駛汽車的控制和制動繫統項目組長，同時為奧迪、保時捷、李爾、江森自控等公司提供專家咨詢服務。

【譯者簡介】

劉晨光，1981年畢業於西安交通大學機械制造工藝設備和自動化專業，學士；1984年獲德國Hans-Seidel獎學金，作為訪問學者赴德國進修兩年；1986年留學德國，獲卡爾斯魯爾理工學院機械工程碩士，留校任德國聯邦科學研究員，獲得應用計算機學博士學位。1996年在美國IBM德國子公司，從事汽車工業產品數據管理軟件開發, 主要客戶為法國達索和日本豐田汽車公司；1999年進入德國采埃孚集團研發總中心任高級計算工程師，從事汽車變速器概念設計創新方案和軟件設計與開發、零部件強度和壽命計算、CAE模擬仿真、產品分析評估鋻定，參與國內整車廠合作項目、技術商務談判等。

前言
縮寫
符號
開篇關於本書……1
參考文獻……9

第1部分容錯原理、設計與控制

第1章 容錯控制……15
1.1時間連續過程的容錯控制……20
1.2離散性事件繫統的容錯控制……22
1.3故障識別:主動式容錯控制基本工具……25
1.4容錯控制器……26
1.5故障預測……27
1.6小結……30
參考文獻……31

第2章 容錯設計……34
2.1探索需求……36
2.2功能架構……40
2.3物理實現……43
2.4幾何因素考慮……44
2.5小結……47
參考文獻……47

第2部分自動車輛的容錯設計與控制

第3章 基於方法和模型的自動車輛設計……53
3.1過程規劃……53
3.1.1機電一體化繫統的開發方法……54
3.1.2開發過程的規劃和控制……58
3.2探索客戶需求……61
3.3需求管理……65
3.3.1背景……65
3.3.2基於模型的需求管理……67
3.3.3行業情況……68
3.3.4自動引導車輛需求管理……69
3.4繫統設計……74
3.5行業特定的設計……75
3.6繫統集成……76
3.7驗證與確認……76
3.8小結……78
參考文獻……78

第4章 自動引導車虛擬診斷傳感器的設計……81
4.1技術現狀……81
4.2所要研究的問題與結構……83
4.3離散時間繫統的描述……84
4.4自動引導車的設計與實現……84
4.5自動引導車的數學模型……86
4.6虛擬傳感器設計……87
4.6.1不確定區間……92
4.6.2診斷原理……92
4.7測試驗證……93
4.8實驗結果與討論……94
4.9結論……97
參考文獻……98

第3部分自動化過程的容錯設計與控制

第5章 自動化過程的預測容錯控制……103
5.1規劃自動化電池組裝繫統……104
5.2裝配繫統建模……106
5.2.1加代數……107
5.2.2區間性加代數……108
5.2.3區間性加線性模型……108
5.3容錯控制策略……109
5.4容錯控制策略的應用……112
5.5結論……116
參考文獻……117

第6章 預測自動化過程組件的剩餘使用壽命……118
6.1簡介……118
6.2應用舉例……120
6.3當今技術現狀……124
6.3.1剩餘使用壽命的預測……124
6.3.2電池衰老模型……126
6.3.3組裝繫統的預測控制……129
6.4剩餘使用壽命的預測方法……129
6.4.1衰退指標……129
6.4.2上級繫統剩餘使用壽命的預測……132
6.4.3剩餘使用壽命與容錯之間的關繫……135
6.5電池狀態估計……136
6.6剩餘使用壽命的預測……139
6.7性能評估……140
6.8裝配繫統的健康意識模型預測控制……144
6.9驗證和實驗結果……146
6.10結論……149
參考文獻……150

第7章 擴展具有柔性冗餘素的自動化流程……154
7.1柔性冗餘素……154
7.2過程舉例……156
7.3柔素建模……158
7.4座椅裝配繫統的建模……160
7.4.1加Max-Plus線性模型和區間加Imax-Plus框架……160
7.4.2處理過程約束……162
7.5約束模型預測控制……162
7.6座椅裝配繫統的容錯控制……163
7.7實施結果……166
7.7.1無故障情況……166
7.7.2故障情況……167
7.8結論……170
參考文獻……171

第8章 結論與未來的研究方向……172
8.1結論……172
8.2未來的研究方向……174
參考文獻……175

就本書內容而言，包括了我近幾年所進行的科學研究工作。我的朋友，波蘭錫隆納葛拉大學（University of ZielonaGóra）的Marcin Witczak，是重要的參與人，他提供了大量有益的見解和評論。另外，由Józef Korbicz領導的該大學著名的控制與計算工程學院，其中的九位研究人員Mariusz Buciakowski、Pawe Majdzik、Krzysztof Patan、Baromiej Sulikowski也提供了大量的協助工作。我的前同事Andreas Paczynski也很值得一提，正是通過他，我與波蘭的業內人士建立了合作和協助關繫。
在我所有的企業和大學研究項目中，我的研究助理也做出了大量貢獻，另外，與他們的積極討論也非常重要，他們是Marek Stania、Micha Zajc、Pawe Ziemniak（項目：用於生產和服務的自動車輛的轉向和制動繫統）、Anna Chami（項目：油泵繫統的先進控制和診斷過程）、Claudius Spindler和Piotr Witczak（項目：生產能效預測繫統），以及Denis Hock和Johannes Schmelcher（項目：開發創新型的座艙式自行車）。在與過去和現在同事的共同研究工作中，許多人對本書的寫作內容做出了重要貢獻，他們是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在數字產品生命周期項目中，給予了大量無私的幫助。同時，與辦公室同事Wolfgang Engelhardt進行的多次討論，對我產生了非常積極的影響。另外，我所在科研部門的良好氛圍對我的研究工作也產生了積極的作用。除了上述提到的企業文化因素以外，還要感謝幾位主要的同事，他們是Zerrin Harth、Bernhard Bauer、Edmund Bhm、Thomas Glogowski、Jrg Hübler、Andre Kaufmann、Tim Nosper、Thomas Schreier-Alt和Michael Winkler。本書內容的一部分來自我在汽車行業的講座和訪談繫列。
我要感謝德國拉芬斯堡-魏恩加滕應用技術大學的教職員工及參與相關項目眾多大學生的共同投入、開放性、理解力以及樂趣。我還要感謝該大學管理層，尤其是Thomas Spgele校長的大力支持和所創造的學術自由氣氛。還有，Peter Eckart在我研究期間，幫我承擔了一些教學任務，我對此深表感謝。
後，我要特別感謝我姐姐Eva對本書進行了後的校對。
我更要感謝我的妻子和孩子們，他們讓我有充足的時間完成寫作；還要感謝我母親的不斷關懷。