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賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法

賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法

作者：瑞典
出版社：北京航空航天大學(xué)出版社出版時(shí)間：2023-10-01
開本： 16開 頁數(shù)： 164
本類榜單：教材銷量榜
中 圖 價(jià):¥75.2(7.6折) 定價(jià)  ¥99.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法 版權(quán)信息

賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書介紹基于模型的方法，旨在使讀者對(duì)于賽博物理系統(tǒng)有一個(gè)全面的、統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。為實(shí)現(xiàn) 這一目標(biāo)，本書提出的方法支持將不同學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)組合到統(tǒng)一的模型之中，并以此幫助 讀者在面對(duì)所有不同類型現(xiàn)象建模時(shí)，重塑建模與仿真的形式化表示能力。同時(shí)，在賽博物理系統(tǒng) 創(chuàng)建和開發(fā)流程中納入不同類型的活動(dòng)并提供必要的方法指導(dǎo)，使與賽博物理相關(guān)的概念付諸于工 程實(shí)踐變得更加容易。本書**部分各章均涉及研究問題、實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目三個(gè)部分的內(nèi)容。 本書可作為工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和實(shí)踐賽博物理系統(tǒng)開發(fā)和集成方法的指導(dǎo)用書，也可作為 針對(duì)該主題的本科生或研究生基礎(chǔ)課程以及項(xiàng)目實(shí)踐的教科書。

賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法 目錄

**部分 核心概念
第1章 什么是賽博物理系統(tǒng)? 3
1.1 我們的星球 我們的知識(shí) 我們的命運(yùn) 3
1.2 觀察 理解 創(chuàng)新 4
1.2.1 賽博物理系統(tǒng)和混合系統(tǒng) 4
1.2.2 事 例 5
1.2.3 計(jì)算系統(tǒng)對(duì)比物理系統(tǒng) 6
1.2.4 生物和智能系統(tǒng) 6
1.3 開發(fā)新的產(chǎn)品 6
1.4 賽博物理系統(tǒng)是新的領(lǐng)域嗎? 8
1.5 你將從這本書中學(xué)到什么以及如何學(xué)習(xí) 10
1.6 縮寫的提示 11
1.7 本章的亮點(diǎn) 12
1.8 研究問題 12
1.9 實(shí)驗(yàn)：熱身練習(xí) 13
1.10 項(xiàng) 目 14
1.11 進(jìn)一步探究 15
第2章 物理系統(tǒng)建模 16
2.1 與物理世界的重新連接 16
2.2 守恒定律 16
2.3 機(jī)械系統(tǒng)中的元素 17
2.4 在2D 和 3D中的運(yùn)算 20
2.5 電氣系統(tǒng)中的元器件 21
2.6 模型中的時(shí)間因素 23
2.7 算術(shù)方程以及線性與非線性方程組 23
2.8 不同的數(shù)從何而來 24
2.9 時(shí)間相關(guān)和微分方程 24
2.10 方程組原型 25
2.11 求解微分方程的基本原理 26
2.12 本章的亮點(diǎn) 27
2.13 研究問題 28
2.14 實(shí)驗(yàn)：彈簧彈跳和對(duì)象創(chuàng)建 30
2.15 項(xiàng)目：吉祥物和乒乓球游戲 31
2.16 進(jìn)一步探究 33
第3章 混合系統(tǒng) 35
3.1 介 紹 35
3.2 混合自動(dòng)機(jī)(Hybrid Automata) 37
3.3 重置映射(Reset Maps ) 38
3.4 零交叉(Zero-Crossing) 39
3.5 芝諾行為(Zeno Behavior) 39
3.6 彈性碰撞建模 39
3.7 本章的亮點(diǎn) 41
3.8 避免常見錯(cuò)誤 42
3.9 研究問題 42
3.10 實(shí)驗(yàn)：離散彈跳 45
3.11 項(xiàng)目：基于速度的乒乓球機(jī)器人選手 47
3.12 進(jìn)一步探究 48
第4章 控制論 49
4.1 介 紹 49
4.2 反饋控制 50
4.3 比例反饋控制 51
4.4 運(yùn)算放大器 53
4.5 多維誤差和比例-積分-微分反饋控制 60
4.6 本章的亮點(diǎn) 62
4.7 研究問題 63
4.8 實(shí)驗(yàn)：探索控制 64
4.9 項(xiàng)目：基于加速度的乒乓球機(jī)器人選手 66
4.10 進(jìn)一步探究 67
第5章 計(jì)算系統(tǒng)建模 68
5.1 介 紹 68
5.2 量 化 69
5.3 離散化：你的電路能跑多快? 70
5.4 回路：數(shù)字存儲(chǔ)器的有界性 70
5.5 回路：從硬件到軟件——在存儲(chǔ)器中保存可執(zhí)行命令 71
5.6 量化和離散化對(duì)穩(wěn)定性的效應(yīng) 71
5.7 計(jì)算效應(yīng)抽象建模 71
5.8 量化建模 72
5.9 離散化建模 74
5.10 回路：離散化、采樣率和信息丟失 75
5.11 量化和離散化易于組合的效應(yīng) 75
5.12 本章的亮點(diǎn) 76
5.13 研究問題 77
5.14 實(shí)驗(yàn)：穩(wěn)定性練習(xí) 78
5.15 項(xiàng)目：量化和離散化 81
5.16 進(jìn)一步探究 82
第6章 坐標(biāo)變換(機(jī)器人手臂) 83
6.1 介 紹 83
6.2 坐標(biāo)變換 84
6.3 本章的亮點(diǎn) 86
6.4 研究問題 87
6.5 實(shí)驗(yàn)：坐標(biāo)變換 89
6.6 項(xiàng)目：乒乓球機(jī)器人的球面作動(dòng) 93
6.7 進(jìn)一步探究 94
第二部分 選定的主題
第7章 博弈論 97
7.1 博弈論在賽博物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用 97
7.2 博弈、玩家、策略、效用和獨(dú)立的*大化 97
7.3 理性、獨(dú)立性和嚴(yán)格優(yōu)勢(shì)策略(或劣勢(shì)策略) 98
7.3.1 獨(dú)立模式 98
7.3.2 缺乏交流和信任的代價(jià)不可估量 102
7.4 協(xié)作、智力和納什均衡 102
7.4.1 協(xié)作模式 103
7.4.2 納什均衡 103
7.4.3 確定納什均衡 103
7.4.4 刪除嚴(yán)格劣勢(shì)策略而保留納什均衡 105
7.5 競(jìng)爭(zhēng)、私密和混合策略 105
7.5.1 混合策略博弈 105
7.5.2 選擇一個(gè)混合策略(或混合策略納什均衡) 106
7.6 本章的亮點(diǎn) 108
7.7 研究問題 109
7.8 進(jìn)一步探究 109
第8章 通 信 110
8.1 通信、確定性、不確定性和信念 110
8.2 消息：從信息到表示 111
8.3 信念、知識(shí)和真相 112
8.4 載波信號(hào)、介質(zhì)和鏈路 114
8.5 鏈路特征 115
8.5.1 延 遲 115
8.5.2 帶 寬 116
8.5.3 可靠性 117
8.6 物理學(xué)的基本限制 117
8.7 由于組件動(dòng)態(tài)導(dǎo)致的限制 117
8.7.1 電信號(hào)傳輸 118
8.7.2 組件參數(shù)的可變性 119
8.7.3 光和無線電的傳輸 119
8.8 噪聲限制 120
8.9 由于能量耗散的限制 120
8.10 其他來源的限制 121
8.11 本章的亮點(diǎn) 121
8.12 研究問題 121
8.13 進(jìn)一步探究 122
第9章 傳感和作動(dòng) 123
9.1 日常的輸入和輸出 123
9.2 對(duì)稱性：發(fā)光二極管和光伏電池 123
9.2.1 二極管 124
9.2.2 光伏效應(yīng) 126
9.2.3 晶體管和放大器 127
9.3 模/數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC) 128
9.4 數(shù)/模轉(zhuǎn)換(DAC) 129
9.5 溫度感應(yīng) 129
9.6 位置感應(yīng) 130
9.7 機(jī)械系統(tǒng)作動(dòng) 131
9.8 本章的亮點(diǎn) 131
9.9 研究問題 131
9.10 進(jìn)一步探究 132
附錄A Acumen 參考手冊(cè) 133
A. 1 背 景 133
A.2 Acumen 的環(huán)境和圖形用戶界面 133
A.3 Acumen模型的基本結(jié)構(gòu) 133
A.4 模型參數(shù)和“initially”“ always”段 134
A.5 模型實(shí)例化 134
A.6 表達(dá)式 135
A.6.1 變量名稱 135
A.6.2 字母文本 135
A.6.3 向量和向量生成器 135
A.6.4 矩 陣 136
A.6.5 求 和 136
A . 7 公 式 136
A.7.1 連續(xù)公式 136
A.7.2 if公式 137
A.7.3 match 公式 137
A.7.4 離散公式 138
A.7.5 foreach公式 138
A.7.6 公式集合 138
A.8 模型是如何仿真的：求值順序 139
A.9 使用_3D 面板可視化 139
A.9.1 顏 色 140
A.9.2 透明度 140
A.9.3 坐標(biāo)系 140
A.9.4 文 本 141
A.9.5 立方體盒 142
A.9.6 圓柱體 142
A.9.7 圓錐體 142
A.9.8 球 體 142
A.9.9 OBJ網(wǎng)格對(duì)象 143
A.9.10 默認(rèn)值 143
A.9.11 復(fù)合體 143
A.9.12 形狀及其參數(shù)與默認(rèn)值 144
A.9.13 動(dòng)畫=動(dòng)態(tài)_ 3D的 值 145
A.9.14 手動(dòng)控制_3D 場(chǎng)景視圖 145
A.9.15 在模型內(nèi)控制_3D 場(chǎng)景視圖 145
A.9.16 攝像機(jī)視圖 146
A.10 內(nèi)建函數(shù) 147
A.11 函數(shù)聲明 147
A.12 運(yùn)算符優(yōu)先關(guān)系 148
A.13 仿真器設(shè)置 148
A.14 命令行參數(shù) 148
A.15 打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出(stdout )或控制臺(tái) 150
A.16 Acumen的巴克斯-諾爾范式(BNF) 150
常用詞 153
縮略語 163
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賽博物理系統(tǒng):基于模型的方法 作者簡(jiǎn)介

Walid Taha是哈爾姆斯塔德大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授。他領(lǐng)導(dǎo)了多個(gè)編程語言設(shè)計(jì)和實(shí)施項(xiàng)目，包括MetaOCaml、Java Mint、Verilog預(yù)處理器、基于事件和基于優(yōu)先級(jí)的FRP以及Acumen。瓦利德榮獲的獎(jiǎng)項(xiàng)包括美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）職業(yè)生涯獎(jiǎng)和哈爾姆斯塔德大學(xué)年度教師獎(jiǎng)（2016年）。 Abd-Elhamid M. Taha是阿爾法伊薩爾大學(xué)電氣工程助理教授。他的研究涵蓋無線資源管理、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)化的物理系統(tǒng)建模。阿卜杜是IEEE的高級(jí)會(huì)員，曾獲得自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)（NSERC）早期職業(yè)研究員獎(jiǎng)以及阿爾法伊薩爾大學(xué)多個(gè)教學(xué)和研究卓越獎(jiǎng)項(xiàng)。 Johan Thunberg是哈爾姆斯塔德大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院助理教授。他的研究興趣包括模式識(shí)別、控制理論和非線性系統(tǒng)。他分別于2008年和2014年獲得瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）的碩士和博士學(xué)位。在2007年至2008年期間，他擔(dān)任瑞典國防研究局（FOI）的研究助理。在2014年至2018年期間，他擔(dān)任盧森堡大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)中心的研究助理。

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