網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度方法及其應(yīng)用

前言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和智能傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，自動化技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，為控制領(lǐng)域的擴(kuò)展提供了空前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，引領(lǐng)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的集中式控制過渡到集散控制以及現(xiàn)場總線控制，直至現(xiàn)今的基于網(wǎng)絡(luò)的分布式控制。這種分布式工作方式徹底地改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中反饋的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)甚至無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的大系統(tǒng)控制和遠(yuǎn)程控制，具有交互性好、系統(tǒng)布線少、易于擴(kuò)展和維護(hù)、系統(tǒng)的柔性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無法比擬的。但通信網(wǎng)絡(luò)介入傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)變得更為復(fù)雜，迫切需要發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相適應(yīng)的分析和設(shè)計(jì)理論。目前，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)外計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。本書的主要內(nèi)容來源于作者多年理論研究與工程實(shí)踐的積累，最顯著的特點(diǎn)是理論與工程實(shí)踐相結(jié)合。書中不僅闡述了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析和控制算法設(shè)計(jì)，而且討論了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度方法，特別是深入研究了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中控制與調(diào)度協(xié)同設(shè)計(jì)方法。本書緊密結(jié)合工程實(shí)際，針對多個實(shí)際控制系統(tǒng)，研究網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度方法。作為網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度方法的典型的工程應(yīng)用，書中介紹了在水電站、旅游景區(qū)、海上石油平臺等多個實(shí)際網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本書涉及的科研成果是作者在國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)智能調(diào)度與控制協(xié)同方法及其仿真平臺研究”（No：60573123）、教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金“網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)智能控制與調(diào)度方法及其仿真平臺研究”：（No：20060337002）、浙江省科技計(jì)劃重點(diǎn)科研工業(yè)項(xiàng)目“小水電站遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)與優(yōu)化運(yùn)行軟件開發(fā)”（No：2003C21005）、浙江省服務(wù)業(yè)電子化重大科技攻關(guān)專項(xiàng)“旅游景區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理與服務(wù)平臺研究及應(yīng)用示范”（No：2004C13015）、浙江省高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目“綜合自動化研究生實(shí)驗(yàn)室建設(shè)”等項(xiàng)目資助下取得的。本書的出版得到了浙江工業(yè)大學(xué)專著與研究生教材出版基金（No：20090101）資助。由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

網(wǎng)絡(luò)控制使得自動化技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，成為國內(nèi)外控制領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。但同時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)也變得更為復(fù)雜，迫切需要發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相適應(yīng)的分析和設(shè)計(jì)理論。本書闡述了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能分析和控制算法設(shè)計(jì)，分析了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度方法，深入研究了控制與調(diào)度的協(xié)同設(shè)計(jì)方法。本書緊密結(jié)合實(shí)際，介紹了作者研究開發(fā)的水電站、旅游景區(qū)、海上石油平臺等多個工程項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。    本書可供計(jì)算機(jī)、控制、通信及與之相關(guān)的工程應(yīng)用領(lǐng)域的科研人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的教材或教學(xué)參考書。

作者簡介

王萬良，教授，博士生導(dǎo)師，浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長，軟件學(xué)院院長，國家精品課程《自動控制原理》負(fù)責(zé)人。目前兼任教育部高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會委員、中國人工智能學(xué)會理事、智能系統(tǒng)工程專業(yè)委員會副主任、自然計(jì)算與數(shù)字城市專業(yè)委員會副主任、智能交通專業(yè)委員會副主任、中國系統(tǒng)仿真學(xué)會理事等。主要研究領(lǐng)域包括：計(jì)算機(jī)控制與智能自動化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制與管理、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等。主持完成國家863計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、省重大計(jì)劃項(xiàng)目等20余項(xiàng)，獲得省部級科技進(jìn)步獎6項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，出版學(xué)術(shù)專著及教材4部，獲“國家級教學(xué)名師獎”，享受“國務(wù)院政府特殊津貼”。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  引言  1.2  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述    1.2.1  網(wǎng)絡(luò)分類與通信協(xié)議    1.2.2  網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時延    1.2.3  網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸    1.2.4  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)  1.3  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的調(diào)度問題    1.3.1  實(shí)時任務(wù)調(diào)度    1.3.2  網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包調(diào)度    1.3.3  應(yīng)用層的控制任務(wù)調(diào)度    1.3.4  可調(diào)度分析及調(diào)度優(yōu)化  1.4  網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的研究現(xiàn)狀    1.4.1  實(shí)時調(diào)度理論的推廣方法    1.4.2  優(yōu)先級調(diào)度方法    1.4.3  通信序列調(diào)度方法    1.4.4  采樣周期調(diào)度方法    1.4.5  帶寬及其優(yōu)化調(diào)度方法    1.4.6  調(diào)度與控制協(xié)同設(shè)計(jì)  1.5  網(wǎng)絡(luò)測量    1.5.1  工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)    1.5.2  網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)現(xiàn)狀    1.5.3  國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)測量的研究機(jī)構(gòu)    參考文獻(xiàn)第2章  網(wǎng)絡(luò)測量與預(yù)測  2.1  引言  2.2  網(wǎng)絡(luò)測量與預(yù)測研究進(jìn)展    2.2.1  網(wǎng)絡(luò)測量的基本原理    2.2.2  網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測研究進(jìn)展    2.2.3  網(wǎng)絡(luò)控制研究進(jìn)展  2.3  基于ε-SVR的監(jiān)控網(wǎng)時延測量與預(yù)測    2.3.1  概述    2.3.2  網(wǎng)絡(luò)時延測量工具    2.3.3  時延預(yù)測算法    2.3.4  支持向量回歸模型    2.3.5  誤差分析標(biāo)準(zhǔn)  2.4  基于ε-SVR的靜態(tài)時延預(yù)測模型    2.4.1  端到端時延測量模型    2.4.2  時延數(shù)據(jù)分析與校驗(yàn)    2.4.3  靜態(tài)樣本數(shù)據(jù)的預(yù)測建模    2.4.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  2.5  基于ε-SVR的動態(tài)時延預(yù)測模型    2.5.1  動態(tài)時延變量的參數(shù)化    2.5.2  預(yù)測算法設(shè)計(jì)    2.5.3  基于多項(xiàng)式核的預(yù)測    2.5.4  基于高斯徑向基核的預(yù)測    2.5.5  基于Sigmoid核的預(yù)測    2.5.6  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  2.6  本章小結(jié)    參考文獻(xiàn)第3章  網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度與網(wǎng)關(guān)流量控制  3.1  引言  3.2  監(jiān)控網(wǎng)關(guān)QoS控制中的非合作博弈    3.2.1  混合監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)    3.2.2  各種新監(jiān)控技術(shù)帶來的問題    3.2.3  非合作博弈問題  3.3  基于非合作博弈的監(jiān)控網(wǎng)關(guān)資源調(diào)度    3.3.1  監(jiān)控子系統(tǒng)的參數(shù)化    3.3.2  多監(jiān)控子系統(tǒng)的非合作博弈建模    3.3.3  調(diào)度策略中Nash均衡的描述    3.3.4  調(diào)度策略中Nash均衡的存在性及其證明    3.3.5  調(diào)度問題模型    3.3.6  基于遺傳算法的求解方法    3.3.7  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  3.4  基于網(wǎng)絡(luò)行為識別的監(jiān)控網(wǎng)關(guān)流量控制    3.4.1  網(wǎng)絡(luò)測量與網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)    3.4.2  各類控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)行為特征分析    3.4.3  基于行為判斷的控制策略描述    3.4.4  控制算法的設(shè)計(jì)    3.4.5  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  3.5  對等網(wǎng)中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)行為的識別與控制    3.5.1  對監(jiān)控網(wǎng)中P2P流量的識別    3.5.2  對P2P流量的控制算法    3.5.3  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  3.6  分布式網(wǎng)絡(luò)測量與聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    3.6.1  國內(nèi)外研究進(jìn)展    3.6.2  系統(tǒng)架構(gòu)與分塊    3.6.3  主要功能與特色    3.6.4  幾種關(guān)鍵技術(shù)    3.6.5  在大型旅游景區(qū)企業(yè)網(wǎng)中的應(yīng)用      3.6.6  在水電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用    3.7  本章小結(jié)    參考文獻(xiàn)第4章  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的調(diào)度  4.1  引言  4.2  基于模糊邏輯的反饋調(diào)度    4.2.1  基于誤差的優(yōu)先級調(diào)度    4.2.2  基于反饋的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度結(jié)構(gòu)    4.2.3  基于模糊反饋調(diào)度的原理    4.2.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.3  基于RM和EDF的二維調(diào)度策略    4.3.1  概述    4.3.2  二維調(diào)度策略結(jié)構(gòu)    4.3.3  可調(diào)度性分析    4.3.4  二維調(diào)度策略的實(shí)現(xiàn)及性能分析    4.3.5  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.4  基于誤差閾值的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度    4.4.1  概述    4.4.2  具有通信調(diào)度功能的網(wǎng)絡(luò)控制模型    4.4.3  NCS的穩(wěn)定域分析      4.4.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.5  基于模糊邏輯的帶寬優(yōu)化管理    4.5.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與問題描述    4.5.2  基于模糊邏輯的帶寬管理器    4.5.3  帶寬動態(tài)管理的上下界    4.5.4  利用QoC和RoB管理來優(yōu)化NCS性能    4.5.5  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.6  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度    4.6.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和問題描述    4.6.2  帶寬動態(tài)管理的多目標(biāo)優(yōu)化    4.6.3  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度    4.6.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  4.7  本章小結(jié)    參考文獻(xiàn)第5章  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中控制與調(diào)度的協(xié)同設(shè)計(jì)  5.1  引言  5.2  網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與能控性、能觀性分析    5.2.1  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的輸出反饋調(diào)度模型    5.2.2  能控性與能觀性定義    5.2.3  輸出反饋靜態(tài)調(diào)度分析    5.2.4  能控性與能達(dá)性分析    5.2.5  能觀性分析    5.2.6  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  5.3  具有通信約束和時延的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定    5.3.1  概述    5.3.2  基于狀態(tài)反饋的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制與調(diào)度協(xié)同設(shè)計(jì)方法    5.3.3  基于輸出反饋的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)控制與調(diào)度的協(xié)同設(shè)計(jì)  5.4  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)魯棒控制與調(diào)度的協(xié)同設(shè)計(jì)    5.4.1  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋調(diào)度模型      5.4.2  預(yù)備知識    5.4.3  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)狀態(tài)反饋靜態(tài)調(diào)度分析    5.4.4  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)度穩(wěn)定性和魯棒性分析    5.4.5  魯棒HH∞控制器設(shè)計(jì)    5.4.6  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  5.5  網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與最優(yōu)保性能控制的協(xié)同設(shè)計(jì)    5.5.1  不確定網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)度模型    5.5.2  保性能控制    5.5.3  最優(yōu)保性能控制      5.5.4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析  5.6  變采樣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)    5.6.1  變采樣周期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)建模      5.6.2  變采樣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)鎮(zhèn)定    5.6.3  變采樣網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)保性能控制器設(shè)計(jì)    5.6.4  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)HH∞控制器設(shè)計(jì)  5.7  基于混合邏輯動態(tài)模型的集成控制和調(diào)度的協(xié)同優(yōu)化    5.7.1  集成控制和調(diào)度的信息調(diào)度模型      5.7.2  漸近穩(wěn)定的控制器設(shè)計(jì)    5.7.3  調(diào)度與H∞控制協(xié)同優(yōu)化方法    5.8  本章小結(jié)    參考文獻(xiàn)第6章  網(wǎng)絡(luò)控制的工程實(shí)現(xiàn)  6.1  引言  6.2  網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)    6.2.1  TCP/IP協(xié)議族    6.2.2  傳輸層協(xié)議TCP和UDP的特點(diǎn)      6.2.3  基于套接字的網(wǎng)絡(luò)編程  6.3  基于寬帶的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)    6.3.1  寬帶網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)      6.3.2  視頻服務(wù)端程序設(shè)計(jì)    6.3.3  視頻客戶端程序設(shè)計(jì)  6.4  基于調(diào)制解調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)I    6.4.1  調(diào)制解調(diào)器基本原理    6.4.2  數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)    6.4.3  基于調(diào)制解調(diào)器監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)  6.5  基于無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)    6.5.1  無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)    6.5.2  基于無線公網(wǎng)通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    6.5.3  基于無線私網(wǎng)通信方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)  6.6  基于衛(wèi)星通信的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)  6.7  本章小結(jié)    參考文獻(xiàn)第7章  網(wǎng)絡(luò)控制在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用  7.1  遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)    7.1.1  遠(yuǎn)程監(jiān)控的概念    7.1.2  遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能    7.1.3  基于視頻的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)    7.1.4  遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展方向    7.2  水電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)    7.2.1  水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)    7.2.2  監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)    7.2.3  視頻服務(wù)器軟件總體架構(gòu)    7.2.4  視頻數(shù)據(jù)流的采集    7.2.5  寬帶視頻服務(wù)器設(shè)計(jì)    7.2.6  窄帶視頻服務(wù)器設(shè)計(jì)    7.2.7  云臺控制服務(wù)器設(shè)計(jì)    7.2.8  視頻數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計(jì)    7.2.9  歷史視頻的回放      7.2.10  視頻監(jiān)控系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)    7.2.11 云臺客戶端設(shè)計(jì)  7.3  旅游景區(qū)視頻展播系統(tǒng)    7.3.1  視頻展播系統(tǒng)架構(gòu)    7.3.2  視頻展播系統(tǒng)服務(wù)端設(shè)計(jì)    7.3.3  用戶并發(fā)性管理調(diào)度策略    7.3.4  客戶端連接管理模塊設(shè)計(jì)    7.3.5  視頻展播系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)  7.4  海洋石油平臺油氣混輸控制監(jiān)視系統(tǒng)    7.4.1  概述    7.4.2  系統(tǒng)硬件組成    7.4.3  系統(tǒng)組態(tài)與軟件編制    7.4.4  上位機(jī)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)  7.5  本章小結(jié)  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 網(wǎng)絡(luò)測量與預(yù)測2.2 網(wǎng)絡(luò)測量與預(yù)測研究進(jìn)展2.2.1 網(wǎng)絡(luò)測量的基本原理1.網(wǎng)絡(luò)測量的概念網(wǎng)絡(luò)測量是指遵照一定的方法和技術(shù)，利用軟件包或硬件工具來測試表征網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)，獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)屬性和業(yè)務(wù)特征等一系列活動的總和。借鑒物理學(xué)中的測量，網(wǎng)絡(luò)測量包含被測對象、測量環(huán)境和測量方法三個要素。（1）被測對象被測對象是網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的性能特征。網(wǎng)絡(luò)實(shí)體有節(jié)點(diǎn)（路由器、交換機(jī)、自治系統(tǒng)、主機(jī)）、鏈路、路徑、流等。性能特征是網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)屬性的一部分，是承載流量的網(wǎng)絡(luò)的主要性質(zhì)，可以用一系列的性能參數(shù)來表示。（2）測量環(huán)境測量環(huán)境包括測量點(diǎn)的選取、測量時間的確定、測量設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)類型等。（3）測量方法測量方法是指記錄或估計(jì)某種特征的技術(shù)。針對某一具體的網(wǎng)絡(luò)行為指標(biāo)，應(yīng)選取合適的測量方法，測量方法至少應(yīng)滿足穩(wěn)健性（被測網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化不會使測量方法失效）、可重復(fù)性（同樣的網(wǎng)絡(luò)條件，多次測量結(jié)果應(yīng)一致）和準(zhǔn)確性（測量經(jīng)過時應(yīng)能反映網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)情況，應(yīng)有一定的可信度）。

編輯推薦

《網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度方法及其應(yīng)用》可供計(jì)算機(jī)、控制、通信及與之相關(guān)的工程應(yīng)用領(lǐng)域的科研人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的教材或教學(xué)參考書。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    網(wǎng)絡(luò)控制與調(diào)度方法及其應(yīng)用 PDF格式下載

---