第一章 概述 1
1.1 过程控制系统与通信网络 1
1.1.1 集散式过程控制系统的产生 1
1.1.2 现场总线控制系统 4
1.1.3 工业以太网、Internet与过程控制系统 6
1.2 网络控制系统 7
1.3 网络诱导延时及其对网络控制的挑战 9
1.4 相关领域的国内外研究现状 11
1.4.1 网络诱导延时的测量、分析和建模 11
1.4.2 网络控制系统的分析及设计 13
1.5 本文的主要工作和特色 19
1.6 章节安排 21
第二章 基于TCP/IP网络的控制系统 23
2.1 基于TCP/IP网络控制系统的体系结构 23
2.2 基于TCP/IP网络控制系统的通信协议 25
2.2.1 Internet分层参考模型 25
2.2.2 Internet协议（IP） 26
2.2.3 传输层协议（TCP及UDP） 27
2.3 设备驱动方式 29
2.3.1 时钟驱动与事件驱动 29
2.3.2 本文选择的设备驱动方式 30
2.3.3 延时叠加性 33
2.4 本章小结 34
第三章 采用TCP/IP协议的校园网延时测试及分析 35
3.1 自相似随机过程 36
3.1.1 自相似随机过程的定义 36
3.1.2 自相似随机过程的特性 37
3.2 自相似过程的检验方法 38
3.2.1 方差聚类法 39
3.2.2 小波分析法 39
3.3 校园网延时测量方法和环境 41
3.4 以太网延时测量结果及分析 43
3.5 本章小结 54
第四章 基于校园网的RTT延时统计模型 56
4.1 校园网长时段RTT延时序列的建模 56
4.1.1 几种备选分布及其参数估计 56
4.1.2 备选分布的参数估计及其检验 58
4.2 基于滑窗的短时段RTT网络延时序列建模 60
4.3 基于支持向量机的在线模型选取 66
4.3.1 支持向量机分类器 66
4.3.2 滑窗建模时的模型选取 68
4.4 本章小结 70
第五章 基于校园网的参数化PI控制器在线增益自整定算法研究 71
5.1 一阶时滞过程参数化PI控制器的增益稳定范围 72
5.2 二阶时滞过程参数化PI控制器的增益稳定范围 76
5.3 参数β的离线寻优 80
5.3.1 设备驱动方式 80
5.3.2 β寻优的遗传算法 82
5.3.3 实例研究 84
5.4 在线β的整定算法 88
5.4.1 算法描述 88
5.4.2 实例研究 90
5.5 本章小结 92
第六章 基于校园网的鲁棒PID控制器研究 93
6.1 延时的建模 94
6.2 基于H∞理论的网络PID控制器设计 95
6.2.1 H∞控制的基本结果 95
6.2.2 基于H∞的网络PID控制器的参数整定算法 98
6.2.3 PID参数稳定区域的计算方法 99
6.2.4 仿真研究 102
6.3 μ分析 107
6.3.1 结构奇异值μ 107
6.3.2 μ分析方法 110
6.4 采用μ分析的鲁棒网络PID控制器设计及分析 111
6.4.1 采用μ分析的鲁棒网络PID控制器设计 111
6.4.2 实例研究及分析 112
6.5 本章小结 115
第七章 基于最小二乘支持向量机建模的GPC-PID网络控制器研究 116
7.1 最小二乘支持向量机 117
7.1.1 支持向量机递归 117
7.1.2 最小二乘支持向量机递归 121
7.2 最小二乘支持向量机建模及实例分析 122
7.2.1 最小二乘支持向量机建模 122
7.2.2 实例研究 124
7.3 广义预测控制的主要结果 129
7.4 基于GPC的PID控制器设计思想 131
7.5 基于GPC的一步预测最优PID参数 133
7.5.1 一步预测PID参数算法 133
7.5.2 一步预测PID参数递推算法 134
7.5.3 仿真研究 136
7.6 采用GPC控制的PID参数整定 139
7.6.1 参数整定算法 139
7.6.2 实例研究 139
7.7 基于LS-SVM的网络GPC-PID控制 141
7.7.1 网络控制算法 141
7.7.2 实例研究 142
7.8 本章小结 145
第八章 总结与展望 147
8.1 全文总结 147
8.2 进一步工作的展望 150
参考文献 152
攻读博士学位期间公开发表的学术论文 165
攻读博士学位期间完成科研工作情况 167
致谢 168