信息物理系统计算基础 概念、设计方法和应用PDF电子书下载

第1章 系统概述 1

1.1系统研究 1

1.2标准的系统描述形式 6

1.2.1输入输出描述 6

1.2.2状态变量描述 7

1.3可控性、可观测性和可识别性 11

1.4线性系统模型的分析方案 14

1.4.1使用拉普拉斯变换的状态方程的解 16

1.4.2线性向量方程组的特征值 17

1.5系统稳态误差 18

1.6系统稳定性分析案例研究 19

1.7练习 21

参考文献 21

第2章 嵌入式计算系统概述 22

2.1嵌入式计算系统 22

2.2嵌入式计算系统的硬件架构 25

2.2.1可编程逻辑器件 26

2.2.2可编程门阵列 28

2.3设计指标 32

2.4嵌入式控制系统 34

2.4.1控制 35

2.4.2反馈控制 35

2.4.3嵌入式控制系统的反馈组件 38

2.5软硬件协同设计 42

2.6案例研究：基于FPGA的CPU内核 45

2.7练习 49

参考文献 50

第3章 信息物理系统概述 51

3.1信息物理系统 51

3.2信息物理系统设计建议 55

3.3信息物理系统需求 59

3.3.1需求工程 59

3.3.2互操作性 60

3.3.3实时系统 60

3.3.4 GPU计算 61

3.4信息物理系统应用 62

3.4.1通信 64

3.4.2消费者交互 64

3.4.3能源 65

3.4.4基础设施 67

3.4.5健康保障 69

3.4.6制造 71

3.4.7军事 73

3.4.8机器人 74

3.4.9交通 76

3.5智慧城市和万联网 78

3.6案例研究：信息物理车辆跟踪系统 80

3.6.1车辆跟踪系统 80

3.6.2基于RFID的车辆跟踪系统 81

3.6.3需求分析 82

3.6.4进一步的研究 83

3.7练习 84

参考文献 84

第4章 物联网概述 89

4.1物联网 89

4.2射频识别技术 92

4.3无线传感器网络技术 96

4.3.1传感器技术 96

4.3.2传感器网络 97

4.3.3无线传感器网络 100

4.4电力线通信 102

4.4.1物联网和电力线通信 104

4.4.2智能电网 105

4.4.3智能家居能源管理 107

4.5 RFID应用 107

4.6案例研究：行李跟踪系统 110

4.7练习 114

参考文献 116

第5章 普适计算 119

5.1普适计算发展史 119

5.2普适计算基础 121

5.2.1在普适空间中学习 122

5.2.2智能家居和电力线通信 125

5.2.3普适计算的核心特性 128

5.2.4普适计算形式化用例 130

5.3智能设备：组件和服务 131

5.4标记、传感和控制 133

5.4.1标记 133

5.4.2传感 135

5.4.3控制 138

5.5普适计算中的自治系统 141

5.6案例研究：机器人操纵器 143

5.7练习 146

参考文献 147

第6章 系统和软件工程 150

6.1系统工程简介 150

6.1.1系统工程标准ISO/IEC 15288 153

6.1.2自顶向下的系统工程方法 160

6.1.3开放式机电一体化自动化工程平台 163

6.2信息物理系统中的设计挑战 164

6.2.1使用Cradle的需求定义和管理 166

6.2.2需求定义与管理活动 167

6.2.3 INCOSE系统工程手册（3.2.2版本）可追溯性 178

6.3软件工程简介 181

6.3.1 V模型 182

6.3.2敏捷软件开发方法 184

6.3.3 V模型与敏捷软件开发方法的比较 185

6.4信息物理系统软件设计需求 186

6.5海域案例研究 189

6.5.1在港口和船舶上跟踪和监测集装箱 189

6.5.2跟踪和监测从海港运输到无水港的集装箱 190

6.6练习 193

参考文献 194

第7章 数字制造和工业4.0 196

7.1制造业简介 196

7.1.1智能和敏捷制造 198

7.1.2智能工厂 201

7.1.3工业4.0 206

7.2个性化生产 209

7.3网络制造一体化工业 210

7.4开放式和封闭式生产线 212

7.5数字制造/工业4.0的信息安全 213

7.6数字制造/工业4.0案例研究 216

7.6.1汉诺威中心的生产工程（PZH）方法 216

7.6.2钢铁行业的方法 221

7.6.3博世软件创新方法 224

7.6.4保险业务方法 228

7.6.5德国工业4.0工作组方法 231

7.6.6美国数字制造与创新设计研究所方法 234

7.7练习 236

参考文献 236

第8章 未来社会生活中的影响 239

8.1简介 239

8.2经济、社会和组织方面的挑战 240

8.3在工作中改变需求 241

8.4产品个性化和全球影响力的变化因素 243

8.5练习 245

参考文献 246

术语表 247

索引 254