云控制与工业VR技术

云控制与工业VR技术

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作者: 东北大学信息科学与工程学院著 , 关守平著 , 谭树彬著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2021-09

版次: 1

ISBN: 9787111683322

定价: 59.80

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 270页

分类: 工程技术

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云控制是计算机控制发展的*新阶段。由于云控制系统是在网络控制系统的基础上形成的，因此本书首先介绍网络控制的基本理论，在此基础上介绍云计算技术和云控制系统理论，包括云控制系统结构、特性、建模和控制方法等。另一方面，虚拟现实（VR）技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，也是目前的研究热点之一。由于云控制系统目前尚缺少应用实例，因此本书以基于VR技术构造的虚拟化工业装置或过程为被控对象，详细介绍了工业VR技术和设计实例，然后据此设计了一个基于工业VR对象的云控制虚拟仿真实验平台，作为研究云控制理论的实验环境。本书侧重运用经典理论解决实际问题，每种技术配有设计实例，每章配有习题，方便读者深入学习。

《云控制与工业VR技术》可作为高等院校工业智能、自动化及相关专业本科生或控制工程及相关专业研究生的教材，也可供科研人员和工程技术人员参考。前言

第1章绪论

11计算机控制系统概述

111计算机控制系统基本概念

112计算机控制系统发展历程

12网络控制系统基本概念

121网络控制系统定义与特点

122网络控制系统基本问题与研究内容

13云控制系统基本概念

131云控制系统定义与结构

132云控制系统基本问题与研究内容

14工业VR技术基本概念

141工业VR定义与特点

142工业VR基本问题与研究内容

15习题

第2章网络控制基础

21计算机网络基础

211计算机网络概念

212网络体系结构与协议

213局域网技术

214实时控制网络

22控制网络的动态服务性能

221信息传递的时序过程与时延构成

222动态服务性能的解析分析

23网络控制系统采样周期的选择

231采样周期与控制性能的分析

232采样周期的选取方法

24习题

第3章网络控制系统控制器设计

31网络服务质量对常规控制系统的影响

32常规PID控制器及其参数修正方法

321PID控制原理

322网络控制系统PID参数修正方法

33网络控制系统模糊自适应PI控制器

331模糊自适应PI网络控制器结构

332局部模糊自适应PI控制器

333全局模糊自适应PI控制器

34网络控制系统Smith预估控制

341Smith预估控制器原理

342网络控制系统基本Smith预估控制

343基本Smith预估控制――改进Ⅰ

344基本Smith预估控制――改进Ⅱ

35习题

第4章网络控制系统设计实例

41实验系统总体结构

42实验系统硬件组成

421嵌入式网络接口模块设计

422数据采集模块设计

423输出控制模块设计

43实验系统软件

431下位机软件系统

432上位机监控软件系统

44实验分析

441不同连接方式的实验

442不同网络协议的实验

443不同采样频率的实验

45习题

第5章云计算基础

51云计算基本概念

511云计算定义与特点

512云计算部署模型

513云计算与大数据和物联网

52云计算服务模式及实现机制

521IaaS

522PaaS

523SaaS

524实现机制

53云开发组件

531虚拟化组件

532云管理工具

533交付系统

54Hadoop大数据处理平台

541分布式文件系统HDFS

542分布式数据库HBase

543分布式计算模型MapReduce

55习题

第6章云控制系统性能分析与控制器设计

61云控制系统不确定性分析

611云端时延分析

612网络端时延分析

613云控制系统时延模型

614云端的丢包和数据攻击

62极点配置云控制器设计

621极点配置设计原理

622控制器设计与求解

623典型环节仿真

63基于李雅普诺夫稳定性的云控制器设计

631李雅普诺夫稳定性原理

632控制器设计与LMI求解

633典型环节仿真

64考虑云端不确定性的云控制器设计

641不确定云控制系统建模

642云控制器的参数求解

643典型环节仿真

65习题

第7章云控制系统设计实例

71云控制系统总体结构

72云控制系统实现

721终端系统硬件设计

722终端系统软件设计

723无线网络系统设计

73云端系统设计

731云平台组建

732控制算法软件

733数据库设计

734管理软件设计

74监控端系统设计

741PC监控端

742移动监控端

75系统运行情况分析

751添加控制区域

752添加区域设备

753添加设备绑定

754实际控制效果

76习题

第8章VR技术基础

81VR基本概念

82VR关键技术

821动态环境建模技术

822实时三维图形绘制技术

823触摸和力量反馈技术

824自然交互技术

825碰撞检测技术

83VR实物虚化和虚物实化

831实物虚化技术

832虚物实化技术

84VR人机交互设备

841数据手套

842数据衣

843三维控制器

844三维模型数字化仪

85VR发展过程中相互促进的关联技术

86VR产品开发

861设计目标和原则

862VR开发流程

863VR内容制作方式

864交互功能开发

865VR开发引擎

87习题

第9章工业VR技术

91工业VR需求分析

911总体需求分析

912AGC系统功能需求分析

913AGC系统性能需求分析

92工业VR系统结构

921框架设计思想

922工业VR体系结构

93数据库设计

931数据库设计基本步骤

932数据库设计原则及方法

933数据库结构设计

94工业VR中模型库建立

941虚拟对象建模

942虚拟对象模型库建立

943虚拟对象模型显示优化

95工业VR中仿真时间协调

951时间推进机制

952虚拟现实仿真时钟

953系统运行时序

96工业VR中对象模型校核、验证与验收

961对象模型VV&A工作过程

962对象模型校核和验证主要技术方法

97工业VR系统特性及建模方法

971动态系统特性

972工业VR系统数学建模

98数学模型到计算机模型转化

981连续变量动态系统仿真器

982离散事件动态系统仿真器

983混合动态系统仿真器

99习题

第10章工业VR设计实例

101工业背景

1011轧机弹跳方程

1012人工压零

1013轧件塑性曲线

1014测厚仪式AGC

1015厚度波动的原因及变化规律

102厚度控制VR系统总体结构

1021厚度控制VR系统功能划分

1022厚度控制VR系统结构组成

103控制算法设计与封装

1031控制模块

1032创建动态链接库文件

104虚拟轧机系统数学建模

1041APC闭环系统控制器模型

1042伺服阀放大器模型

1043伺服阀流量模型

1044液压缸流量模型

1045液压缸与负载之间的力平衡模型

1046辊缝位置传感器

1047液压APC的动态模型

105厚度控制VR系统开发与实现

1051轧制生产线漫游

1052连轧过程厚度控制虚拟实验

106习题

第11章云计算控制系统虚拟实验室设计实例

111需求分析及建设目标

112系统总体结构与功能

1121虚拟实验室总体结构

1122虚拟实验室实现机制

1123虚拟实验室逻辑架构

1124虚拟实验室部署架构

1125虚拟实验室实时性设计

113系统网络设计

114资源管理工具设计

1141部署模式

1142虚拟化云主机及其镜像管理

1143云平台管理设计

1144云存储网盘设计

115云桌面设计

116教学交互系统设计

117系统资源规划

118习题

参考文献
内容简介:
云控制是计算机控制发展的*新阶段。由于云控制系统是在网络控制系统的基础上形成的，因此本书首先介绍网络控制的基本理论，在此基础上介绍云计算技术和云控制系统理论，包括云控制系统结构、特性、建模和控制方法等。另一方面，虚拟现实（VR）技术是20世纪发展起来的一项全新的实用技术，也是目前的研究热点之一。由于云控制系统目前尚缺少应用实例，因此本书以基于VR技术构造的虚拟化工业装置或过程为被控对象，详细介绍了工业VR技术和设计实例，然后据此设计了一个基于工业VR对象的云控制虚拟仿真实验平台，作为研究云控制理论的实验环境。本书侧重运用经典理论解决实际问题，每种技术配有设计实例，每章配有习题，方便读者深入学习。

《云控制与工业VR技术》可作为高等院校工业智能、自动化及相关专业本科生或控制工程及相关专业研究生的教材，也可供科研人员和工程技术人员参考。
目录:
前言

第1章绪论

11计算机控制系统概述

111计算机控制系统基本概念

112计算机控制系统发展历程

12网络控制系统基本概念

121网络控制系统定义与特点

122网络控制系统基本问题与研究内容

13云控制系统基本概念

131云控制系统定义与结构

132云控制系统基本问题与研究内容

14工业VR技术基本概念

141工业VR定义与特点

142工业VR基本问题与研究内容

15习题

第2章网络控制基础

21计算机网络基础

211计算机网络概念

212网络体系结构与协议

213局域网技术

214实时控制网络

22控制网络的动态服务性能

221信息传递的时序过程与时延构成

222动态服务性能的解析分析

23网络控制系统采样周期的选择

231采样周期与控制性能的分析

232采样周期的选取方法

24习题

第3章网络控制系统控制器设计

31网络服务质量对常规控制系统的影响

32常规PID控制器及其参数修正方法

321PID控制原理

322网络控制系统PID参数修正方法

33网络控制系统模糊自适应PI控制器

331模糊自适应PI网络控制器结构

332局部模糊自适应PI控制器

333全局模糊自适应PI控制器

34网络控制系统Smith预估控制

341Smith预估控制器原理

342网络控制系统基本Smith预估控制

343基本Smith预估控制――改进Ⅰ

344基本Smith预估控制――改进Ⅱ

35习题

第4章网络控制系统设计实例

41实验系统总体结构

42实验系统硬件组成

421嵌入式网络接口模块设计

422数据采集模块设计

423输出控制模块设计

43实验系统软件

431下位机软件系统

432上位机监控软件系统

44实验分析

441不同连接方式的实验

442不同网络协议的实验

443不同采样频率的实验

45习题

第5章云计算基础

51云计算基本概念

511云计算定义与特点

512云计算部署模型

513云计算与大数据和物联网

52云计算服务模式及实现机制

521IaaS

522PaaS

523SaaS

524实现机制

53云开发组件

531虚拟化组件

532云管理工具

533交付系统

54Hadoop大数据处理平台

541分布式文件系统HDFS

542分布式数据库HBase

543分布式计算模型MapReduce

55习题

第6章云控制系统性能分析与控制器设计

61云控制系统不确定性分析

611云端时延分析

612网络端时延分析

613云控制系统时延模型

614云端的丢包和数据攻击

62极点配置云控制器设计

621极点配置设计原理

622控制器设计与求解

623典型环节仿真

63基于李雅普诺夫稳定性的云控制器设计

631李雅普诺夫稳定性原理

632控制器设计与LMI求解

633典型环节仿真

64考虑云端不确定性的云控制器设计

641不确定云控制系统建模

642云控制器的参数求解

643典型环节仿真

65习题

第7章云控制系统设计实例

71云控制系统总体结构

72云控制系统实现

721终端系统硬件设计

722终端系统软件设计

723无线网络系统设计

73云端系统设计

731云平台组建

732控制算法软件

733数据库设计

734管理软件设计

74监控端系统设计

741PC监控端

742移动监控端

75系统运行情况分析

751添加控制区域

752添加区域设备

753添加设备绑定

754实际控制效果

76习题

第8章VR技术基础

81VR基本概念

82VR关键技术

821动态环境建模技术

822实时三维图形绘制技术

823触摸和力量反馈技术

824自然交互技术

825碰撞检测技术

83VR实物虚化和虚物实化

831实物虚化技术

832虚物实化技术

84VR人机交互设备

841数据手套

842数据衣

843三维控制器

844三维模型数字化仪

85VR发展过程中相互促进的关联技术

86VR产品开发

861设计目标和原则

862VR开发流程

863VR内容制作方式

864交互功能开发

865VR开发引擎

87习题

第9章工业VR技术

91工业VR需求分析

911总体需求分析

912AGC系统功能需求分析

913AGC系统性能需求分析

92工业VR系统结构

921框架设计思想

922工业VR体系结构

93数据库设计

931数据库设计基本步骤

932数据库设计原则及方法

933数据库结构设计

94工业VR中模型库建立

941虚拟对象建模

942虚拟对象模型库建立

943虚拟对象模型显示优化

95工业VR中仿真时间协调

951时间推进机制

952虚拟现实仿真时钟

953系统运行时序

96工业VR中对象模型校核、验证与验收

961对象模型VV&A工作过程

962对象模型校核和验证主要技术方法

97工业VR系统特性及建模方法

971动态系统特性

972工业VR系统数学建模

98数学模型到计算机模型转化

981连续变量动态系统仿真器

982离散事件动态系统仿真器

983混合动态系统仿真器

99习题

第10章工业VR设计实例

101工业背景

1011轧机弹跳方程

1012人工压零

1013轧件塑性曲线

1014测厚仪式AGC

1015厚度波动的原因及变化规律

102厚度控制VR系统总体结构

1021厚度控制VR系统功能划分

1022厚度控制VR系统结构组成

103控制算法设计与封装

1031控制模块

1032创建动态链接库文件

104虚拟轧机系统数学建模

1041APC闭环系统控制器模型

1042伺服阀放大器模型

1043伺服阀流量模型

1044液压缸流量模型

1045液压缸与负载之间的力平衡模型

1046辊缝位置传感器

1047液压APC的动态模型

105厚度控制VR系统开发与实现

1051轧制生产线漫游

1052连轧过程厚度控制虚拟实验

106习题

第11章云计算控制系统虚拟实验室设计实例

111需求分析及建设目标

112系统总体结构与功能

1121虚拟实验室总体结构

1122虚拟实验室实现机制

1123虚拟实验室逻辑架构

1124虚拟实验室部署架构

1125虚拟实验室实时性设计

113系统网络设计

114资源管理工具设计

1141部署模式

1142虚拟化云主机及其镜像管理

1143云平台管理设计

1144云存储网盘设计

115云桌面设计

116教学交互系统设计

117系统资源规划

118习题

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