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摘要： Operating systems are built and designed around two driving forces: the capabilities of hardware, and the demands of software. Yet traditional (read: old) operating systems and programming models have inertia, resulting in interfaces for new hardware following the designs of existing interfaces. As a result, programmers are limited in their ability to express the important parts of their programs due to the layers of compatibility and overhead thrust upon them, despite their persistent demands for higher throughput and lower latency. Operating system abstractions must evolve into the modern day. Merely relying on decades old abstractions and incremental change will relegate novel hardware of the last decade to a fate of access via interfaces designed for tape and spinning rust. We stand before an opportunity to study how a confluence of trends may shift programming models away from a traditional, process-centric view point towards a data-centric one, in which data is the primary citizen of the system. This opportunity arises from trends in hardware that directly impact how we view the data access path and the responsibilities ofthe operating system and the kernel. The increasing speed of interconnect technologies draws computing nodes closer together in latency space, increasing the efficiency and useability of shared memory. Persistence, traditionally trapped low in the memory hierarchy, is leaking upward, as access speeds for persistent devices increase (sidenote: this includes new technologies like byte-addressible non-volatile memory DIMMs, but also improvements in SSD performance and interfaces). As a result, the overhead of the traditional kernel-driven data access path begins to dominate the cost of accessing persistent data. Finally, the increasing heterogeneity and disaggregation of compute and memory devices demands increased data and compute mobility, as software demands continued scalability, distribution, and raw speed. This dissertation presents a new,

关键词： 地下巷道   移动机械臂遥操作   UWB定位系统   三维激光扫描  

摘要： 由于煤矿机器人工作环境往往阴暗,充满粉尘、水汽,且地面湿滑、凹凸不平,因此对于煤矿机器人遥操作,传统基于视频的遥操作技术往往效果不好。以此为背景,考虑到煤矿机器人技术与移动机械臂的一致性,本文面向地下巷道提出了一种基于虚拟场景的移动机械臂遥操作系统方案,基于该方案设计了掘进机遥操作系统,并进行了集成实验平台的搭建及测试。主要工作内容如下: (1)面向地下巷道提出了一种基于虚拟场景的移动机械臂遥操作系统。该系统利用UWB(Ultra Wide Band,超宽带)实现基础定位,利用激光雷达建立巷道虚拟环境。分析了实现该系统的关键技术问题;给出了在地下巷道中采用UWB定位技术求得移动机械臂位姿的方法;对于巷道虚拟环境的建立,采用基于旋转台的激光进行三维扫描,在UWB定位的基础上实现SLAM(Simultaneous Localization And Mapping,同时定位与建图)。 (2)进一步针对煤炭巷道设计了掘进机遥操作系统。包括基于UWB的掘进机定位定姿的实现,基于俯仰旋转台的全景激光扫描系统的实现,掘进机掘进过程的设计,掘进机机身运动学模型和截割臂运动学模型的建立,以及掘进机在仿真环境中虚拟运动的控制与立体显示等。 (3)搭建了实验平台,进行了实验测试。实验平台以Pioneer 3-AT移动机器人为基础,安装了Open Manipulator机械臂,集成了掘进机遥操作系统中的UWB定位系统和激光扫描系统。在实验室环境中,建立了三维虚拟场景,证明场景精度可满足遥操作需求。

关键词： 模型预测控制   双边遥操作系统   长短期记忆网络   阻抗控制  

摘要： 双边遥操作技术已经被广泛应用于航空航天、深海探索和医疗等各个领域,是机器人领域的研究热点。在工业生产中,针对高危险生产加工任务,如果能够通过遥操作的方式,由工人的经验结合远程机器人来完成精准作业过程,将解决现有加工过程的巨大隐患。本文针对高危险复杂生产场景下高精密作业的重大需求,围绕双边遥操作过程中主从端机械臂位置同步、力反馈和通信时延等理论技术难题进行研究,具体内容如下: (1)双边遥操作系统数学建模。采用Denavit-Hartenberg表示法建立主从端机械臂的正运动学方程;采用几何法求解机械臂逆运动学方程;采用欧拉-拉格朗日法建立双边遥操作系统的动力学模型。 (2)双边遥操作系统位置同步控制。首先,对机械臂动力学模型进行线性化和离散化处理得到机械臂的状态空间方程;其次,以此方程作为预测模型设计模型预测控制器;最后,通过在MATLAB中搭建整个系统的Simulink模块进行仿真,并将仿真结果与PD控制器的仿真结果进行对比,验证了所设计的模型预测控制器在有输入约束的双边遥操作系统中,可以实现系统更精确的主从端机械臂位置同步。 (3)带有时间延迟的双边遥操作系统位置同步控制。利用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络预测主端机械臂末端在未来相当于网络传输延迟的轨迹信息,用于远程从端机械臂的运动控制;双边遥操作系统力反馈控制。将从端机械臂与环境的交互等效为一个弹簧阻尼系统,采用基于位置的阻抗控制结合模型预测控制的控制策略,实现主从端机械臂力的同步。通过在MATLAB中搭建带有通信延迟和环境约束的Simulink模块进行仿真,仿真结果验证了所设计的长短期记忆神经网络预测模块可以减小通信延迟对系统稳定性的影响,整个控制结构能同时满足主从端机械臂位置同步和力反馈效果。 (4)搭建双边遥操作系统实验平台。在Ubuntu18.04系统中,通过机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)的话题发布、订阅机制实现主从端机械臂的远程通讯。利用Qt开发系统功能节点、设计显示主从端机械臂状态信息的遥操作控制界面,通过在实验平台进行实验,验证本文控制策略的有效性。

ISBN: (纸本)9787576705485

摘要： 本书强调其实践的重要性, 并用不少篇幅介绍了当时流行的各种操作系统的具体实例, 供计算机专业的学生在操作系统课程实习时使用, 以期达到理论与实践相结合之目的。

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787302636014

摘要： 本书以目前被广泛应用的CentOS 7.4服务器为例，完全兼容RHEL 7.4服务器，采用教、学、做相结合的模式，介绍了利用Linux操作系统架设网络服务器的方法，内容包括搭建与测试Linux服务器、常用的Linux命令、Shell与Vim编辑器、学习Shell Script、用户和组管理、文件系统和磁盘管理等。

摘要： 中国汽车工业协会软件分会（以下简称软件分会）近日发布中国车用操作系统开源计划（以下简称开源计划）。普华基础软件积极响应，并作为开源计划核心发起单位之一，联合软件分会成员单位，一汽、东风、长安、中汽创智、中电科32所、西部智联、地平线、芯驰、先进操作系统创新中心、电子科技大学等企业和高校，结成开源共建伙伴，实施开源计划。

关键词： 视频图形显示系统   GPU   PCB设计   信号仿真   操作系统  

摘要： 随着网络技术和计算机技术的迅速发展,实时图像处理技术在国防以及民用领域中的应用越来越广泛。长期以来,国内采用的显控技术均来自国外,时刻面临“卡脖子”的危机。近年来,国内提出了一些应对方案,但这些方案在设计中使用的核心器件仍存在被断供的可能。本课题针对国内显示系统设计存在核心器件过度依赖进口的问题,提出了基于国产CPU、GPU和ACore OSMP操作系统的地面作战视频图形显示系统方案设计,主要研究内容如下: 1)在系统设计时依据模块化、高集成度、低功耗等设计思想,严格遵从电磁兼容性要求GJB/Z1389-92标准,完成系统电路原理图设计、16层高密度高速PCB设计以及ACore OSMP操作系统移植。 2)针对系统电路原理图设计时,核心控制器FT2000与图形处理器HKM9000无法兼容的问题,采用PCIE转PCI桥接电路的方法实现FT2000与HKM9000之间数据的高速传输,提高系统工作效率;对于HKM9000只能输出二路视频无法满足系统需求的问题,采用CPLD进行视频扩展的方法,实现三路数字视频信号输出显示。 3)针对系统电磁兼容性要求,在高速PCB设计时,从PCB叠层、传输线阻抗、过孔及PCB走线等方面进行设计,从而改善整个系统电磁兼容性能。对高速串行链路进行信号仿真,对于仿真中存在信号传输质量差的问题,采用FFE均衡和DFE均衡的方法进行优化。仿真结果表明,系统在2.5GHz工作频率下信号传输质量良好,证明FFE均衡和DFE均衡可以有效提高信号传输质量。 4)针对ACore OSMP操作系统移植时,视频数据与图形数据无法同时处理的问题,在HKM9000的显存模块接口驱动开发时,采用将其中两片存储芯片作为视频数据处理通路,两片作为图形数据处理通路的方法,使ACore OSMP操作系统能够合理分配HKM9000图形处理器的四片DDR2存储资源,提高系统工作效率和实时处理性能。并根据系统需求开发了HKM9000处理器的PCI驱动与基本3D图形驱动。 本课题最终完成地面作战视频图形显示系统硬件板卡设计制作与操作系统移植,并进行了系统性能测试。测试结果表明,本系统视频输出显示质量良好,无模糊、扭曲的现象,视频叠加显示的字符清晰,且显示帧率稳定保持在55Hz以上,能够满足性能指标的要求,证明了基于国产CPU、GPU和ACore OSMP系统架构设计的地面作战视频图形显示系统的有效性,有力的推动了地面作战视频图形显示系统的全国产化实现。

关键词： 网络化遥操作系统   同步控制   传感器故障   预定性能控制   阻抗控制   模糊小波神经网络   固定时间  

摘要： 网络化遥操作系统具有远程操作、精准操作、人机交互和抗恶劣环境等优点,因此在事故救援、太空探索、深海勘探、远程手术等领域中被广泛应用。鉴于上述作业环境的未知性,复杂性和多变性,遥操作从端机器人的传感器发生故障的风险将大幅提升。故障的存在将使测量值相对于实际值发生偏移,不可避免地危及遥操作系统的安全性、可靠性以及运行的稳定性,从而破坏控制任务。另外,遥操作系统模型具有强非线性,且在实际应用中很难获得精确的系统模型。又考虑到由于遥操作的工作需求越来越复杂和精确,仅考虑系统的稳定性是远远不够的。如何在传感器故障下,设计控制方案使遥操作系统能够在实现同步控制的同时保证系统的暂稳态性能满足预设需求,是本论文的主要控制目标。论文的主要研究内容如下:(1)针对传感器故障下的不确定网络化遥操作系统,设计预定性能位置同步和力跟踪控制方案。首先,考虑从端机械臂的位置传感器发生故障,对此设计学习观测器来对故障值进行估计。其次,为了提高主-从机械臂的透明度和灵活性,提出了理想的阻抗控制模型,将遥操作主从系统分为两个独立的系统,实现力和位置协调控制。进一步,提出了基于阻抗框架的模糊自适应预定性能控制器使得遥操作系统能够提前定量地设置瞬态性能:模糊小波神经网络用于近似不确定系统模型,预定性能函数将位置跟踪误差预置在足够小的范围内。最后,利用绝对稳定性准则证明了具有时变时延的遥操作系统的绝对稳定性。(2)针对从端机械臂的位置和速度传感器均发生故障的不确定遥操作系统,提出了基于滑模观测器的固定时间预定性能同步控制方案。首先,设计滑模观测器估计从端机械臂的位置和速度传感器故障,并利用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络对系统不确定项进行在线补偿,同时设计滑模自适应律对外界扰动进行处理。其次,提出了基于阻抗框架的近似固定时间预定性能控制器。将固定时间控制与预定性能控制相结合,获得具有更快收敛速度的预定性能函数。然后,结合预定性能控制设计固定时间终端滑模控制策略,使得遥操作系统同步误差在固定时间内收敛到预定性能函数预设的范围内,进一步提升了遥操作系统包括超调量、收敛速度和收敛精度在内的瞬态性能。最后,利用Lyapunov稳定理论对系统的收敛性进行严格证明。从仿真结果可以看出,本文设计的学习观测器和滑模观测器均能够快速准确地估计从端机械手的常数或时变传感器故障。本文的控制策略保证了遥操作系统在存在传感器故障的情况下,不仅可以获得良好的同步性能,还能实现预设的暂稳态性能。