Handbook of Networked and Embedded Control Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Hristu-Varsakelis, Dimitrios (EDT)/ Levine, William S. (EDT)/ Levine, W. S. (EDT)

出品人:

页数:836

译者:

出版时间:2005-6

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9780817632397

丛书系列:

图书标签:

• network
• 网络控制系统
• 嵌入式控制
• 控制工程
• 分布式系统
• 实时系统
• 网络化控制
• 智能控制
• 工业自动化
• 系统建模
• 反馈控制

掌控互联世界：现代控制理论与实践的融合 本书深入探讨了网络化和嵌入式控制系统的核心原理、设计方法以及前沿应用，为读者提供了一个全面而深入的理解框架。随着物联网、智能制造、自动驾驶等技术的飞速发展，控制系统已不再局限于独立的机器设备，而是深度融入了复杂的网络环境，并被广泛部署于资源受限的嵌入式平台。本书正是为了应对这一时代挑战而生，旨在为工程师、研究人员及相关领域的学生提供宝贵的知识和实践指导。 核心内容概述： 本书的编写围绕着两个核心主题展开：网络化控制系统（NCS）和嵌入式控制系统（ECS）。 第一部分：网络化控制系统（NCS） 在这一部分，我们将系统地剖析网络化控制系统的关键挑战与解决方案。网络通信带来的延迟、丢包、抖动以及有限的带宽等问题，对传统控制器的性能提出了严峻的考验。本书将详细介绍如何应对这些不确定性，构建鲁棒且高效的NCS。 通信延迟与不确定性： 我们将深入研究不同类型的通信延迟（如传输延迟、处理延迟）及其对系统稳定性和性能的影响。针对这些问题，本书将详细阐述基于模型的预测控制（MPC）、事件触发控制（ETC）等先进控制策略，它们能够有效地处理通信延迟，并在不确定网络环境下保持系统的性能。此外，还将探讨如何利用随机系统理论、马尔可夫跳变系统等工具来建模和分析具有不确定性的NCS。 网络拓扑与结构设计： 随着系统规模的扩大，网络拓扑的选择与优化变得至关重要。本书将讨论不同网络拓扑（如星型、环型、总线型、分布式）的优缺点，以及如何根据具体应用需求进行最优选择。此外，我们还将探讨分布式控制系统（DCS）的设计理念，以及如何通过协同控制和信息共享来提升整体系统的性能。 安全性与可靠性： 在日益互联的世界中，网络安全和系统可靠性是不可忽视的要素。本书将深入探讨NCS面临的安全威胁，如数据篡改、拒绝服务攻击等，并介绍相应的防御策略，包括加密技术、访问控制以及安全监控机制。同时，我们将讨论如何设计具有容错能力的NCS，以应对传感器故障、执行器失效或通信中断等情况。 先进通信技术在NCS中的应用： 5G、Wi-Fi 6等新兴通信技术的出现，为NCS带来了新的机遇。本书将分析这些技术如何为NCS提供更高的带宽、更低的延迟和更可靠的连接，并探讨其在智能电网、智能交通、工业自动化等领域的应用潜力。 第二部分：嵌入式控制系统（ECS） 嵌入式控制系统是现代工业和消费电子产品的大脑。它们通常运行在资源受限的微处理器上，对实时性、功耗和成本有着极高的要求。本部分将聚焦于嵌入式控制系统的设计、实现与优化。 实时操作系统（RTOS）与任务调度： 嵌入式控制系统通常需要处理多个并发任务，并保证严格的实时响应。本书将详细介绍RTOS的基本概念、核心功能以及常见的任务调度算法（如固定优先级调度、轮转调度、最早截止期优先调度）。我们将探讨如何根据控制任务的优先级和截止期限进行有效的任务调度，以确保系统的实时性和可靠性。 嵌入式硬件平台与接口： 嵌入式控制系统离不开特定的硬件平台，如微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）。本书将介绍这些硬件平台的架构特点、指令集以及常用的外设接口（如ADC、DAC、SPI、I2C、CAN）。我们将指导读者如何根据控制算法的需求选择合适的硬件平台，并进行有效的硬件接口配置。 嵌入式软件开发与优化： 嵌入式软件的开发需要考虑资源限制和实时性要求。本书将介绍嵌入式软件开发的常用流程，包括需求分析、架构设计、代码实现、调试与测试。我们将重点关注嵌入式软件的性能优化技术，如代码效率提升、内存管理优化、中断处理优化等，以确保控制算法能够在资源受限的平台上高效运行。 模型到硬件的转化（Model-Based Design）： 模型驱动设计（MBD）是一种强大的嵌入式软件开发方法。本书将详细介绍MBD的流程，包括系统建模、控制器设计、代码生成以及硬件部署。我们将探讨如何使用MATLAB/Simulink等工具，将控制算法从模型直接转化为嵌入式代码，从而加速开发过程并提高代码质量。 嵌入式控制系统的状态估计与滤波： 在许多嵌入式应用中，传感器测量值可能存在噪声或不完整。本书将介绍常用的状态估计技术，如卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）以及无迹卡尔曼滤波（UKF），并阐述它们如何在嵌入式平台上实现。这些技术能够帮助从噪声测量中提取准确的状态信息，提高控制系统的性能。 跨领域应用与前沿展望： 本书的最后部分将聚焦于网络化和嵌入式控制系统在各个领域的交叉应用，并展望未来的发展趋势。 智能制造与工业4.0： 介绍NCS和ECS如何驱动工厂的自动化、智能化升级，实现柔性生产、预测性维护和数字孪生。 智能交通系统： 探讨自动驾驶汽车、车联网（V2X）以及交通流优化中NCS和ECS的作用。 智能电网与能源管理： 分析NCS和ECS在分布式能源接入、电网稳定运行和需求侧管理方面的应用。 机器人技术与无人系统： 讨论NCS和ECS在机器人路径规划、协同作业和自主导航中的关键作用。 未来发展趋势： 展望人工智能（AI）、机器学习（ML）、边缘计算（Edge Computing）与NCS/ECS的融合，以及这些技术将如何进一步推动控制系统的智能化和自主化。 本书内容结构清晰，理论阐述严谨，并辅以大量的实际案例和工程实例，力求让读者在掌握核心理论的同时，也能获得宝贵的实践经验。无论您是初学者还是资深工程师，本书都将是您在现代控制系统领域不断探索和创新的有力助手。

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这本书的标题《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》预示着它将是一本涵盖从底层硬件到上层网络应用的综合性技术手册。作为一名在控制工程领域工作的研究者，我期待它能提供关于嵌入式系统设计的深入洞察，包括微控制器（MCU）的架构、实时操作系统（RTOS）的选型与优化，以及嵌入式软件的开发与调试技术。更重要的是，我非常关注“Networked”部分，我希望书中能详尽介绍各种工业通信协议，如CAN, Profinet, EtherCAT，以及在物联网（IoT）场景下常用的协议，如MQTT, CoAP。我还期待它能深入探讨网络化控制系统的理论基础，包括如何设计和实现分布式控制、协同控制、状态估计，以及如何处理网络延迟、丢包等通信扰动。此外，我也希望书中能涉及网络安全、数据隐私保护以及边缘计算在控制系统中的应用。这本书的广度和深度，将决定它能否成为我进行前沿研究和解决实际工程问题时的重要参考。

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我对这本书的期待，主要集中在它能否为我提供一套系统性的知识体系，帮助我理解和掌握在日益复杂的嵌入式和网络化环境中设计和实现先进控制系统的关键技术。《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这个书名，暗示了它将全面覆盖从底层硬件到顶层应用的各个环节。我期望它能够深入讲解嵌入式系统的硬件选择，包括不同类型的微控制器、FPGA，以及相关的传感器和执行器接口技术。在软件方面，我希望能看到对实时操作系统（RTOS）的深入剖析，包括其调度机制、内存管理、任务同步等，以及如何进行高效的嵌入式软件开发和调试。而“Networked”部分，我尤其关注的是网络通信协议在实时控制中的应用，例如如何利用工业以太网、TSN（Time-Sensitive Networking）、5G等技术实现低延迟、高可靠性的数据交换。此外，我也非常期待书中能探讨分布式控制系统的架构设计，多智能体系统的协同控制策略，以及如何利用云计算和边缘计算来增强控制系统的灵活性和智能化。通过阅读这本书，我希望能够获得解决实际工程问题所需的理论知识和实践指导，从而能够自信地设计和部署更先进的控制系统。

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我一直以来都在探索如何将先进的控制理论与日益普及的嵌入式技术和无处不在的网络连接相结合，以构建更智能、更灵活的自动化系统。因此，《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这个书名，仿佛为我打开了一扇通往更广阔技术视野的大门。我设想这本书会从嵌入式系统的硬件基础开始，详细介绍不同微处理器架构的优缺点，实时操作系统（RTOS）的选型和应用，以及如何进行高效的嵌入式软件开发和调试。更令我兴奋的是，它将深入探讨网络通信在控制系统中的核心作用，比如如何设计和实现基于IP的控制网络，如何选择合适的通信协议（如OPC UA, DDS, MQTT），以及如何应对网络安全和数据隐私的挑战。对于“Networked Control Systems”这个概念，我希望书中能详尽阐述分布式控制、协同控制、数据融合、远程监控和诊断等关键技术，并提供如何将这些技术应用于实际场景，例如智能制造、智慧农业、智能交通等领域的案例分析。我期待这本书能够提供一套完整的技术框架，帮助我理解和掌握构建下一代嵌入式和网络化控制系统的关键要素，从而在我的工程实践中取得突破。

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我一直对如何构建能够协同工作、并且在资源受限的嵌入式设备上运行的复杂控制系统充满好奇，《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这个书名正是我一直在寻找的答案。我设想这本书会详细阐述嵌入式系统设计的核心要素，包括微处理器架构的选择、存储器管理、中断机制、实时操作系统（RTOS）的移植和应用，以及嵌入式软件的开发环境和工具链。更令我兴奋的是，它将深入探讨网络通信在控制系统中的应用，例如，它会涵盖哪些工业通信协议，如Ethernet/IP, Profinet，以及如何在物联网（IoT）场景下利用MQTT, CoAP等协议实现设备间的互联互通。对于“Networked Control Systems”部分，我期待它能提供关于分布式控制、模型预测控制、鲁棒控制等高级控制策略在网络环境下的实现方法，以及如何处理网络延迟、抖动、丢包等问题。我也希望书中能包含对数据安全和系统可靠性的讨论，以及如何利用边缘计算和云计算来增强控制系统的智能化和灵活性。这本书将成为我解决在现代智能制造、智能交通等领域遇到的技术难题的宝贵资源。

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作为一名对前沿技术充满好奇的软件工程师，我一直密切关注着控制系统领域的发展动向，特别是当“网络化”和“嵌入式”这两个词汇被结合在一起时，更是激发了我强烈的求知欲。《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这个书名，让我联想到了一系列在现代工业和科技领域具有颠覆性意义的技术。我期待这本书能够系统地讲解如何设计和实现能够进行高效通信和协同工作的嵌入式控制节点，以及如何将这些节点集成到一个复杂的网络化架构中。具体来说，我希望它能涵盖嵌入式系统在实时性、可靠性、功耗和安全性方面的设计考虑，以及如何利用各种通信协议（如CAN, Modbus, MQTT, DDS等）实现设备间的互联互通。此外，对于“Networked Control Systems”部分，我预期会看到关于分布式参数系统、模型预测控制、自适应控制、鲁棒控制等高级控制策略在网络环境下的应用，以及如何处理网络延迟、丢包、抖动等非理想因素对控制性能的影响。我也很期待书中能够探讨如何利用机器学习和人工智能技术来增强嵌入式控制系统的智能化水平，例如，通过数据驱动的方法来优化控制器参数，或者实现自主学习和决策。这本书的深度和广度，将决定它能否成为我解决实际工程问题的强大武器。

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我对《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这本书的期望，主要集中在其能否提供一套全面且深入的技术指南，帮助我理解和掌握在日益复杂的嵌入式和网络化环境下设计和部署先进控制系统的关键技术。我设想这本书会从嵌入式系统的基础知识讲起，包括微控制器（MCU）的架构、实时操作系统（RTOS）的原理与应用，以及嵌入式软件的开发流程和调试方法。而“Networked”部分，我特别关注的是如何在高可靠性、低延迟的网络环境中实现控制任务，例如，书中是否会详细介绍TSN (Time-Sensitive Networking)、5G等新技术在控制系统中的应用，以及如何选择和配置合适的工业通信协议，如OPC UA, DDS。此外，我也希望书中能够深入探讨分布式控制系统的架构设计、多智能体系统的协同控制策略，以及如何利用人工智能和机器学习技术来提升控制系统的智能化水平。这本书的价值，将体现在它能否为我提供解决实际工程问题所需的理论知识和实践经验，从而推动我所在的领域的技术进步。

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这本书的标题《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》立刻吸引了我的注意，因为它精准地触及了当前控制工程领域最具前沿性和挑战性的两大方向。我脑海中浮现出对书中内容的诸多猜想，我期待它能为我提供一个关于嵌入式系统设计和实现的全面指南，包括微控制器（MCU）的选型、外围设备接口设计、实时操作系统（RTOS）的应用，以及嵌入式软件的开发流程和调试技巧。而“Networked”部分，我更关注的是如何在分布式环境中实现高效、可靠的控制。我希望能看到关于各种通信协议的深入介绍，如CAN, EtherCAT, TSN，以及如何在网络环境下实现数据的采集、传输、融合和决策。我还期待书中能够探讨网络化控制系统的理论基础，例如如何应对网络延迟、丢包等不确定性因素，以及如何设计鲁棒和自适应的控制算法。此外，我也希望这本书能提供关于网络安全和数据隐私在控制系统中的重要性，以及相应的防护措施。这本书的价值，将在于它能否帮助我建立起完整的技术认知，并为我解决实际工程问题提供有力的支持。

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这本书的标题《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》本身就预示着它将是一本涵盖范围极广、内容深刻的技术专著。作为一个长久以来在控制理论领域深耕的从业者，我对这类能够系统性梳理前沿技术、提供详实参考资料的“Handbook”类书籍有着天然的亲近感。想象一下，它将如何组织那些庞杂而又紧密关联的知识体系：从基础的嵌入式系统设计原则，到复杂的网络通信协议在实时控制中的应用，再到分布式控制系统架构的演进，以及人工智能在这些系统中的融合。我期待它能提供清晰的逻辑框架，引导读者理解从硬件平台选择、实时操作系统配置，到嵌入式软件开发、传感器与执行器接口设计，再到网络协议栈的优化、安全性保障，以及最终的系统集成与性能评估的全过程。尤其是在“Networked”这个词上，我希望它能深入探讨物联网（IoT）环境下，如何构建高效、可靠、安全的分布式控制网络，如何解决数据融合、状态估计、协同控制等关键技术难题。对于“Embedded”部分，我则希望能看到对不同嵌入式处理器的特性对比，如ARM、RISC-V等，以及它们在实时性、功耗、成本方面的权衡，还有如何进行嵌入式驱动开发、中间件选择，以及如何在资源受限的环境下实现复杂的控制算法。这本书的出现，无疑将为许多寻求在现代复杂控制系统领域提升自身专业能力的研究者、工程师和学生提供一份宝贵的精神食粮和实践指南。

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我一直对控制系统的网络化和嵌入式化这两个方向抱有极大的兴趣，因为它们代表了现代自动化和智能化发展的两大关键趋势。这本书的名称，恰恰点明了这两个核心领域，《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》，我脑海中立刻浮现出一个宏大的知识图景。我设想这本书会详细介绍嵌入式系统在控制应用中的基础，比如微控制器（MCU）的架构、存储器管理、中断机制、实时操作系统（RTOS）的选择和移植，以及如何进行嵌入式软件的开发和调试。更重要的是，它会深入探讨网络通信在这些嵌入式控制系统中的作用，例如，它会涵盖哪些工业以太网标准，如Ethernet/IP, Profinet；或者无线通信技术，如Wi-Fi, Zigbee, LoRa在控制系统中的应用场景和挑战。此外，对于“Networked Control Systems”这个概念，我希望书中能够提供关于分布式控制、多智能体协同控制、云计算与边缘计算在控制系统中的集成，以及数据安全与隐私保护等方面的深入论述。理解这些技术细节，对于设计和实现那些需要高度互联互通、分布式决策和实时响应的智能制造、智能交通、智能电网等复杂系统至关重要。我期待这本书能够提供丰富的案例研究，帮助读者将理论知识转化为实际应用，解决在项目落地过程中遇到的各种实际问题，从底层硬件选型到上层系统集成，面面俱到，无所不包。

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作为一名长期在工业自动化领域工作的工程师，我对《Handbook of Networked and Embedded Control Systems》这类能够全面梳理技术脉络、提供深入指导的参考书抱有极高的期待。我设想这本书将从嵌入式系统设计的基石讲起，详细阐述微处理器架构、内存管理、中断处理、实时操作系统（RTOS）的特性和应用，以及如何进行嵌入式软件的开发、调试和优化。同时，“Networked”这个关键词让我对书中内容充满了想象：我期待它能深入探讨工业通信协议，如Modbus, Profibus, EtherNet/IP，以及新兴的、更具实时性和灵活性的协议，如OPC UA, DDS。更重要的是，我希望它能涵盖如何在复杂的网络环境中实现可靠的分布式控制、协同控制，以及如何处理网络延迟、丢包等问题。我也关注书中是否会涉及物联网（IoT）技术在控制系统中的应用，例如如何利用MQTT, CoAP等协议进行设备连接和数据传输，以及如何构建边缘计算和云平台架构来支持这些系统。我希望这本书能提供丰富的案例分析和最佳实践，帮助我解决在实际项目中遇到的各种挑战，从而提升自动化系统的性能和智能化水平。

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