具体描述
《计算机控制系统容错设计技术及应用》对于计算机控制系统，人们总是沿着如下相互关联又彼此有差异的两个方向进行着不懈探索：一是力求系统功能的最优化和智能化，二是力求系统性能的可靠与安全。对于最优化和智能化，已有广泛深入的研究并有大量研究成果见诸文献；而关于可靠性与安全性(特别是安全性)的研究，尤其是系统安全设计技术的研究，则是相对薄弱的环节。为此，《计算机控制系统容错设计技术及应用》侧重探讨安全可靠的计算机控制系统设计技术。
全书共由11章构成。核心思想是采用容错处理技术于计算机控制系统安全设计的不同环节，主要内容包括：过程故障与故障过程的模型表示、过程参数的容错辨识、采样信号的检错纠错与容错滤波、信号容错重构、系统状态容错重构、巡回检测系统与PID控制系统的容错设计、最优控制策略容错设计和基于冗余的容错控制系统等方面。文中构建和实现了一系列新的方法和算法，并通过理论分析和仿真计算等多种途径验证了《计算机控制系统容错设计技术及应用》算法的有效性。
《计算机控制系统容错设计技术及应用》的主要读者对象为高校控制理论、控制工程、计算机技术应用、信息处理等相关专业的本科生、研究生和教学科研人员，以及从事控制系统总体规划和应用开发的工程技术人员。
好的，这是一份关于另一本技术书籍的详细图书简介，它与《计算机控制系统容错设计技术及应用》的主题完全不同： --- 《现代高精度光学仪器设计与制造：原理、工艺与质量控制》 图书信息概览： 本书深入剖析了现代高精度光学仪器的设计哲学、关键制造工艺、集成装配技术以及严格的质量控制体系。它面向光学工程、精密仪器、光电子技术领域的工程师、研究人员和高级技术院校师生，旨在提供一套从基础光学原理到复杂系统实现的全面技术指导。 内容架构与核心主题： 本书共分为七大部分，覆盖了从理论基础到实际应用的完整链条，系统性地阐述了如何设计、制造和验证达到亚微米乃至纳米级精度要求的光学系统。 第一部分：高精度光学系统设计基础 本部分详尽阐述了现代光学系统设计所依赖的理论基石。重点讨论了波前误差理论、像差校正的解析方法，以及如何利用自由曲面技术和非球面光学元件来突破传统折射系统的衍射极限。书中详细介绍了先进的光学设计软件（如Zemax, Code V等）在复杂多组件系统优化中的应用策略，强调了对环境因素（如温度、振动、气流扰动）敏感性的早期预测和补偿设计。特别辟章节讨论了微纳光学元件（如衍射光栅、超表面）的性能建模与集成方法。 第二部分：精密光学元件的制造工艺 这是本书的核心技术章节之一。它详尽对比了传统研磨抛光技术（如CPC、CPC等）与现代超精密加工方法的优劣。重点阐述了数控磨抛（CNC Grinding and Polishing）技术在复杂非球面和自由曲面制造中的流程控制，以及磁流变抛光（MRF）在实现极高表面质量（RMS < $lambda/20$）和低散射特性方面的独特优势。此外，还深入探讨了薄膜光学镀膜的原理，包括增反减反膜、高反射率布拉格反射镜的层设计与真空沉积工艺控制，以确保镀膜后的光学性能稳定性和环境适应性。 第三部分：光学系统的集成与装配 高精度仪器不仅仅是零件的简单堆砌。本部分专注于描述“制造”到“系统”的跨越。内容涵盖了精密光学元件的对准、调焦和固定技术。详细介绍了激光干涉仪、激光跟踪仪在系统装配过程中的实时测量与反馈控制技术。书中对不同温度补偿材料的选择（如零膨胀玻璃、低热膨胀合金）及其热匹配设计进行了深入分析，确保系统在工作温度范围内的光轴稳定性。 第四部分：先进传感器与测量技术 高精度光学系统往往是测量设备的载体。本部分聚焦于集成到这些系统中的关键传感器技术。内容涉及高分辨率CCD/CMOS成像器的噪声特性、量子效率的优化；精密位移传感器的选型与标定；以及用于实时监测系统振动和漂移的激光多普勒测振仪（LDV）的应用。对相位测量干涉仪（PMI）在便携式和在线测量中的应用场景进行了案例分析。 第五部分：热学与机械环境的耦合分析 光学性能对环境极其敏感。本章将理论力学、热力学与光学相结合。详细介绍了有限元分析（FEA）在光学系统结构刚度设计、热应力分布预测中的应用。探讨了如何通过主动隔振系统（如气浮平台、电磁阻尼器）来抑制外部机械振动对成像质量的影响。对真空、高湿等特殊工作环境下的密封与材料兼容性问题进行了详尽讨论。 第六部分：质量保证与计量学标准 为确保仪器输出的可靠性，本书系统介绍了光学仪器的全生命周期质量控制流程。从原材料的入厂检验（如玻璃的均匀性、双折射率测试），到中间过程的监控（如光学元件的应力检测），直至最终整机的系统级指标验证。重点介绍了国际计量标准（如ISO 10110）在图纸表达和验收规范中的应用，并提供了详细的系统误差预算编制方法。 第七部分：典型高精度光学仪器的应用案例 本部分通过三个深度案例，展示前述理论和技术的综合应用： 1. 超精密光刻机中的物镜系统设计与误差控制： 讨论了浸没式光刻对光学元件表面光洁度的极端要求。 2. 空间望远系统在轨像差动态补偿： 阐述了主动光学系统（AOS）如何实时修正由热变形和微振动引起的像差。 3. 工业CT扫描仪的高速X射线光学聚焦单元设计： 涉及精密准直器和聚焦镜的制造与集成挑战。 本书特色： 实践导向： 避免纯粹的数学推导堆砌，大量引入实际工程中的设计权衡（Trade-offs）和失效分析案例。 跨学科整合： 紧密结合光学、机械、电子、材料四大领域的知识体系。 前沿覆盖： 详细介绍了自由曲面制造、磁流变抛光等当前工业界最尖端的制造技术。 读者价值： 掌握本书内容，读者将能够独立负责高精度光学系统的概念设计、关键工艺选择、装配流程制定以及最终的性能验证工作，有效缩短研发周期，提升产品良率。本书不仅是工具书，更是引领未来精密光学仪器发展的技术蓝图。
作者简介
目录信息
前言第1章 计算机控制系统概论 1．1 模拟电路控制与计算机控制 1．1．1 模拟电路控制过程与控制系统 1．1．2 计算机控制系统 1．1．3 计算机控制的技术优势 1．2 计算机控制系统的发展历程 1．3 计算机控制系统的典型形式 1．3．1 操作指导式计算机控制系统 1．3．2 直接数字控制系统 1．3．3 计算机监督控制系统 1．3．4 集散型计算机控制系统 1．3．5 现场总线控制系统 1．3．6 计算机递阶控制系统 1．4 计算机控制系统构成的基本要素 1．4．1 硬件系统 1．4．2 软件系统 1．4．3 通信链路 1．5 计算机控制系统设计方法论 1．5．1 控制系统与控制理论 1．5．2 控制系统设计的一般方法 1．5．3 人-机系统中计算机装置的角色和作用 1．6 计算机控制系统的可靠性、安全性与容错性 1．6．1 系统的可靠性 1．6．2 系统的安全性 1．6．3 系统的容错性 1．7 本书主要研究内容与结果第2章 计算机控制系统多面向建模 2．1 预备知识：Z-变换与L-变换 2．1．1 Z-变换 2．1．2 Z-反变换 2．1．3 L-变换 2．1．4 L-反变换 2．2 计算机控制系统的信号转换 2．3 面向被控对象的系统建模 2．3．1 输入-输出过程模型 2．3．2 动态测量系统的状态空间模型 2．3．3 输入-输出与状态空间的模型转换 2．4 面向计算机装置的系统建模 2．4．1 输入-输出差分方程模型 2．4．2 离散时间状态空间模型 2．4．3 线性定常系统传递函数与特征方程的不变性 2．4．4 连续时间系统的采样离散化模型 2．5 带随机分量的计算机控制系统数学模型 2．5．1 带随机分量的CAR与CARMA模型 2．5．2 带随机分量的状态空间模型 2．6 过程故障与故障过程的数学建模 2．6．1 计算机控制系统故障分析 2．6．2 故障分量模型 2．6．3 带故障过程的数学建模 2．7 小结第3章 过程参数的容错辨识技术 3．1 系统辨识与系统容错辨识概论 3．2 渐近二次偏改变灵敏度与Minmax估计 3．2．1 GLS估计族 3．2．2 渐近二次偏改变灵敏度 3．2．3 基于ASBS的Minmax估计 3．2．4 Minmax估计在CAR过程中的应用 3．3 CAR过程的递阶容错辨识 3．3．1 模型系数的递阶LS估计 3．3．2 误差方差的递阶估计 3．3．3 CAR模型的自适应定阶与建模 3．4 受控自回归模型系数的在线容错辨识 3．4．1 线性模型参数的有界影响容错辨识 3．4．2 受控自回归模型系数的在线LS辨识 3．4．3 受控自回归模型参数的在线容错辨识 3．5 小结第4章 过程采样与容错滤波技术 4．1 数据采集与信号获取 4．1．1 测控系统数据采样 4．1．2 测控数据信号获取 4．1．3 频率混叠与前置滤波 4．2 几种简易容错滤波算法 4．2．1 数字滤波简介 4．2．2 几种简易数字滤波算法 4．2．3 不同滤波算法的比较分析 4．2．4 常用数值滤波算法的容错改进 4．2．5 容错改进效果的仿真分析 4．3 双重中值容错滤波器的设计与仿真 4．3．1 双重中值容错滤波算法设计 4．3．2 双重中值容错滤波的崩溃点分析 4．3．3 滤波算法去噪性能的仿真分析 4．3．4 双重中值容错滤波容错能力的仿真分析 4．4 采样信号的检错与纠错 4．4．1 平稳序列的检错与纠错 4．4．2 非平稳序列的检错与纠错 4．4．3 门限参数的设定方法 4．5 小结第5章 离散时间信号容错重构算法 5．1 几种典型重构方法简介 5．1．1 Shannon重构 5．1．2 零阶保持 5．1．3 一阶保持 5．1．4 预测一阶保持 5．2 二阶无偏保持与二阶无偏容错保持 5．2．1 采样时间序列的三点插值 5．2．2 一步预报与二阶无偏保持 5．2．3 二阶保持算法的容错改进 5．3 容错递推预测与信号容错重构 5．3．1 模型系数递推LS估计 5．3．2 模型系数的递推容错辨识 5．3．3 基于一步容错递推预测的二阶容错重构 5．4 小结第6章 系统状态的容错重构 6．1 采样故障数据模型 6．2 状态Kalman滤波的容错能力分析 6．2．1 状态Kalman滤波的抗野值能力分析 6．2．2 状态Kalman滤波的抗模型扰动能力分析 6．3 状态向量M_型滤波重构算法 6．3．1 状态M型滤波 6．3．2 状态M型滤波的迭代算法 6．3．3 迭代算法收敛性定理的论证 6．4 状态向量有界影响滤波 6．4．1 过失误差对Kalman滤波的影响分析 6．4．2 含野值样本序列的处理对策 6．4．3 最佳■(·)函数的选取 6．4．4 仿真计算 6．5 小结第7章 系统巡回检测的容错设计 7．1 巡回检测系统的处理逻辑和局限性 7．2 设定值控制系统容错巡回检测算法 7．2．1 平稳过程的滑动中值巡回检测算法 7．2．2 平稳过程的容错均值巡回检测算法 7．3 操作指导式控制系统循环容错检测算法 7．3．1 自适应巡回检测的基本思路 7．3．2 操作指导信号的模型逼近 7．3．3 操作指导信号的容错滤波估计 7．3．4 操作指导式自适应巡回容错检测算法 7．4 操作指导式控制系统容错算法仿真分析 7．5 小结第8章 数字PID控制的容错设计 8．1 模拟PID与数字PID 8．1．1 模拟PID控制 8．1．2 数字PID控制 8．2 增量型数字PID控制算法设计与整定 8．2．1 基于一阶差分与矩形积分的增量型数值PID 8．2．2 基于一阶差分与梯形积分的增量型数值PID 8．2．3 基于插值微分与梯形积分的增量型数值PID 8．3 数字PID控制算法的容错设计 8．3．1 有效偏差PID算法 8．3．2 有限偏差PID算法 8．4 小结第9章 随机系统的最优容错控制 9．1 最优容错控制设计概述 9．2 LQG控制与Kalman预报 9．2．1 线性系统LQG控制 9．2．2 状态向量的Kalman预报 9．3 状态容错预报与过程容错控制 9．4 小结第10章 系统冗余与容错控制 10．1 计算机控制系统的冗余与容错 10．2 冗余的典型形式和类别 10．2．1 直接冗余与硬件冗余 10．2．2 软件冗余与解析冗余 10．2．3 数据冗余与信息冗余 10．2．4 时间冗余与通信链路冗余 10．3 基于冗余的主动容错与被动容错 10．3．1 被动容错 10．3．2 主动容错 10．4 几种典型的冗余式容错控制系统设计 10．4．1 基于硬件冗余与静态冗余的容错设计 10．4．2 基于功能冗余的容错设计 10．4．3 基于自动检测的容错设计 10．4．4 基于自动切换的容错设计 10．4．5 基于自动恢复的容错设计 10．4．6 基于动态冗余的容错设计 10．4．7 基于软-硬件混合冗余的容错设计 10．4．8 基于软件N版本和块复员的容错设计 10．5 小结第11章 容错技术在航天姿态控制中的应用 11．1 问题描述 11．2 姿态控制问题的数学建模 11．3 基于有界影响辨识的姿态容错估计 11．3．1 随机误差协方差阵的容错估计 11．3．2 姿态角修正量和测姿固偏的最小二乘估计 11．3．3 姿态角修正量和测姿固偏的在线容错估计 11．3．4 飞行器姿态角的容错估计 11．4 基于容错Kalman滤波的姿态容错控制 11．4．1 状态空间模型的建立 11．4．2 状态向量的Kalman滤波算法 11．4．3 状态向量的容错Kalman滤波算法 11．5 小结参考文献
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