Principles of Cyber-Physical Systems

یک متن اساسی که مقدمه‌ای دقیق بر اصول طراحی، مشخصات، مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل سیستم‌های فیزیکی-سایبری ارائه می‌دهد.

یک سیستم فیزیکی-سایبری متشکل از مجموعه ای از دستگاه های محاسباتی که با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و از طریق حسگرها و محرک ها در یک حلقه بازخورد با دنیای فیزیکی تعامل دارند. چنین سیستم هایی به طور فزاینده ای در همه جا وجود دارند، از ساختمان های هوشمند گرفته تا دستگاه های پزشکی و خودروها. این کتاب درسی مقدمه‌ای دقیق و جامع بر اصول طراحی، مشخصات، مدل‌سازی، و تحلیل سیستم‌های فیزیکی-سایبری ارائه می‌دهد. این کتاب از مجموعه متنوعی از زیرشاخه‌ها، از جمله طراحی مبتنی بر مدل، نظریه همزمانی، الگوریتم‌های توزیع شده، روش‌های رسمی مشخصات و تأیید، نظریه کنترل، سیستم‌های بلادرنگ، و سیستم‌های ترکیبی استفاده می‌کند و ایده‌های اصلی هر کدام را که مرتبط هستند توضیح می‌دهد. به طراحی و تجزیه و تحلیل سیستم.

این کتاب توضیح می‌دهد که چگونه مدل‌های رسمی انتزاعات ریاضی را برای مدیریت پیچیدگی طراحی سیستم ارائه می‌کنند. این هر دو مدل همزمان و ناهمزمان برای محاسبات همزمان، مدل‌های زمان پیوسته برای سیستم‌های دینامیکی و سیستم‌های ترکیبی برای یکپارچه‌سازی تکامل گسسته و پیوسته را پوشش می‌دهد. نقش الزامات صحت در طراحی سیستم های قابل اعتماد با طیفی از فرمالیسم های مشخصات و تکنیک های مرتبط برای تأیید رسمی نشان داده شده است. موضوعات شامل الزامات ایمنی و زنده بودن، منطق زمانی، بررسی مدل، تأیید قیاسی، تجزیه و تحلیل پایداری سیستم‌های خطی، و الگوریتم‌های زمان‌بندی بلادرنگ است. اصول مدل‌سازی، مشخصات و تجزیه و تحلیل با ساخت راه‌حل‌هایی برای مسائل طراحی معرف از الگوریتم‌های توزیع‌شده، پروتکل‌های شبکه، طراحی کنترل و روباتیک نشان داده شده‌اند.

این کتاب زمینه به‌سرعت در حال گسترش سیستم‌های فیزیکی سایبری را فراهم می‌کند. یک متن بنیادی که مدت ها مورد نیاز است توسط یک مرجع معتبر. برای استفاده در کلاس درس یا به عنوان مرجعی برای حرفه ای ها مناسب است.

A foundational text that offers a rigorous introduction to the principles of design, specification, modeling, and analysis of cyber-physical systems.

A cyber-physical system consists of a collection of computing devices communicating with one another and interacting with the physical world via sensors and actuators in a feedback loop. Increasingly, such systems are everywhere, from smart buildings to medical devices to automobiles. This textbook offers a rigorous and comprehensive introduction to the principles of design, specification, modeling, and analysis of cyber-physical systems. The book draws on a diverse set of subdisciplines, including model-based design, concurrency theory, distributed algorithms, formal methods of specification and verification, control theory, real-time systems, and hybrid systems, explaining the core ideas from each that are relevant to system design and analysis.

The book explains how formal models provide mathematical abstractions to manage the complexity of a system design. It covers both synchronous and asynchronous models for concurrent computation, continuous-time models for dynamical systems, and hybrid systems for integrating discrete and continuous evolution. The role of correctness requirements in the design of reliable systems is illustrated with a range of specification formalisms and the associated techniques for formal verification. The topics include safety and liveness requirements, temporal logic, model checking, deductive verification, stability analysis of linear systems, and real-time scheduling algorithms. Principles of modeling, specification, and analysis are illustrated by constructing solutions to representative design problems from distributed algorithms, network protocols, control design, and robotics.

This book provides the rapidly expanding field of cyber-physical systems with a long-needed foundational text by an established authority. It is suitable for classroom use or as a reference for professionals.