第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 网络控制系统概述 2
1.2.1 网络分类与通信协议 2
1.2.2 网络诱导时延 4
1.2.3 网络中数据的传输 4
1.2.4 网络控制系统典型结构 6
1.3 网络控制系统中的调度问题 8
1.3.1 实时任务调度 8
1.3.2 网络层的数据包调度 9
1.3.3 应用层的控制任务调度 10
1.3.4 可调度分析及调度优化 14
1.4 网络调度的研究现状 15
1.4.1 实时调度理论的推广方法 15
1.4.2 优先级调度方法 16
1.4.3 通信序列调度方法 16
1.4.4 采样周期调度方法 17
1.4.5 带宽及其优化调度方法 19
1.4.6 调度与控制协同设计 21
1.5 网络测量 23
1.5.1 工业现场网络与远程监控系统 23
1.5.2 网络测量技术现状 24
1.5.3 国内外网络测量的研究机构 26
参考文献 27
第2章 网络测量与预测 36
2.1 引言 36
2.2 网络测量与预测研究进展 37
2.2.1 网络测量的基本原理 37
2.2.2 网络性能预测研究进展 40
2.2.3 网络控制研究进展 42
2.3 基于ε－SVR的监控网时延测量与预测 45
2.3.1 概述 45
2.3.2 网络时延测量工具 46
2.3.3 时延预测算法 47
2.3.4 支持向量回归模型 48
2.3.5 误差分析标准 50
2.4 基于ε－SVR的静态时延预测模型 51
2.4.1 端到端时延测量模型 51
2.4.2 时延数据分析与校验 52
2.4.3 静态样本数据的预测建模 53
2.4.4 实验结果与分析 55
2.5 基于ε－SVR的动态时延预测模型 59
2.5.1 动态时延变量的参数化 59
2.5.2 预测算法设计 60
2.5.3 基于多项式核的预测 62
2.5.4 基于高斯径向基核的预测 63
2.5.5 基于Sigmoid核的预测 64
2.5.6 实验结果与分析 65
2.6 本章小结 66
参考文献 66
第3章 网络资源调度与网关流量控制 71
3.1 引言 71
3.2 监控网关QoS控制中的非合作博弈 73
3.2.1 混合监控系统特点 73
3.2.2 各种新监控技术带来的问题 74
3.2.3 非合作博弈问题 74
3.3 基于非合作博弈的监控网关资源调度 75
3.3.1 监控子系统的参数化 75
3.3.2 多监控子系统的非合作博弈建模 77
3.3.3 调度策略中Nash均衡的描述 78
3.3.4 调度策略中Nash均衡的存在性及其证明 79
3.3.5 调度问题模型 80
3.3.6 基于遗传算法的求解方法 82
3.3.7 实验结果与分析 83
3.4 基于网络行为识别的监控网关流量控制 84
3.4.1 网络测量与网络行为学 84
3.4.2 各类控制系统网络行为特征分析 86
3.4.3 基于行为判断的控制策略描述 87
3.4.4 控制算法的设计 88
3.4.5 实验结果与分析 90
3.5 对等网中控制系统网络行为的识别与控制 92
3.5.1 对监控网中P2P流量的识别 92
3.5.2 对P2P流量的控制算法 94
3.5.3 实验结果与分析 96
3.6 分布式网络测量与联动控制系统的设计与实现 97
3.6.1 国内外研究进展 98
3.6.2 系统架构与分块 99
3.6.3 主要功能与特色 100
3.6.4 几种关键技术 105
3.6.5 在大型旅游景区企业网中的应用 107
3.6.6 在水电站远程监控系统中的应用 109
3.7 本章小结 111
参考文献 112
第4章 网络控制系统的调度 115
4.1 引言 115
4.2 基于模糊逻辑的反馈调度 116
4.2.1 基于误差的优先级调度 116
4.2.2 基于反馈的网络调度结构 116
4.2.3 基于模糊反馈调度的原理 118
4.2.4 实验结果与分析 119
4.3 基于RM和EDF的二维调度策略 123
4.3.1 概述 123
4.3.2 二维调度策略结构 124
4.3.3 可调度性分析 125
4.3.4 二维调度策略的实现及性能分析 127
4.3.5 实验结果与分析 128
4.4 基于误差阈值的网络调度 131
4.4.1 概述 131
4.4.2 具有通信调度功能的网络控制模型 132
4.4.3 NCS的稳定域分析 134
4.4.4 实验结果与分析 136
4.5 基于模糊逻辑的带宽优化管理 139
4.5.1 系统结构与问题描述 140
4.5.2 基于模糊逻辑的带宽管理器 141
4.5.3 带宽动态管理的上下界 142
4.5.4 利用QoC和RoB管理来优化NCS性能 144
4.5.5 实验结果与分析 147
4.6 基于神经网络的多目标优化调度 150
4.6.1 系统结构和问题描述 151
4.6.2 带宽动态管理的多目标优化 152
4.6.3 基于神经网络的优化调度 153
4.6.4 实验结果与分析 155
4.7 本章小结 157
参考文献 157
第5章 网络控制系统中控制与调度的协同设计 162
5.1 引言 162
5.2 网络调度与能控性、能观性分析 163
5.2.1 网络控制系统的输出反馈调度模型 163
5.2.2 能控性与能观性定义 165
5.2.3 输出反馈静态调度分析 166
5.2.4 能控性与能达性分析 167
5.2.5 能观性分析 169
5.2.6 实验结果与分析 169
5.3 具有通信约束和时延的网络控制系统的反馈镇定 171
5.3.1 概述 171
5.3.2 基于状态反馈的网络控制系统控制与调度协同设计方法 172
5.3.3 基于输出反馈的网络控制系统控制与调度的协同设计 180
5.4 网络控制系统鲁棒控制与调度的协同设计 186
5.4.1 网络控制系统状态反馈调度模型 187
5.4.2 预备知识 188
5.4.3 网络控制系统状态反馈静态调度分析 189
5.4.4 网络控制系统静态调度稳定性和鲁棒性分析 191
5.4.5 鲁棒H∞控制器设计 192
5.4.6 实验结果与分析 194
5.5 网络调度与最优保性能控制的协同设计 197
5.5.1 不确定网络控制系统静态调度模型 197
5.5.2 保性能控制 198
5.5.3 最优保性能控制 202
5.5.4 实验结果与分析 203
5.6 变采样网络控制系统的分析与设计 205
5.6.1 变采样周期的网络控制系统建模 206
5.6.2 变采样网络控制系统镇定 209
5.6.3 变采样网络控制系统保性能控制器设计 211
5.6.4 网络控制系统H∞控制器设计 215
5.7 基于混合逻辑动态模型的集成控制和调度的协同优化 221
5.7.1 集成控制和调度的信息调度模型 222
5.7.2 渐近稳定的控制器设计 225
5.7.3 调度与H∞控制协同优化方法 231
5.8 本章小结 238
参考文献 239
第6章 网络控制的工程实现 245
6.1 引言 245
6.2 网络通信技术 245
6.2.1 TCP/IP协议族 245
6.2.2 传输层协议TCP和UDP的特点 247
6.2.3 基于套接字的网络编程 247
6.3 基于宽带的网络控制系统 252
6.3.1 宽带网络的结构 252
6.3.2 视频服务端程序设计 253
6.3.3 视频客户端程序设计 254
6.4 基于调制解调器的网络控制系统 255
6.4.1 调制解调器基本原理 255
6.4.2 数据校验技术 256
6.4.3 基于调制解调器监控系统架构 257
6.5 基于无线网络的网络控制系统 258
6.5.1 无线网络监控系统架构 258
6.5.2 基于无线公网通信方案设计与实现 259
6.5.3 基于无线私网通信方案设计与实现 261
6.6 基于卫星通信的网络控制系统 262
6.7 本章小结 263
参考文献 263
第7章 网络控制在远程监控中的应用 265
7.1 远程监控技术 265
7.1.1 远程监控的概念 265
7.1.2 远程监控系统的功能 265
7.1.3 基于视频的远程监控技术 267
7.1.4 远程监控系统现状和发展方向 268
7.2 水电站远程监控系统 269
7.2.1 水电站视频监控系统总体架构 270
7.2.2 监控系统硬件架构 271
7.2.3 视频服务器软件总体架构 272
7.2.4 视频数据流的采集 272
7.2.5 宽带视频服务器设计 274
7.2.6 窄带视频服务器设计 274
7.2.7 云台控制服务器设计 275
7.2.8 视频数据存储模块设计 276
7.2.9 历史视频的回放 277
7.2.10 视频监控系统客户端设计 278
7.2.11 云台客户端设计 282
7.3 旅游景区视频展播系统 282
7.3.1 视频展播系统架构 283
7.3.2 视频展播系统服务端设计 284
7.3.3 用户并发性管理调度策略 286
7.3.4 客户端连接管理模块设计 288
7.3.5 视频展播系统客户端设计 289
7.4 海洋石油平台油气混输控制监视系统 294
7.4.1 概述 294
7.4.2 系统硬件组成 296
7.4.3 系统组态与软件编制 298
7.4.4 上位机监控软件实现 303
7.5 本章小结 308
参考文献 308