網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　《高等院校計(jì)算機(jī)系列教材：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與應(yīng)用》介紹了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容，包括基本概念、控制網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)控制等，其中重點(diǎn)介紹了網(wǎng)絡(luò)控制的基礎(chǔ)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中控制器的設(shè)計(jì)方法。全書共分8章，包括網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)緒論、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)與控制性能分析、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度方法、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)常規(guī)控制器的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)先進(jìn)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)，以及一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究開發(fā)的實(shí)例。《高等院校計(jì)算機(jī)系列教材：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與應(yīng)用》在介紹這些內(nèi)容時(shí)，注意理論聯(lián)系實(shí)際，以便于讀者對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)理論的理解與實(shí)際應(yīng)用?！　　陡叩仍盒Ｓ?jì)算機(jī)系列教材：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與應(yīng)用》可作為高等院校自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的本科教材，也可供研究生、科研人員及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基本概念1.1.1 常規(guī)控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)定義與特點(diǎn)1.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展1.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的基本問題1.4 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究內(nèi)容1.4.1 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制1.4.2 通過網(wǎng)絡(luò)的控制1.4.3 綜合控制第2章 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展2.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念2.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸2.2.3 信息交換技術(shù)2.2.4 差錯(cuò)檢測與控制2.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議2.3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念2.3.2 OSI參考模型2.3.3 FCP/IP協(xié)議集2.4 局域網(wǎng)技術(shù)2.4.1 局域網(wǎng)概述2.4.2 局域網(wǎng)訪問控制方法2.4.3 高速局域網(wǎng)技術(shù)2.4.4 網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)第3章 實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)3.1 控制網(wǎng)絡(luò)的基本概念3.1.1 工業(yè)對(duì)象對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基本要求3.1.2 控制網(wǎng)絡(luò)的種類、功能和特點(diǎn)3.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與層次結(jié)構(gòu)3.1.4 控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)3.2 介質(zhì)層與控制網(wǎng)絡(luò)3.2.1 雙絞線和其他有線介質(zhì)3.2.2 無線介質(zhì)3.2.3 光纖介質(zhì)3.3 物理層與控制網(wǎng)絡(luò)3.3.1 EIA RS-232物理層協(xié)議3.3.2 EIA RS-422/RS-485物理層協(xié)議3.3.3 ISO 11898物理層協(xié)議3.3.4 IEEE 802.3物理層協(xié)議3.3.5 IEEE 802.11物理層協(xié)議3.4 數(shù)據(jù)鏈路層與控制網(wǎng)絡(luò)3.4.1 IEEE 802.3.MAC子層協(xié)議3.4.2 IEEE 802.4/802.5 MAC子層協(xié)議3.4.3 ISO 11898 MAC子層協(xié)議3.4.4 CC.Link MAC子層協(xié)議3.4.5 IEEE 802.11 MAC子層協(xié)議3.5 應(yīng)用層與控制網(wǎng)絡(luò)3.5.1 應(yīng)用層基本控制模式3.5.2 CAN總線應(yīng)用層有界網(wǎng)絡(luò)解決方案3.6 常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的協(xié)議棧3.6.1 DeviceNet協(xié)議棧3.6.2 ControlNet協(xié)議棧3.6.3 CC-Link協(xié)議棧3.6.4 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議棧第4章 網(wǎng)絡(luò)與控制性能分析4.1 控制網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)服務(wù)性能4.1.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中信息傳遞的時(shí)序過程與時(shí)延構(gòu)成4.1.2 控制網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)服務(wù)性能的解析分析4.1.3 控制網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)服務(wù)性能的仿真分析4.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采樣周期的選擇4.2.1 采樣周期和控制性能關(guān)系的定性分析4.2.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中采樣周期的選取范圍4.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析4.3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響4.3.2 數(shù)據(jù)包丟失對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響4.3.3 同時(shí)具有時(shí)延和數(shù)據(jù)包丟失的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性第5章 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度方法5.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的調(diào)度問題5.1.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度5.1.2 網(wǎng)絡(luò)調(diào)度問題中幾個(gè)基本5.5 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)調(diào)度與控制的協(xié)同設(shè)計(jì)5.5.1 具有網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的NCS模型5.5.2 NCS采樣周期的優(yōu)化5.5.3 仿真實(shí)例5.6 TRUETIME仿真工具箱5.6.1 實(shí)時(shí)內(nèi)核模塊TrueTime Kernel5.6.2 網(wǎng)絡(luò)模塊TrueTime Network5.6.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)仿真第6章 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)常規(guī)控制器的設(shè)計(jì)6.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量對(duì)常規(guī)控制系統(tǒng)的影響6.2 常規(guī)PID控制器及其參數(shù)修正方法6.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模糊自適應(yīng)PI控制器6.3.1 模糊自適應(yīng)PI網(wǎng)絡(luò)控制器結(jié)構(gòu)6.3.2 局部模糊自適應(yīng)PI控制器6.3.3 全局模糊自適應(yīng)PI控制器6.4 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)Smith預(yù)估控制6.4.1 Smith預(yù)估控制器的原理6.4.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基本Smith預(yù)估控制6.4.3 基本Smith預(yù)估控制——改進(jìn)16.4.4 基本Smith預(yù)估控制——改進(jìn)26.5 基于單神經(jīng)元PID的NCS Smith預(yù)估控制6.5.1 單神經(jīng)元模型6.5.2 幾種典型的學(xué)習(xí)規(guī)則6.5.3 單神經(jīng)元的PID控制6.5.4 自適應(yīng)PSD6.5.5 單神經(jīng)元PID-Smith預(yù)估控制第7章 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)先進(jìn)控制規(guī)律的設(shè)計(jì)7.1 極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)方法7.1.1 概述7.1.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的模型分析7.1.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)7.2 最優(yōu)控制設(shè)計(jì)方法7.2.1 概述7.2.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)隨機(jī)最優(yōu)狀態(tài)反饋控制規(guī)律7.2.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)隨機(jī)最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)7.2.4 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)隨機(jī)最優(yōu)控制器7.3 魯棒控制設(shè)計(jì)方法7.3.1 概述7.3.2 模型描述與基本假設(shè)7.3.3 隨機(jī)穩(wěn)定與控制器設(shè)計(jì)7.3.4 H∞擾動(dòng)衰減分析7.4 預(yù)測控制設(shè)計(jì)方法7.4.1 概述7.4.2 模型描述與基本假設(shè)7.4.3 GPC控制算法簡介7.4.4 控制方案第8章 網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)8.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)8.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件組成8.2.1 嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計(jì)8.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)8.2.3 輸出控制模塊設(shè)計(jì)8.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件8.3.1 TCP/IP協(xié)議分析8.3.2 下位機(jī)軟件系統(tǒng)8.3.3 上位機(jī)監(jiān)控軟件系統(tǒng)8.4 實(shí)驗(yàn)分析8.4.1 不同連接方式的實(shí)驗(yàn)8.4.2 不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的實(shí)驗(yàn)8.4.3 不同采樣頻率的實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　1.2　網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展　　最初的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC，Direct Digital Contr01），它在20世紀(jì)七八十年代占據(jù)了主導(dǎo)地位。DDC強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)直接參與到對(duì)象進(jìn)程的控制中，傳感器的模擬量輸出和執(zhí)行器的模擬量輸入都和數(shù)字計(jì)算機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。DDC是完全集中的體系結(jié)構(gòu)，全部的控制策略在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中完成。由于所有的功能集中在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，即使計(jì)算機(jī)的一個(gè)單一的故障也會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)及其所有的回路失效?！　‰S著控制系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大及計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，集散控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）產(chǎn)生了。DCS比DDC在控制方面有了很大的進(jìn)步，因?yàn)樗鼘⒖刂品稚⒃趲讉€(gè)小型的控制器中，而每個(gè)控制器處理部分控制回路，這樣，一個(gè)故障只會(huì)影響系統(tǒng)的一部分。DCS在20世紀(jì)八九十年代占主導(dǎo)地位，在中國工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在DCS系統(tǒng)中，測量變送儀表一般為模擬儀表，控制器是數(shù)字的，因而它是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。傳統(tǒng)的DCS通常有4層結(jié)構(gòu)：第l層是設(shè)備層，第2層是I/O層，第3層是控制層，第4層是企業(yè)信息層。除了第3、第4層之間采用以太網(wǎng)外，其他的都是專用的網(wǎng)絡(luò)，控制設(shè)備及軟件也是專用的，開放程度不夠，給系統(tǒng)維護(hù)及升級(jí)帶來不便，難以實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件間的互換與互操作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很多困難。DCS在設(shè)備配置上還要求網(wǎng)絡(luò)、控制器、電源甚至模塊等都為冗余結(jié)構(gòu)，支持無擾切換和帶電插拔。由于設(shè)計(jì)上的高要求，導(dǎo)致DCS成本太高。中國廣大小型生產(chǎn)企業(yè)還沒有DCS，只有大、中型企業(yè)使用DCS系統(tǒng)?！?/pre>




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