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云控制是計算機控制發(fā)展的*新階段。由于云控制系統(tǒng)是在網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的基礎上形成的，因此本書首先介紹網(wǎng)絡控制的基本理論，在此基礎上介紹云計算技術和云控制系統(tǒng)理論，包括云控制系統(tǒng)結構、特性、建模和控制方法等。另一方面，虛擬現(xiàn)實（VR）技術是20世紀發(fā)展起來的一項全新的實用技術，也是目前的研究熱點之一。由于云控制系統(tǒng)目前尚缺少應用實例，因此本書以基于VR技術構造的虛擬化工業(yè)裝置或過程為被控對象，詳細介紹了工業(yè)VR技術和設計實例，然后據(jù)此設計了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺，作為研究云控制理論的實驗環(huán)境。本書側重運用經(jīng)典理論解決實際問題，每種技術配有設計實例，每章配有習題，方便讀者深入學習。
《云控制與工業(yè)VR技術》可作為高等院校工業(yè)智能、自動化及相關專業(yè)本科生或控制工程及相關專業(yè)研究生的教材，也可供科研人員和工程技術人員參考。

控制、云計算和虛擬現(xiàn)實（VR）技術是目前三個熱門的研究與應用領域，三者的結合將是令人興奮的研究課題。本書以建立云控制虛擬仿真實驗平臺為目標，嘗試將三者有機結合起來，因此是一個嶄新而又前沿的研究課題。
現(xiàn)代人工智能是以大數(shù)據(jù)為基礎的，而大數(shù)據(jù)的存儲和運算是以云計算為平臺的，因此掌握云計算原理并熟練應用是目前從事信息領域研究人員的條件。本書將云計算引入控制領域，給出云控制的概念、結構，并據(jù)此進行云控制系統(tǒng)的建模和控制方法研究。書中進一步將云控制概念具體化，從云計算平臺組建、云控制系統(tǒng)特性分析、云控制系統(tǒng)建模與控制器設計、云控制系統(tǒng)實現(xiàn)等方面，將云控制概念全面呈現(xiàn)給讀者。由于云控制是在網(wǎng)絡控制的基礎上實現(xiàn)的，因此本書也詳細介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的特性，以及建模和控制器設計方法。目前云控制系統(tǒng)還處于一個研究的初步階段，缺少實用化的控制實例，因此本書基于控制系統(tǒng)虛擬仿真的思想，在詳細介紹工業(yè)VR技術的基礎上，應用VR技術建立虛擬化的工業(yè)裝置或過程，并以此為被控對象，設計開發(fā)了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺，將本書所涉及的技術有機結合起來，同時為讀者提供一個理論研究和工程應用的實際環(huán)境。本書側重運用經(jīng)典理論進行系統(tǒng)分析設計，并注重理論與實際相結合，在介紹網(wǎng)絡控制、云控制和工業(yè)VR常規(guī)技術的同時，分別自行設計了三種技術的各自應用實例供讀者參考。本書的編寫結合了作者多年來從事本科生和研究生的教學經(jīng)驗，因此相信本書會為從事自動化及其相關專業(yè)的本科生、研究生和科研人員帶來有益的幫助。
本書共11章。其中第1章介紹了計算機控制系統(tǒng)的基本概念，以及網(wǎng)絡控制、云控制和工業(yè)VR技術的定義、特性、基本問題和研究內(nèi)容；第2章介紹了網(wǎng)絡控制基礎知識，包括網(wǎng)絡通信知識、控制網(wǎng)絡性能分析和網(wǎng)絡環(huán)境下采樣周期的選擇方法；第3章介紹了網(wǎng)絡控制系統(tǒng)控制器設計方法，包括PID控制器和Smith預估控制器；第4章介紹了一個基于校園網(wǎng)絡的網(wǎng)絡控制實驗系統(tǒng)設計實例；第5章介紹了云計算基礎知識；第6章介紹了云控制系統(tǒng)的性能分析與控制器設計方法，包括極點配置設計方法和李雅普諾夫穩(wěn)定性設計方法；第7章介紹了一個溫室環(huán)境云控制系統(tǒng)設計實例；第8章介紹了VR技術基礎知識；第9章介紹了工業(yè)VR關鍵技術；第10章介紹了一個冶金行業(yè)連軋過程軋機厚度控制（AGC）系統(tǒng)VR設計實例；第11章綜合應用前述所介紹技術，設計開發(fā)了一個基于工業(yè)VR對象的云控制虛擬仿真實驗平臺。
本書第1~7章和第11章由關守平編寫，第8~10章由譚樹彬編寫，全書由關守平統(tǒng)稿。本書在編寫過程中參考了有關文獻內(nèi)容，這些文獻均列入本書的參考文獻中，在此對文獻作者表示誠摯的謝意。
由于編者水平有限，書中難免存在不妥和錯漏之處，希望讀者批評指正。

前言
第1章緒論
11計算機控制系統(tǒng)概述
111計算機控制系統(tǒng)基本概念
112計算機控制系統(tǒng)發(fā)展歷程
12網(wǎng)絡控制系統(tǒng)基本概念
121網(wǎng)絡控制系統(tǒng)定義與特點
122網(wǎng)絡控制系統(tǒng)基本問題與研究內(nèi)容
13云控制系統(tǒng)基本概念
131云控制系統(tǒng)定義與結構
132云控制系統(tǒng)基本問題與研究內(nèi)容
14工業(yè)VR技術基本概念
141工業(yè)VR定義與特點
142工業(yè)VR基本問題與研究內(nèi)容
15習題
第2章網(wǎng)絡控制基礎
21計算機網(wǎng)絡基礎
211計算機網(wǎng)絡概念
212網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議
213局域網(wǎng)技術
214實時控制網(wǎng)絡
22控制網(wǎng)絡的動態(tài)服務性能
221信息傳遞的時序過程與時延構成
222動態(tài)服務性能的解析分析
23網(wǎng)絡控制系統(tǒng)采樣周期的選擇
231采樣周期與控制性能的分析
232采樣周期的選取方法
24習題
第3章網(wǎng)絡控制系統(tǒng)控制器設計
31網(wǎng)絡服務質量對常規(guī)控制系統(tǒng)的影響
32常規(guī)PID控制器及其參數(shù)修正方法
321PID控制原理
322網(wǎng)絡控制系統(tǒng)PID參數(shù)修正方法
33網(wǎng)絡控制系統(tǒng)模糊自適應PI控制器
331模糊自適應PI網(wǎng)絡控制器結構
332局部模糊自適應PI控制器
333全局模糊自適應PI控制器
34網(wǎng)絡控制系統(tǒng)Smith預估控制
341Smith預估控制器原理
342網(wǎng)絡控制系統(tǒng)基本Smith預估控制
343基本Smith預估控制改進Ⅰ
344基本Smith預估控制改進Ⅱ
35習題
第4章網(wǎng)絡控制系統(tǒng)設計實例
41實驗系統(tǒng)總體結構
42實驗系統(tǒng)硬件組成
421嵌入式網(wǎng)絡接口模塊設計
422數(shù)據(jù)采集模塊設計
423輸出控制模塊設計
43實驗系統(tǒng)軟件
431下位機軟件系統(tǒng)
432上位機監(jiān)控軟件系統(tǒng)
44實驗分析
441不同連接方式的實驗
442不同網(wǎng)絡協(xié)議的實驗
443不同采樣頻率的實驗
45習題
第5章云計算基礎
51云計算基本概念
511云計算定義與特點
512云計算部署模型
513云計算與大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)
52云計算服務模式及實現(xiàn)機制
521IaaS
522PaaS
523SaaS
524實現(xiàn)機制
53云開發(fā)組件
531虛擬化組件
532云管理工具
533交付系統(tǒng)
54Hadoop大數(shù)據(jù)處理平臺
541分布式文件系統(tǒng)HDFS
542分布式數(shù)據(jù)庫HBase
543分布式計算模型MapReduce
55習題
第6章云控制系統(tǒng)性能分析與控制器設計
61云控制系統(tǒng)不確定性分析
611云端時延分析
612網(wǎng)絡端時延分析
613云控制系統(tǒng)時延模型
614云端的丟包和數(shù)據(jù)攻擊
62極點配置云控制器設計
621極點配置設計原理
622控制器設計與求解
623典型環(huán)節(jié)仿真
63基于李雅普諾夫穩(wěn)定性的云控制器設計
631李雅普諾夫穩(wěn)定性原理
632控制器設計與LMI求解
633典型環(huán)節(jié)仿真
64考慮云端不確定性的云控制器設計
641不確定云控制系統(tǒng)建模
642云控制器的參數(shù)求解
643典型環(huán)節(jié)仿真
65習題
第7章云控制系統(tǒng)設計實例
71云控制系統(tǒng)總體結構
72云控制系統(tǒng)實現(xiàn)
721終端系統(tǒng)硬件設計
722終端系統(tǒng)軟件設計
723無線網(wǎng)絡系統(tǒng)設計
73云端系統(tǒng)設計
731云平臺組建
732控制算法軟件
733數(shù)據(jù)庫設計
734管理軟件設計
74監(jiān)控端系統(tǒng)設計
741PC監(jiān)控端
742移動監(jiān)控端
75系統(tǒng)運行情況分析
751添加控制區(qū)域
752添加區(qū)域設備
753添加設備綁定
754實際控制效果
76習題
第8章VR技術基礎
81VR基本概念
82VR關鍵技術
821動態(tài)環(huán)境建模技術
822實時三維圖形繪制技術
823觸摸和力量反饋技術
824自然交互技術
825碰撞檢測技術
83VR實物虛化和虛物實化
831實物虛化技術
832虛物實化技術
84VR人機交互設備
841數(shù)據(jù)手套
842數(shù)據(jù)衣
843三維控制器
844三維模型數(shù)字化儀
85VR發(fā)展過程中相互促進的關聯(lián)技術
86VR產(chǎn)品開發(fā)
861設計目標和原則
862VR開發(fā)流程
863VR內(nèi)容制作方式
864交互功能開發(fā)
865VR開發(fā)引擎
87習題
第9章工業(yè)VR技術
91工業(yè)VR需求分析
911總體需求分析
912AGC系統(tǒng)功能需求分析
913AGC系統(tǒng)性能需求分析
92工業(yè)VR系統(tǒng)結構
921框架設計思想
922工業(yè)VR體系結構
93數(shù)據(jù)庫設計
931數(shù)據(jù)庫設計基本步驟
932數(shù)據(jù)庫設計原則及方法
933數(shù)據(jù)庫結構設計
94工業(yè)VR中模型庫建立
941虛擬對象建模
942虛擬對象模型庫建立
943虛擬對象模型顯示優(yōu)化
95工業(yè)VR中仿真時間協(xié)調
951時間推進機制
952虛擬現(xiàn)實仿真時鐘
953系統(tǒng)運行時序
96工業(yè)VR中對象模型校核、驗證與驗收
961對象模型VV&A工作過程
962對象模型校核和驗證主要技術方法
97工業(yè)VR系統(tǒng)特性及建模方法
971動態(tài)系統(tǒng)特性
972工業(yè)VR系統(tǒng)數(shù)學建模
98數(shù)學模型到計算機模型轉化
981連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)仿真器
982離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真器
983混合動態(tài)系統(tǒng)仿真器
99習題
第10章工業(yè)VR設計實例
101工業(yè)背景
1011軋機彈跳方程
1012人工壓零
1013軋件塑性曲線
1014測厚儀式AGC
1015厚度波動的原因及變化規(guī)律
102厚度控制VR系統(tǒng)總體結構
1021厚度控制VR系統(tǒng)功能劃分
1022厚度控制VR系統(tǒng)結構組成
103控制算法設計與封裝
1031控制模塊
1032創(chuàng)建動態(tài)鏈接庫文件
104虛擬軋機系統(tǒng)數(shù)學建模
1041APC閉環(huán)系統(tǒng)控制器模型
1042伺服閥放大器模型
1043伺服閥流量模型
1044液壓缸流量模型
1045液壓缸與負載之間的力平衡模型
1046輥縫位置傳感器
1047液壓APC的動態(tài)模型
105厚度控制VR系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)
1051軋制生產(chǎn)線漫游
1052連軋過程厚度控制虛擬實驗
106習題
第11章云計算控制系統(tǒng)虛擬實驗室設計實例
111需求分析及建設目標
112系統(tǒng)總體結構與功能
1121虛擬實驗室總體結構
1122虛擬實驗室實現(xiàn)機制
1123虛擬實驗室邏輯架構
1124虛擬實驗室部署架構
1125虛擬實驗室實時性設計
113系統(tǒng)網(wǎng)絡設計
114資源管理工具設計
1141部署模式
1142虛擬化云主機及其鏡像管理
1143云平臺管理設計
1144云存儲網(wǎng)盤設計
115云桌面設計
116教學交互系統(tǒng)設計
117系統(tǒng)資源規(guī)劃
118習題
參考文獻

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