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。
本书特色：
国内所开设工业智能专业的本科院校，具有一定的示范性。
配套电子课件、电子教案、项目例程、习题解答等资源，方便授课老师教学。
控制、云计算和虚拟现实（VR）技术是目前三个热门的研究与应用领域，三者的结合将是令人兴奋的研究课题。本书以建立云控制虚拟仿真实验平台为目标，尝试将三者有机结合起来，因此是一个崭新而又前沿的研究课题。
现代人工智能是以大数据为基础的，而大数据的存储和运算是以云计算为平台的，因此掌握云计算原理并熟练应用是目前从事信息领域研究人员的条件。本书将云计算引入控制领域，给出云控制的概念、结构，并据此进行云控制系统的建模和控制方法研究。书中进一步将云控制概念具体化，从云计算平台组建、云控制系统特性分析、云控制系统建模与控制器设计、云控制系统实现等方面，将云控制概念全面呈现给读者。由于云控制是在网络控制的基础上实现的，因此本书也详细介绍了网络控制系统的特性，以及建模和控制器设计方法。目前云控制系统还处于一个研究的初步阶段，缺少实用化的控制实例，因此本书基于控制系统虚拟仿真的思想，在详细介绍工业VR技术的基础上，应用VR技术建立虚拟化的工业装置或过程，并以此为被控对象，设计开发了一个基于工业VR对象的云控制虚拟仿真实验平台，将本书所涉及的技术有机结合起来，同时为读者提供一个理论研究和工程应用的实际环境。本书侧重运用经典理论进行系统分析设计，并注重理论与实际相结合，在介绍网络控制、云控制和工业VR常规技术的同时，分别自行设计了三种技术的各自应用实例供读者参考。本书的编写结合了作者多年来从事本科生和研究生的教学经验，因此相信本书会为从事自动化及其相关专业的本科生、研究生和科研人员带来有益的帮助。
本书共11章。其中第1章介绍了计算机控制系统的基本概念，以及网络控制、云控制和工业VR技术的定义、特性、基本问题和研究内容；第2章介绍了网络控制基础知识，包括网络通信知识、控制网络性能分析和网络环境下采样周期的选择方法；第3章介绍了网络控制系统控制器设计方法，包括PID控制器和Smith预估控制器；第4章介绍了一个基于校园网络的网络控制实验系统设计实例；第5章介绍了云计算基础知识；第6章介绍了云控制系统的性能分析与控制器设计方法，包括极点配置设计方法和李雅普诺夫稳定性设计方法；第7章介绍了一个温室环境云控制系统设计实例；第8章介绍了VR技术基础知识；第9章介绍了工业VR关键技术；第10章介绍了一个冶金行业连轧过程轧机厚度控制（AGC）系统VR设计实例；第11章综合应用前述所介绍技术，设计开发了一个基于工业VR对象的云控制虚拟仿真实验平台。
本书第1~7章和第11章由关守平编写，第8~10章由谭树彬编写，全书由关守平统稿。本书在编写过程中参考了有关文献内容，这些文献均列入本书的参考文献中，在此对文献作者表示诚挚的谢意。
由于编者水平有限，书中难免存在不妥和错漏之处，希望读者批评指正。
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
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