網絡化控制系統

目錄

第1篇網絡化控制系統基礎

第1章網絡化控制系統概述

1.1網絡化控制系統的基本概念

1.2網絡化控制系統的發展歷程

1.2.1直接數字控制

1.2.2集散控制

1.2.3現場總線控制

1.2.4網絡化控制

1.3網絡化控制系統的結構

1.3.1分層結構

1.3.2徑直結構

1.4網絡化控制系統的典型應用場景

1.5網絡化控制系統的特點

1.6網絡化控制系統的研究現狀

1.6.1針對網絡化控制系統重點問題的研究

1.6.2網絡化控制系統設計方法

1.6.3網絡化控制系統的性能分析

1.6.4其他問題研究

1.7網絡化控制系統與信息網絡系統的集成

1.7.1控制網絡與信息網絡

1.7.2控制網絡與信息網絡集成的目標

1.7.3控制網絡與信息網絡集成技術

習題

第2章網絡化控制系統的基本問題

2.1通信分類、通信協議與通信限制

2.1.1通信分類

2.1.2通信協議

2.1.3通信限制

2.2節點驅動方式

2.2.1時鐘驅動

2.2.2事件驅動

2.2.3節點驅動方式的常見組合

2.3節點同步方式

2.3.1硬件同步

2.3.2軟件同步

2.3.3混合同步

2.3.4時鐘同步協議

2.4多采樣速率/時變傳輸周期

2.4.1多采樣速率

2.4.2時變傳輸周期

2.5網絡誘導時延

2.5.1網絡時延的組成

2.5.2網絡時延產生的原因

2.6單包/多包傳輸與數據包丟失

2.6.1單包傳輸與多包傳輸

2.6.2數據包丟失

2.7網絡調度

2.7.1靜態調度與動態調度

2.7.2網絡底層調度與應用層調度

2.8網絡擁塞與服務質量

2.8.1網絡擁塞

2.8.2服務質量

習題

第3章網絡通信與控制網絡基礎

3.1計算機網絡技術與協議

3.1.1協議與層次劃分

3.1.2協議分層

3.1.3通信參考模型

3.1.4重要網絡協議

3.2工業控制網絡技術與協議

3.2.1基金會現場總線

3.2.2LonWorks現場總線

3.2.3PROFIBUS現場總線

3.2.4CAN總線

3.3工業以太網技術

3.3.1工業以太網的產生和發展

3.3.2工業以太網的定義與特點

3.3.3實時以太網技術

3.3.4主流工業以太網介紹

3.4異構測控網絡技術

3.4.1異構測控網絡的構成要素

3.4.2異構測控網絡的關鍵技術

3.4.3異構測控網絡的應用領域

3.4.4異構測控網絡面臨的挑戰與發展趨勢

習題

第2篇網絡化控制系統建模與穩定性分析

第4章離散網絡化控制系統建模與穩定性分析

4.1控制系統的穩定性定義

4.1.1李雅普諾夫(Lyapunov)意義下的穩定

4.1.2漸近穩定

4.1.3指數穩定

4.1.4輸入輸出穩定

4.2考慮網絡誘導時延時系統建模與穩定性分析

4.3考慮數據包丟失時系統建模與穩定性分析

4.4同時考慮時延和數據包丟失時系統建模與穩定性分析

習題

第5章連續網絡化控制系統建模與穩定性分析

5.1考慮網絡誘導時延時系統建模與穩定性分析

5.2考慮數據包丟失時系統建模與穩定性分析

5.3同時考慮時延和數據包丟失時系統建模與穩定性分析

習題

第6章事件觸發時變時延網絡化控制系統的建模與控制

6.1事件觸發時變時延網絡化控制系統

6.2模型介紹

6.2.1隨機網絡化控制系統描述

6.2.2事件觸發采樣機制

6.2.3控制器設計

6.2.4濾波器設計

6.2.5預備知識

6.3系統穩定性和H∞性能分析

6.4濾波器增益設計

習題

第3篇網絡化控制系統調度與安全控制

第7章網絡化控制系統的調度策略設計

7.1網絡化控制系統調度策略的基本概念

7.1.1網絡化控制系統信息的分類

7.1.2網絡化控制系統可調度分析

7.2網絡化控制系統靜態調度策略

7.2.1靜態調度算法

7.2.2Rate Monotonic調度算法

7.3網絡化控制系統動態調度策略

7.3.1Earliest Deadline First調度算法

7.3.2基於死區的調度方法

7.3.3MEFTOD動態調度算法

7.4有通信約束的網絡化控制系統調度優化

7.4.1問題建模

7.4.2調度策略

7.4.3優化方法

7.5互聯網環境下的網絡化控制系統調度優化

7.5.1基於互聯網的NCS的研究現狀

7.5.2降低網絡延時

7.5.3控制信號傳輸調度的互聯網環境下NCS性能優化

習題

第8章工業網絡化控制系統的安全控制

8.1安全問題描述

8.1.1工業控制系統與傳統IT系統比較

8.1.2工業控制系統信息安全脆弱性

8.2工控網絡病毒入侵途徑

8.2.1網絡通信層面入侵

8.2.2網絡節點層面入侵

8.2.3軟件漏洞層面入侵

8.3工業控制系統安全控制主要目標

8.3.1IEC 62443系列標準

8.3.2工業控制系統安全指南

8.4工業控制系統安全管控技術

8.4.1傳統信息安全防護技術

8.4.2工業控制系統信息安全防護新技術

習題

第4篇仿 真 工 具

第9章網絡化控制系統的仿真工具

9.1LMI工具箱與仿真示例

9.1.1線性矩陣不等式及相關術語

9.1.2函數命令

9.1.3LMI求解器

9.1.4LMI仿真示例

9.2TrueTime工具箱與仿真示例

9.2.1TrueTime工具箱簡介

9.2.2TrueTime安裝與使用

9.2.3TrueTime主要模塊介紹

9.2.4TrueTime仿真流程 

9.2.5TrueTime仿真示例 

習題

附錄ATrueTime工具箱仿真代碼

參考答案

參考文獻