基于互联网的控制系统

目录

第1章引言1

1．1网络控制系统1

1．2基于互联网的控制系统2

1．3NCS/ICS的挑战3

1．4本书的目的4

参考文献4

第2章基于互联网的控制系统需求分析5

2．1引言5

2．2需求分析5

2．3基于互联网的控制系统功能模型7

2．4信息系统框架9

2．5信息系统框架可能的实现形式11

2．6小结12

参考文献12

第3章基于互联网的控制系统结构设计14

3．1引言14

3．2传统的双向远程操作系统14

3．3基于互联网的远程控制17

3．4基于互联网的控制系统规范结构20

3．5小结22

参考文献22

第4章基于Web的用户界面设计23

4．1基于Web的用户界面特点23

4．2多媒体用户界面设计23

4．3应用实例25

4．3．1系统结构25

4．3．2设计原则26

4．3．3系统实现27

4．4小结28

参考文献28

第5章基于互联网的实时数据传输30

5．1实时数据处理30

5．1．1实时数据传输的特点30

5．1．2小型和大型数据31

5．2基于XML的数据封装33

5．2．1结构映射33

5．2．2数据映射34

5．3实时数据传输机制35

5．3．1基于RMI的数据传输结构35

5．3．2数据对象优先级36

5．4应用实例38

5．4．1系统描述38

5．4．2数据传输的优先级39

5．4．3系统实现40

5．4．4仿真结果及分析41

5．4．5基于RMI数据传输的优点43

5．5小结43

参考文献44

第6章从网络角度处理网络传输延迟和数据丢失45

6．1基于互联网的控制对网络基础架构的要求45

6．2互联网通信的特点46

6．3TCP和UDP的对比分析47

6．4面向基于互联网控制的网络基础架构48

6．4．1实时控制协议49

6．4．2服务质量管理和时间同步50

6．5基于互联网的控制系统典型实现51

6．5．1实验设置51

6．5．2系统实现53

6．6小结55

参考文献56

第7章从控制的角度处理网络传输延迟和数据的丢失57

7．1克服网络传输延迟57

7．2操作员位于远程的控制结构58

7．3带可变采样周期的基于互联网的控制59

7．4多速率控制60

7．4．1过程控制中的双层结构60

7．4．2多速率控制61

7．5时滞补偿器设计63

7．5．1反馈通道的补偿64

7．5．2前馈通道的补偿65

7．6仿真研究66

7．6．1多速率控制方案的仿真66

7．6．2采样周期为变量的时滞补偿器仿真67

7．7实验研究73

7．7．1虚拟监督参数控制73

7．7．2双速率控制的时延补偿77

7．8小结82

参考文献82

第8章基于互联网的多速率SISO控制系统设计84

8．1引言84

8．2离散时间的多速率控制方案85

8．3设计方法86

8．4稳定性分析88

8．5仿真研究89

8．6实时应用研究91

8．7小结94

参考文献94

第9章基于互联网的多速率MIMO控制系统设计96

9．1引言96

9．2系统建模97

9．2．1状态反馈控制98

9．2．2输出反馈控制98

9．3控制器设计99

9．4稳定性分析101

9．5设计过程103

9．6基于模型的时滞补偿104

9．6．1反馈通道传输延迟的补偿106

9．6．2前馈通道传输时滞的补偿107

9．6．3远程控制器的状态反馈控制统一形式107

9．7仿真研究108

9．8小结110

参考文献111

第10章系统安全性和保密性112

10．1引言112

10．2安全性和保密性的相似性112

10．3保密性检查的框架113

10．3．1阻止可能的恶意攻击的系统框架113

10．3．2基于“What-If”的保密性检查框架114

10．4控制命令传输保密性117

10．4．1混合算法117

10．4．2实验研究118

10．5安全性检查119

10．6应用实例122

10．6．1保密措施122

10．6．2安全性检查123

10．7小结124

参考文献124

第11章基于互联网的远程控制性能监测与维护126

11．1引言126

11．2性能监测127

11．2．1数据的采集与存储127

11．2．2数据分析和性能辨识128

11．2．3性能监测的类别128

11．3控制系统的性能监测129

11．3．1控制性能监测的通用原则129

11．3．2控制性能指标和广义似然比检验130

11．3．3性能补偿器设计132

11．4远程控制性能维护134

11．4．1远程维护的架构134

11．4．2后端系统的实现135

11．4．3前端系统的实现136

11．5应用实例137

11．5．1系统描述137

11．5．2故障设置138

11．5．3故障补偿140

11．6小结141

参考文献142

第12章基于互联网的远程控制系统的设计与实现143

12．1引言143

12．2实时控制系统的生命周期144

12．3集成环境145

12．3．1现实世界与虚拟世界的交互145

12．3．2可用的集成框架146

12．3．3通用集成环境的结构150

12．4通用集成环境的典型实现151

12．4．1设计工作台152

12．4．2投运新设计的控制器155

12．4．3集成环境下的合作157

12．5应用实例158

12．5．1工作台测试159

12．5．2工作台上测试水箱模型和控制器160

12．5．3新设计的控制器的安装161

12．6小结163

参考文献164

第13章结论166

13．1总结166

13．2未来的工作167

参考文献168

本书是一本专门研究基于互联网的控制系统设计与应用的学术专著，书中主要针对工业界对使用互联网进行实时交互和远程监督与控制的需求，以及将互联网技术引入控制系统所带来的诸多技术难题和挑战，系统地阐述由作者提出的用于处理基于互联网的控制系统设计方法和最新研究成果。本书融合了计算机科学和控制工程两大学科领域，引申出一个交叉性、综合性的互联网控制研究新方向。书中论述的内容都是作者提出或者直接参与设计的，其中的研究成果都是已经由工业界实际验证并得到认可的，能够为该技术用于解决实际工程问题提供技术支持和保障。