UPnP-av-AVArchitecture-v1-中文
1.概述和范围1.1.介绍本文档介绍了整体的 UPnP AV 的架构，为 UPnP AV 设备和服务的模板的基础。AV 架构定义 了通用的交互在 UPnP 控制点和 UPnP AV 设备之间。它是独立于任何特定的设备类型、内容格式和传输协议。它支持各种设备（如电视机、录像机、 CD/DVD 播放器/自动唱片点唱机、 机顶盒、音响系统、MP3 播放器、静态图像照相机、摄像机、电子相框 (EPFs)，和PC） 。 AV 体系结构允许设备支持的格式的不同类型的娱乐内容 （如 MPEG2、MPEG4、 JPEG、MP3、Windows Media Architecture (WMA)，位Control pointUPnP ActionsDevice 1Device 2Figure 1: Typical UPnP Device Interaction ModelAVControl pointAVUPnP ActionsDevice 1Device 2(Source)(Sink)Out-of- BandTranster ProtocolFigure 2: UPnP av Device Interaction Model大多数N∨方案涉及的内容(娱乐)流(即电影、歌曲、图片等)从一个到另一个设备。如图2所示,一个AV控制点与两个或更多作为源和汇的UPnP设备分别进行交互。虽然控制点使这两种设备的行为是协调的和同步的,但是设备本身使用非UPnP("的带外")的通信协议来彼此交互。控制点使用UPnP初始化和配置两个设备日的是想所需的内容从一个设备传送到弓一个设备。然而,由于内容使用"带外"传输协议传输,控制点是不直接参与实际内容传输的命令。控制点根据需要配置这些设备、触发内容流,然后退出这个过程。因此,传输开始后,控制点可以断开而不会扰乱内容流。换句话说,核心仟务(即传输内容)继续即使没有本控制点的参与正如上面的场景中所述,涉及三个不同的实体:控制点,媒体内容的来源(称为"Mediaserver")和接收器(叫做" Mediarenderer")。的内容。整个文裆的其余部分,所有三个实体的描述好像他们是独立在网络上的设备。虽然此配置可能很常见(即远程控制部录像机,和电视),但是AV体系结构支持这些实以仟意的组合,集成在单个物理设备内例如,一台电视可以视为呈现设备(如显示器)。然而,由于大多数电视包含内置调谐器,电视也可以作为服务尜改备因为它可以调到一个特定的渠道和发送该內容到达一个MediaRenderer[MR](即他的本地播放或者一些远端设备,如非调谐播放器)。同样地,许多MediaServers和/或 Media renderers还可能包括控制点功能。例如,MP3渲染器可能会在某些U控件(如一个小的显小屏和几个按钮),允许用户控制音乐的播放。3.播放体系架构StandardControl PointUPnPActions(UI Application)MediaServerMediaRendererDecoderContentDirectoryRendering ControlConnection ManagerOut-of-BandConnectionManagerAVTransporttransferprotocolTRAnsportTransfer ServerTransfer ClientSourceIsochronous or AsychronousSinkPush or pull图3般设备架构aka3-Box型最终用户最通常的任务就是把想要呈现的个人内容或者项目在一个指定的设备上呈现。如图3所示,内容回放情景包括三个不同的UPnP组件:一个 MediaServer[MS],一个Mediarenderer,和一个 UPnP Control point,这三个部分(每个都有明确定义的角色)一起工作完成任务。在这个过程中, MediaServer包含(娱乐)内容,这些内容是用户想要在Mediarenderer上渲染的(例如播放和听)。用户与控制点U|在本地交互,在 Media Server上选择想要的内容,和选择目标 Media RendererMediaServer上包含或者有接口对于各种各样的娱乐内容,这些内容存储在木地,或者是 MediaServer容易获取到的其他设备上。 MediaServer能够访问它的内容并且传输这些内谷到其他设各上通过使用某种网络传输协议。被 MediaServer公开的内容可能包含各种类型包括视频、音频、和/或静态图像。这些内容通过网络协议传输,数据形式也可以被Mediaserver和 Media Renderer所识別。 MediaServers可能支持一种或多种网络传输协议同时也有对应数据格式或者也能够将一种格式的数据转换成另一种给定的格式。例如一个Mediaserver包含一个vCR,CD/DVD播放器/自动点唱机,照相机,摄像机,PC机顶盒,卫星接收机,音频磁带播放机等等MediaRenderer通过网终从 MediaServer上获得内容。例如 MediaRenderer包含TV,立体,网终启用扬声器,MP3播放器,电子图片框架(EPF),控制音乐喷泉,等. Media rendere可以接收的薮据类型取决与他支持的传输协议与数据格式.·些 Mediarenderers可能只支持种内容(比如声音或者静止图片),这方面,其他 MediaRenderers可能支持更宽泛的内容类型包括视频、音频、静止图像控制点协调和管理着 Media Server和 Media renderer的操作,用户可以直接操作(如播放,停止,暂停)日的是完成想要的任务(如播放最喜欢的音乐)另外,控制点提供U(如果有)以便与用户交互,目的是控制和架作设备(选择想要的内容)控制点U的布局和暴漏他的功能是依赖于实现和控制点制造商的决定的。一些控制点的例」可能包拈一个有传统遙控器的电视,一个带有显示器的无线掌上电脑等注:以上描述谈及的设备“收/发数据都是基于家庭网络的”在AV架构上下文中,包含点对点连接如被用来连接ⅤCR和电视的RCA电缆。N架构视这种迕接为家庭网络的一小部分(如段)。参照 Connection Manager Service[CM]获取更详细的信息根据以上描述,AV体系架构由三个不同的执行定义好工作的部件组成。某些情况下,这些组件将会作为分开的,特别的设备存在。不管怎样,这不需要是特例。设备制造商可以自由的使用这些逻辑实体仼意组合,并装进个简单的物理设备中。这种情况下,组合设备中的单个组件可以使用标准UPnP控制协议(如基于HTTP的SOAP协议)或者使用一些私人通信机制进行交互。任何情况下,每个逻辑实体的功能保持不变。然而,在后面的这种(私人情况)情况,因为逻辑实体之冋的交互是私自的,独立的组件将不能够与其他没有安装私人协议的 UPnP AV设备交互。在图3中,控制点是唯的组件去启动UPnP动作。控制点请求配置 MediaServer和MediaRenderer目的是使想要的内容从 MediaServer传输到 MediaRenderer(使用一种Media Server和 MediaRenderer都支持的传输协议和数据格式, Media Server和 Media Renderer向控制点调用一些UPnP动作。不管怎样,如果需要 MediaServer和/或 Media Renderer可以向控制点发送事件通知目的是通知控制点 Media Server和/或 Media Renderer的内部状态发生了改变。Mediaserver和 Mediarenderer不会通过UPnP动作相互控制.然而,为∫传输数据Mediaserver和 Mediarenderer使用一种“带外”(如非UPnP)数据传输协议直接的传输內谷。控制点不涉及实际的数据传输他仅仅是根据需要配置Medⅰ a server和Medⅰ rEnderer启动传输数据的过稈。一旦传输开始,控制点就彻底退出数据传输过稈.不管怎样如果用户需要,控制点能够控制数据的流动通过调用各种各样的 TRAnsport动作,如停止、暂停、FF、重放、过、浏览等。另外,控制点也能控制显示端的各种渲染效果,如亮度、对比度、音量、平衡等31媒体服务Mediaserver被用于查找有效通过家庭网络的数据。 MediaServers包含非常广泛的设各种类,包括录像机、DVD播放器、卫星/电报接受器、电视调谐器、无线电调谐器CD播放器、音频磁带播放器、个人电脑、MP3播放器等。一个 MediaServer的主要目的是允许控制点去枚举(如浏览和查找)可以被用户用来去渲染的数据。 Mediaserver包含 Content DirectoryService[CDS], a ConnectionManager Service[CM],和个可选择的 AVTransport Service[AT(依赖与于支持的传输协议些 Mediaserver能够同时传输多个数据芇点的,如一个基于硬磁盘音频自动存储塔能够同时传输多个音频文件到网络.为了支持这种类型的Mediaserver, Connection Manager为每一个链接(即每个流)分配记录一个唯一的ConnectionS。这个 Connections允许一个第三方控制点去获取 Media Server的活动链接信息3. 1.1. Content Directory Service这个服务提供了组动作,这些动作允许控制点去枚举服务器提供到家庭网络上的数据。这个服务的主要动作是 Content Directory: Browse(.这个动作允许控制点去获取细节信息关于服务器可以提供的每一个数据节点。这个信息(即元数据)包含属性,如名字,作者,创建时间,尺寸等。另外,返回的元数据鉴定」服务器支持的传输协议与数据格式。控制点使用这些信息决定,给定的 Media renderer是否能够渲染这些格式数据。3.1.2. ConnectionManager Service这个服务被用来管理关联着一个特定设备的连接,这个服务 Media Server上下文)的主要动作是 Connection Manager: Prepare ForConnection(.当运行的时候,这个动作被控制点调用,给服务器个信息,让服务器为处理即将到来的传输准备自己。依赖于指定的传输协议和数据格式。这个动作可以返回一个 AVTransport服务的 Instanced,控制点可以使用去控制数据流(如停止,暂停,快进等)。下面描述,这个 Instanced被用来区别多个 AVTransport服务对象,每个⑩D都关联着一个特定的连接通向渲染端。多个(虚拟)的 AVTransport对象允许 MediaServer冋时支持多个渲染器。当控制点想要退出这个连接,他应该调用 Media Server的动作 Connection Manager: Connection Complete((如果运行着)来释放连接如果 ConnectionManager: Prepare For Connection(动作没有运行,控制点只能在给定的时间内支持一个简单的渲染器。这种情况下,控制点应该使用 Instanced=03.1.3. AVTransport Service这个(可选的)服务被控制点用来回放关联着指定 AVTransport的内容。这包含停止,暂停,搜索的能力等。依赖于所支持传输协议和/或数据格式,个 MediaServer会或不会运行这个服务。如果支持, MediaServer可以区别多个服务对象通过使用 Instanced,这个ID包含在每个的音视频传输动作中。新的音视频传输对象的创建通过 ConnectionManager的Connection Manager: Prepare For Connection(动作.,每个新的服务对象都会被分配一个新的对象|D3.2. MediaRendererMediaRenderer被用来渲染(如显小和播放声音)从家庭网络中获取的内容。这包含多和类型的设备,包括电视机、音响、音箱、便携式音频播放器,音乐控制饮水机等。它主要的特点是它允许控制点控制内容渲染的效果(如亮度、对比度、卷、静音、等等)。另外,依赖于被用来在网络上获取数据的传输协议, MediaRenderer也会允许用户控制数据流(如停止,暂停,搜索等)。 Media Renderer包括一个 Rendering Control Service[RCSConnection Manager Service,和一个可选的 AVTransport服务(依赖于支持那种传输协议)。为了支持渲染设备可以在同一时刻操作多个内容节点(如音频混音器如卡拉Ok设备)渲染控制和服务都包含多个这些服务的独立(逻辑)对象。这个服务的每个(逻辑)对象都绑定在一个传入连接上。这允许控制点独立于其他人控制传入内容。这些服务的多个逻辑对象通过唯一的 Instanced米区分。控制点的每个动作调用包含这个辨识正确对象的ID。3.2. 1 Rendering ControlService这个服务提供·列动作,允许控制点控制渲柒器如何的去显示一块块的内容。这包含显示特性,包括亮度、对比度、音量,静音等。 Rendering ControlServic支持并发的,动态的服务对象,这就允许一个"混合在一起"的一个或多个内容项的渲染器(如面中画窗口电视或音频混音器设备)。新的服务对象实例由 Connection Manager; Prepare ForConnection()动作创建。如果 Connection Manager;: PrepareForConnection()动作没有执行, Instanced的缺省值是0。3.2.2. Connection Manager service这个服务被用来管理关联设备的连接。在 Media Renderer的上下文中,这个服务的主要动作是 Connection Manager: GetProtocolInfo()。这个动作允许控制点去枚举 MediaRenderer支持的传输协议和数据类型。这个信息被用来预先确定·个 Media Renderer是否可以去渲染个指定的内容项。个 MediaRenderer也会执行可选的动作ConnectionManager;: Prepare ForConnection()。这个动作由控制点调用去给渲染器一个指示让他准备自己为」即将到来的传输。另外,这个动作分配一个唯一的 Connection|D,这可以使第三方控制点获取到 Media Renderer正在使用的连接的信息。而且,依赖于被使用的传输办议和数据格式,这个动作会返回一个唯一的 AVTransport InstanceID,控制点可以使用这个去控制内容流(如停止,暂停,搜索等)。(详细信息请参阅下面的 AVTransport章节)。最后,ConnectionManager: PrepareForConnection()动作也返回一个唯一的渲染控制实例1D,控制点可以通过这个1D控制关联的内谷的渲染效果如前面所述。当控制点想要退出连接,他应该调用渲染器的 Connection Manager: Connection Complete(动作(如果开启了)去释放连接。如果没开启,则 InstanceID应被设置成0。3.2.3. AVTransport Service这个可选择的服务被控制点用来控制相关内容。这包括播放、停止、暂停、搜索等的能力依赖于所支持的传输协议和/或数据格式,渲染器可能会也可能不会运行这个服务。为了支持 MediaRenderer可以同时控制多个设备项。 AVTransport service会支持这个服务的多个逻辑实例。如上文所述, AVTransport InstanceID由 ConnectionManager: Prepare ForConnection()动作分配,来区分多个服务实例。3, 3. Control point控制点协调着 Media server和 Mediarenderer的操作,通常通过控制点U与用户进行交互。一个控制点不是UPnP设各,即他作为一个网络上的设备,它不是明显的,因为它不提供任何UPnP服务。相反的,控制点调用其它UPnP设备上的服务目的是触发一些想要的行为,发生在远端设备上。以下描述了一般控制点的泛型规则,用于与多种运行中的 MediaServer和MediaRenderer进行交互。1.发现N∨改备: MediaServers和 Media Renderers使用UPnP发现机制在家庭网络中被现,2.找到所需的内容:使用服务器的 ContentDirectory: Browse()或 Content Directory: Search操作,所需的内容项就定位了。由 ContentDirectory: Browse(/ Search(返回的信息中,包含传输协议和效据格式,这就支持 MediaServer在家庭网络中传输数据3.获取渲染器的支持协议/格式:使用 MediaRenderer的Connection Manager; GetProtocollnfo(所支持的传输协议和数据格式都由 Media Renderer的返回值返回给控制点4.比较/匹配协议/格式:由 ContentDirectory返回的关于想要的内容项的协议/格式信息,与由 MediaRenderer的 Connection Manager: Get Protocollnfo()返回的协议/式信息相匹配控制点选择一个被 Media server和 Mediarenderer都支持的传输协议和数据格式5.配置服务器/渲染器:设备的 Connection Manager: Prepare For Connection()动作(如果启用)通知 MediaServer和 Mediarenderer一个退出/加入的连接即将被迫使用指定的传输协议和数据格式,这是之前选好的。依赖于选择的传输协议, MediaServer或者 MediaRenderer将会返回 AVTransport InstanceID。这个被用来与 AVTransport Service相结合(设备返回的 AVTransport InstanceID)去控制内容流(如 TRAnsport:Pay(), TRAnsport:stopAVTransport: Pause(), AVTransport:seek()等),另外,渲染器将会返回一个渲染控制实例1D,这个被控制点用来控制渲染效果。注:因为 Connection Manager;: PrepareForConnection是一个可选动作,这可能会有一种情况是 MediaServer和/或 Media Renderer都没运行 Connection Manager: PrepareForconnection()这种情况发生时 MediaServer和 Mediarenderer都没有返回一个 AVTransport InstanceID,控制点就使用 InstanceID=0去控制内容的流。详细信息参考 ConnectionManager和 TRAnsportService「AVT]l。6.选择需要的内容:使用 AVTransport服务(服务1D由 Server或者 Renderer返回)调用AVTransport: SetAVTransportUR)动作去确认需要被传输的内容项。7.启用传输内容:使用 AVTransport服务,用户调用一种想要的传输控制动作(如AVTransport: Play(), AVTransport: Stop(), AVTransport: Seek(*)8.调整呈现特性:使用 Media Renderer的 Rendering Control service[RCS],用户调用任何想要的控制动作(如调整亮度,对比度,声音,静音等)9.重复:近择下·内容:使用 TRAnsport: etAvtransportURI(或者 AVTransport:SetNextAVTRansportUR)动作,确认下一个内容项要被传送从同一个服务器传送到同个渲染器,根据需要重复。10.清理服务器/渲染器:当该公话终止和 Media Server和 Mediarenderer不再需要交互内容,Mediaserver和 Mediarenderer的 ConnectionManager: Connection Complete()动作被调用来关闭 Media Server的连接基于上面的交互顺序,下面的图表按时间顺序举例说明」控制点, MediaServer、MediaRenderer之间典垩的交互序列。Play back General Interaction DiagramMediaControMediaServerPointRendererCDS: Browse/ SearchContent ObjectsCM: GetProtocolInfo(pProtocol/Format List D>Choose MatchingProtocol and formatCM: PFepareF or ConnectionAVT InstancedCM:PrepareForConneption(AVT, RCS InstancelDsAVT: SetAVTransportURIOAvT:: PlaAny AVT flow controloperation as neededte. g. stop, pause, seekOutOf. BandContent transferRCS.: Setvolume0Any RCS renderingcontrol operation(e. g. vollute,brightness, contrastContent Transfermplete-t--- Repeat as NeededCM: ConnectionComdleteO)CM: onnection Complete(Figure 4 General Interaction Diagram of the 3-Box model3-Boⅹ模型是最综合的UPnP交互模型,它也可能把控制点和服务联合在一起,形成一综合性设各。这种情况被2-Bσⅹ模型解释如下。3.31.2-BoX模型:控制点与译码器standardUPnPActionsMedia serverControl point(UI ApplicationContent DirectoryOut-ofBandDecoderConnectionManagertransferprotocolTransfer ServerTransfer clientSourceIsochronous or AsychronousSinkPush or pullFigure 5 Control point with Decoder如图5所示,内容回放场景涉及到两个截然不同的UPnP组件:一个 Media Server,和个带有译码器的UPnP控制点。这两个组件(每个都是定义好的角色)一起工作米完成任务,在这种情况下, MediaServer中包含(娱乐)用户想要在设备上渲染的内容。用户与控制点通过U交互来定位和选择想要的在 Mediaserver上的内容,并且使用自己的译码器播放它。这个控制点系统的状态不会被其他控制点追踪,因为“带外”传输不会在服务器注册或者播放器设备由于缺少 AVTransport service。这种情况解释为最简单的 UPnP Ay交互模型。注:这种情况下,控制点只与 Media Server进行父互。注:“Sink"在这种情况卜是 MediaRenderer的背板,甚至不是UPnP设备.332.2-Box模型:控制点有内容StandardActionsControl PointMediaRendererWith Content(UI Application)Cutof-BarRenderingControlContentprotocolConnectionManagerTransfer serverAVTransportTransfer clientSourceIsochronous or AsychronousSinkPush or pullFigure 6 Control point With Content
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控制理论导论：从基本概念到研究前沿
控制理论导论：从基本概念到研究前沿 很详细的理论介绍前言维纳(N. Wiener)在1948年出版的专著《控制论,或关于在动物和机器中的控制与通讯》,标志着控制论作为科学的一门重要分支正式诞生.维纳也因此成为控制论的主要创始人之一,我国著名科学家钱学森在1954年出版的专著《工程控制论》又进一步推动了控制论与工程技术问题的峦切结合从那时到现在,控制论经历了半个世纪的迅猛发展.工业化和高科技的发展,对工业控制提出了越来越高的要求,特别是制导和航天技术的发展,促进了自20世纪60年代初以来现代控制理论的诞生和发展.而计算机的出现和高速发展,网络技术的日新月异使得高精度控制的在线实现成为可能半个世纪后的今天,控制论已经成为一门理论严谨、内容丰富、分支众多、发展迅速、应用广泛的学科领域.钱学森曾经从生产力,特别是技术革命的进程分析了控制论的产生和发展,他强调:“我们可以毫不含糊地说,从科学理论的角度来看,20世纪上半叶的三大伟绩是相对论、量子论和控制论,也许可以称它们为三项科学革命,是人类认识客观世界的三大飞跃控制理论发展到今天,恐怕没有一位系统与控制专家能够同时掌握控制理论的所有前沿分支,正如当今一个数学家很难同时是拓扑学、几何学、代数学、微分方程、泛函分析、概率统计、数论等各方面的专家.但是,与纯数学不同的是,一个优秀的系统与控制科学家,应该能对不同的控制理论与控制方法有一个比较全面的了解.控制论是一门应用性很强的科学理论,它面对的是各种各样错综复杂的实际系统.宇宙飞船到底是有夯维模型还是无穷维模型,是随机系统还是确定性系统,是该采用最优控制还是用鲁棒控制,抑或是多种模型和多种控制手段的综合,不可能有现成的答案模型的刻画、控制手段的选择,都是控制工程师自己的事情.这种以问题为导向、以解决问题为目标的研究路线,要求系统与控制的理论工作者和工程师面对需求或实际对象,有宽阔的知识面,对本学科各个重要分支的理论和方法有一个全面、综合的了解.这也是我们对研究生,特别是对那些有志在系统与控制科学的理论与应用研究方面,实现其人生宏伟理想的博士研究生们的要求和期盼.控制论方面的书籍汗牛充栋,文献更是如山似海,但不求甚解的“泛读”不如“不读精读一本好的工具书,可以让人达到事半功倍的效果20世纪70年代中期至80年代,我们的老研究室主任关肇直主编的“现代控制前言理论小丛书”,为现代控制理论在中国的传播和发展起到了历史性的作用.20多年过去∫,控制论有了长足的发展,相当一部分内容亟待更新.另外,“小丛书”虽册数较多,但系统性和整体性还不完善.所以,我们希望本书能达到以下几点要求(1)从必要的数学基础到控制理论,基本上自成体系,一个具有现代工程数学背景的大学毕业生就能读懂它的主要部分(2)它具有全方位性,能够对控制理论的几个主要方向都作出一定深度的介绍.使“读破”这卷书的读者能对现代控制理论有一个较为全面的了解3)它是一本综合性的教科书,基本部分论述详尽具体,每节后附有启发性的习题,可供学生循序渐进地学习,引导研究生迅速进入研究前沿(4)它又是一本前沿性的参考书,提高部分对现代控制理论的最新进展和挑战性课题作了专门介绍,可供有关科学和工程研究工作者参考这样一个目标绝非一两个人所能完成的,国内外也未曾见过此类书籍,这是一个创新的尝试.本书是由八位资深研究员执笔,十多位一线科研人员参与,依靠大家的协作、奉献和团队精神完成的.部分内容曾作为中国科学院有关专业博士生课程教材试讲本书的内容大体上可分为两大部分.第一部分前5章)是工具篇,介绍本书及控制理论中用到的一些基本数学工具.这些可以看作是对控制论专业博士研究生的基本要求,也可以作为有关科研工作者理论进修的参考或工具型手册第1章包括线性代数和线性系统两部分.在线性代数部分中给出一些在一般大学教科书中不多见的内容,如张量积、奇异值分解等,可以看作是标准线性代数课程的补充.线性系统部分则包括能控性、能观测性、标准分解等一些基本知识现在这些内容不仅对于控制专业,而且对许多相近专业已经成为必修的基础理论了第2章介绍常微分方程的基本理论,包括解的存在和唯一性、解的延拓及解对初值和参数的连续依赖性;线性常微分方程的基本结果;稳定性理论和平面定性理论初步.这些内容是集中参数控制理论的必不可少的数学工具第3章的内容包括抽象代数、拓扑及微分几何.对抽象代数只讨论群、环与代数概念.对点集拓扑作了较全面的介绍.对代数拓扑,只涉及同伦、基本群等.微分几何因为是非线性系统研究的基本工具,本章对它的讨论相对而言较详细.对流形、向量值纤维丛、黎曼流形、辛几何等均作了讨论第4章从测度论的观虑引进严格的概率空间、事件独立性等概念,介绍概率中的独立变量、极限定理等基本工具,然后介绍鞅与鞅差序列.并讲述随机过程和前言随机微分方程初步.为随机控制系统提供理论基础第5章介绍分布参数系统控制所要用的泛函分析、线性算子半群理论和偏微分方程的一些基本知识主要内容包括 Hilbert空间和 Banach空间、线性算子理论、谱理论、线性发展方程、 Sobolev空间、偏微分方程边值问题等.当然这些基本理论的深入掌握则需要读者去阅读有关的专著了本书的第二部分后6章)是控制篇,介绍现代控制理论中最活跃的几个理论分支,目的是帮助研究生了解有关控制理论,并引导他们进入科研前沿,也可以作为相关研究人员的参考资料第6章首先讨论了线性系统H控制的基础理论与设计方法.然后讨论非线性系统H-控制问题它在理论与设计上都与线性系统有显著区别最后给出一些它在上程设计中应用的典型例子第7章介绍集中参数系统最优控制理论的基本绪果.从T程实际问题归纳出最优控制问题的共同特点和数学描述开始,讲述最优控制理论的基本结果.包括最大值原理;线性系统时间最短控制;线性二次最优控制;双方极限原理及其与H灬控制的关系,为了解20世纪60年代的最优控制理论与9年代的干扰抑制控制之间的区别和联系提供“桥”第8章讨论非线性系统控制理论.由于非线性系统控制的理论与方法十分丰富,这里着重于非线性系统的几何理论.内容包括主要的经典方法与理论结果如能控性、能观测性、不变分布及解耦、线性化与近似线性化等.也包括新近发展起来的后推式自适应控制,中心流形方法,耗散理论,哈密顿系统理论等第9章讨论自适应系统.内容包括自适应估计和自适应控制两部分.该章将首先对自适应系统作以综合介绍,然后讨论定常及时变参数系绕的自适应估计理论和方法,其中涉及线性时变随机系统的稳定性研究;接着给出自校正调节器和自适应极点配置等典型自适应控制器的基本理论与设计技巧.该章的习题也是从事该领域进一步研究的必要基础第10章讨论分布参数控制系统的基本理论,包括无穷维线性系统的稳定性、能控性、能观测性、反馈镇定、弹性梁振动控制、波动方程的控制和无穷维线性系统二次型最优控制,以及时域乘子法、频域乘子法、Resz基方法等各种具体方法的介绍第1章研究关于以制造系统,计算机网等为应用背景的离散事件动态系统先简单综述了各种方法,然后主要论述了极大代数方法,包括建模与分析,能达能观测性,周期(“极点”)配置与稳定性,最优控制与调度等.最后论述了这个方向aIy.前言的两个最新进展:双子(Did代数方法与极小极大函数方法本书各章的执笔人为:张纪峰(第1章),秦化淑(第2章),程代展(第3章),陈翰酸(第4章,冯德兴(第5章).申铁龙(第6章),秦化淑(第7章),程代展(第8章)郭雷第9章),冯德兴(第10章),陈文德第11章)最后,由郭雷、程代展和冯德兴等负责统编如今,复杂系统科学、信息科学与生命科学的发展,社会与生态问蔥,高科技与经济全球化都给控制理论提出了新的挑战,同时也给予控制理论发展以新的机遇希望寄托于年轻的一代,寄托于现在的大学生和研究生们、伴随着中华民族的腾飞,他们必将成为未来国际系统与控制科学主导潮流的弄潮几.如果能用我们的肩膀为他们的成长起一点铺路石子的作用,那么本书的目的也就达到了笔者感谢华夏英才基金对本书出版的支持,感谢常金玲、刘智敏等同志在本书打印、编排等方面的贡献,感谢科学出版社的支持与帮助.本书的出版还得到国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金和重点项目(60334040)的资助笔者学识浅薄,错误和疏漏在所难免,愿专家和读者不吝赐教编者2004年3月中国科学院数学与系统科学研究院系统控制重点实验室数学符号表属于∈C∩u包含于集合交运算集合并运算集合差运算蕴含当且仅当实数域RCzzN复数域整数域4非负整数集自然数集,即正整数集空集Re实部虚部pan M由M中向量的线性组合构成的线性子空间SIRI符号函数LP(9)可测集92上p次可积函数空间LPJ; Rn)区间J到Rm上的p次可积函数空间r(a)矩阵A的迹A矩阵A的转置Reo(A)矩阵A的特征值的实部dim M子空间M的维数cool子空间N的余维数ker(A)矩阵A的零(核)空间Image (A)矩阵A的值域直和宜交和第3、8章专用符号MnX弧m×n矩阵集n×"矩阵集TI數学符号友GL(n, r)一般线性群gl(n, R)般线性代数So(n, R)特殊正交线性群特殊正交线性代数p(n, R)辛群sp(n, R)辛代数李括号协变张量的外积泊桑括号H
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