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云控制是計算機(jī)控制發(fā)展的*新階段。由于云控制系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成的，因此本書首先介紹網(wǎng)絡(luò)控制的基本理論，在此基礎(chǔ)上介紹云計算技術(shù)和云控制系統(tǒng)理論，包括云控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、特性、建模和控制方法等。另一方面，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展起來的一項全新的實用技術(shù)，也是目前的研究熱點之一。由于云控制系統(tǒng)目前尚缺少應(yīng)用實例，因此本書以基于VR技術(shù)構(gòu)造的虛擬化工業(yè)裝置或過程為被控對象，詳細(xì)介紹了工業(yè)VR技術(shù)和設(shè)計實例，然后據(jù)此設(shè)計了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺，作為研究云控制理論的實驗環(huán)境。本書側(cè)重運用經(jīng)典理論解決實際問題，每種技術(shù)配有設(shè)計實例，每章配有習(xí)題，方便讀者深入學(xué)習(xí)。
《云控制與工業(yè)VR技術(shù)》可作為高等院校工業(yè)智能、自動化及相關(guān)專業(yè)本科生或控制工程及相關(guān)專業(yè)研究生的教材，也可供科研人員和工程技術(shù)人員參考。

控制、云計算和虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)是目前三個熱門的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，三者的結(jié)合將是令人興奮的研究課題。本書以建立云控制虛擬仿真實驗平臺為目標(biāo)，嘗試將三者有機(jī)結(jié)合起來，因此是一個嶄新而又前沿的研究課題。
現(xiàn)代人工智能是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，而大數(shù)據(jù)的存儲和運算是以云計算為平臺的，因此掌握云計算原理并熟練應(yīng)用是目前從事信息領(lǐng)域研究人員的條件。本書將云計算引入控制領(lǐng)域，給出云控制的概念、結(jié)構(gòu)，并據(jù)此進(jìn)行云控制系統(tǒng)的建模和控制方法研究。書中進(jìn)一步將云控制概念具體化，從云計算平臺組建、云控制系統(tǒng)特性分析、云控制系統(tǒng)建模與控制器設(shè)計、云控制系統(tǒng)實現(xiàn)等方面，將云控制概念全面呈現(xiàn)給讀者。由于云控制是在網(wǎng)絡(luò)控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，因此本書也詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特性，以及建模和控制器設(shè)計方法。目前云控制系統(tǒng)還處于一個研究的初步階段，缺少實用化的控制實例，因此本書基于控制系統(tǒng)虛擬仿真的思想，在詳細(xì)介紹工業(yè)VR技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用VR技術(shù)建立虛擬化的工業(yè)裝置或過程，并以此為被控對象，設(shè)計開發(fā)了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺，將本書所涉及的技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，同時為讀者提供一個理論研究和工程應(yīng)用的實際環(huán)境。本書側(cè)重運用經(jīng)典理論進(jìn)行系統(tǒng)分析設(shè)計，并注重理論與實際相結(jié)合，在介紹網(wǎng)絡(luò)控制、云控制和工業(yè)VR常規(guī)技術(shù)的同時，分別自行設(shè)計了三種技術(shù)的各自應(yīng)用實例供讀者參考。本書的編寫結(jié)合了作者多年來從事本科生和研究生的教學(xué)經(jīng)驗，因此相信本書會為從事自動化及其相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和科研人員帶來有益的幫助。
本書共11章。其中第1章介紹了計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念，以及網(wǎng)絡(luò)控制、云控制和工業(yè)VR技術(shù)的定義、特性、基本問題和研究內(nèi)容；第2章介紹了網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)知識，包括網(wǎng)絡(luò)通信知識、控制網(wǎng)絡(luò)性能分析和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采樣周期的選擇方法；第3章介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器設(shè)計方法，包括PID控制器和Smith預(yù)估控制器；第4章介紹了一個基于校園網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制實驗系統(tǒng)設(shè)計實例；第5章介紹了云計算基礎(chǔ)知識；第6章介紹了云控制系統(tǒng)的性能分析與控制器設(shè)計方法，包括極點配置設(shè)計方法和李雅普諾夫穩(wěn)定性設(shè)計方法；第7章介紹了一個溫室環(huán)境云控制系統(tǒng)設(shè)計實例；第8章介紹了VR技術(shù)基礎(chǔ)知識；第9章介紹了工業(yè)VR關(guān)鍵技術(shù)；第10章介紹了一個冶金行業(yè)連軋過程軋機(jī)厚度控制（AGC）系統(tǒng)VR設(shè)計實例；第11章綜合應(yīng)用前述所介紹技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺。
本書第1~7章和第11章由關(guān)守平編寫，第8~10章由譚樹彬編寫，全書由關(guān)守平統(tǒng)稿。本書在編寫過程中參考了有關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容，這些文獻(xiàn)均列入本書的參考文獻(xiàn)中，在此對文獻(xiàn)作者表示誠摯的謝意。
由于編者水平有限，書中難免存在不妥和錯漏之處，希望讀者批評指正。

前言
第1章緒論
11計算機(jī)控制系統(tǒng)概述
111計算機(jī)控制系統(tǒng)基本概念
112計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展歷程
12網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基本概念
121網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)定義與特點
122網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基本問題與研究內(nèi)容
13云控制系統(tǒng)基本概念
131云控制系統(tǒng)定義與結(jié)構(gòu)
132云控制系統(tǒng)基本問題與研究內(nèi)容
14工業(yè)VR技術(shù)基本概念
141工業(yè)VR定義與特點
142工業(yè)VR基本問題與研究內(nèi)容
15習(xí)題
第2章網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ)
21計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
211計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念
212網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議
213局域網(wǎng)技術(shù)
214實時控制網(wǎng)絡(luò)
22控制網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)服務(wù)性能
221信息傳遞的時序過程與時延構(gòu)成
222動態(tài)服務(wù)性能的解析分析
23網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采樣周期的選擇
231采樣周期與控制性能的分析
232采樣周期的選取方法
24習(xí)題
第3章網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器設(shè)計
31網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量對常規(guī)控制系統(tǒng)的影響
32常規(guī)PID控制器及其參數(shù)修正方法
321PID控制原理
322網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)PID參數(shù)修正方法
33網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模糊自適應(yīng)PI控制器
331模糊自適應(yīng)PI網(wǎng)絡(luò)控制器結(jié)構(gòu)
332局部模糊自適應(yīng)PI控制器
333全局模糊自適應(yīng)PI控制器
34網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)Smith預(yù)估控制
341Smith預(yù)估控制器原理
342網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基本Smith預(yù)估控制
343基本Smith預(yù)估控制改進(jìn)Ⅰ
344基本Smith預(yù)估控制改進(jìn)Ⅱ
35習(xí)題
第4章網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計實例
41實驗系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
42實驗系統(tǒng)硬件組成
421嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計
422數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計
423輸出控制模塊設(shè)計
43實驗系統(tǒng)軟件
431下位機(jī)軟件系統(tǒng)
432上位機(jī)監(jiān)控軟件系統(tǒng)
44實驗分析
441不同連接方式的實驗
442不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實驗
443不同采樣頻率的實驗
45習(xí)題
第5章云計算基礎(chǔ)
51云計算基本概念
511云計算定義與特點
512云計算部署模型
513云計算與大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)
52云計算服務(wù)模式及實現(xiàn)機(jī)制
521IaaS
522PaaS
523SaaS
524實現(xiàn)機(jī)制
53云開發(fā)組件
531虛擬化組件
532云管理工具
533交付系統(tǒng)
54Hadoop大數(shù)據(jù)處理平臺
541分布式文件系統(tǒng)HDFS
542分布式數(shù)據(jù)庫HBase
543分布式計算模型MapReduce
55習(xí)題
第6章云控制系統(tǒng)性能分析與控制器設(shè)計
61云控制系統(tǒng)不確定性分析
611云端時延分析
612網(wǎng)絡(luò)端時延分析
613云控制系統(tǒng)時延模型
614云端的丟包和數(shù)據(jù)攻擊
62極點配置云控制器設(shè)計
621極點配置設(shè)計原理
622控制器設(shè)計與求解
623典型環(huán)節(jié)仿真
63基于李雅普諾夫穩(wěn)定性的云控制器設(shè)計
631李雅普諾夫穩(wěn)定性原理
632控制器設(shè)計與LMI求解
633典型環(huán)節(jié)仿真
64考慮云端不確定性的云控制器設(shè)計
641不確定云控制系統(tǒng)建模
642云控制器的參數(shù)求解
643典型環(huán)節(jié)仿真
65習(xí)題
第7章云控制系統(tǒng)設(shè)計實例
71云控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
72云控制系統(tǒng)實現(xiàn)
721終端系統(tǒng)硬件設(shè)計
722終端系統(tǒng)軟件設(shè)計
723無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計
73云端系統(tǒng)設(shè)計
731云平臺組建
732控制算法軟件
733數(shù)據(jù)庫設(shè)計
734管理軟件設(shè)計
74監(jiān)控端系統(tǒng)設(shè)計
741PC監(jiān)控端
742移動監(jiān)控端
75系統(tǒng)運行情況分析
751添加控制區(qū)域
752添加區(qū)域設(shè)備
753添加設(shè)備綁定
754實際控制效果
76習(xí)題
第8章VR技術(shù)基礎(chǔ)
81VR基本概念
82VR關(guān)鍵技術(shù)
821動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)
822實時三維圖形繪制技術(shù)
823觸摸和力量反饋技術(shù)
824自然交互技術(shù)
825碰撞檢測技術(shù)
83VR實物虛化和虛物實化
831實物虛化技術(shù)
832虛物實化技術(shù)
84VR人機(jī)交互設(shè)備
841數(shù)據(jù)手套
842數(shù)據(jù)衣
843三維控制器
844三維模型數(shù)字化儀
85VR發(fā)展過程中相互促進(jìn)的關(guān)聯(lián)技術(shù)
86VR產(chǎn)品開發(fā)
861設(shè)計目標(biāo)和原則
862VR開發(fā)流程
863VR內(nèi)容制作方式
864交互功能開發(fā)
865VR開發(fā)引擎
87習(xí)題
第9章工業(yè)VR技術(shù)
91工業(yè)VR需求分析
911總體需求分析
912AGC系統(tǒng)功能需求分析
913AGC系統(tǒng)性能需求分析
92工業(yè)VR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
921框架設(shè)計思想
922工業(yè)VR體系結(jié)構(gòu)
93數(shù)據(jù)庫設(shè)計
931數(shù)據(jù)庫設(shè)計基本步驟
932數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則及方法
933數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計
94工業(yè)VR中模型庫建立
941虛擬對象建模
942虛擬對象模型庫建立
943虛擬對象模型顯示優(yōu)化
95工業(yè)VR中仿真時間協(xié)調(diào)
951時間推進(jìn)機(jī)制
952虛擬現(xiàn)實仿真時鐘
953系統(tǒng)運行時序
96工業(yè)VR中對象模型校核、驗證與驗收
961對象模型VV&A工作過程
962對象模型校核和驗證主要技術(shù)方法
97工業(yè)VR系統(tǒng)特性及建模方法
971動態(tài)系統(tǒng)特性
972工業(yè)VR系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模
98數(shù)學(xué)模型到計算機(jī)模型轉(zhuǎn)化
981連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)仿真器
982離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真器
983混合動態(tài)系統(tǒng)仿真器
99習(xí)題
第10章工業(yè)VR設(shè)計實例
101工業(yè)背景
1011軋機(jī)彈跳方程
1012人工壓零
1013軋件塑性曲線
1014測厚儀式AGC
1015厚度波動的原因及變化規(guī)律
102厚度控制VR系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
1021厚度控制VR系統(tǒng)功能劃分
1022厚度控制VR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
103控制算法設(shè)計與封裝
1031控制模塊
1032創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫文件
104虛擬軋機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模
1041APC閉環(huán)系統(tǒng)控制器模型
1042伺服閥放大器模型
1043伺服閥流量模型
1044液壓缸流量模型
1045液壓缸與負(fù)載之間的力平衡模型
1046輥縫位置傳感器
1047液壓APC的動態(tài)模型
105厚度控制VR系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)
1051軋制生產(chǎn)線漫游
1052連軋過程厚度控制虛擬實驗
106習(xí)題
第11章云計算控制系統(tǒng)虛擬實驗室設(shè)計實例
111需求分析及建設(shè)目標(biāo)
112系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與功能
1121虛擬實驗室總體結(jié)構(gòu)
1122虛擬實驗室實現(xiàn)機(jī)制
1123虛擬實驗室邏輯架構(gòu)
1124虛擬實驗室部署架構(gòu)
1125虛擬實驗室實時性設(shè)計
113系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
114資源管理工具設(shè)計
1141部署模式
1142虛擬化云主機(jī)及其鏡像管理
1143云平臺管理設(shè)計
1144云存儲網(wǎng)盤設(shè)計
115云桌面設(shè)計
116教學(xué)交互系統(tǒng)設(shè)計
117系統(tǒng)資源規(guī)劃
118習(xí)題
參考文獻(xiàn)

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