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文章目录
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- 一、信息物理系统（CPS）概述
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- 1.1 CPS定义与核心特征
- 1.2 CPS与传统系统的对比
- 1.3 CPS的应用领域
- 二、信息物理系统架构
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- 2.1 分层架构模型
- 2.2 逻辑架构模型
- 三、信息物理系统技术框架
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- 3.1 核心技术要素
- 3.2 支撑技术体系
- 四、信息物理系统开发技术
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- 4.1 开发流程与方法
- 4.2 关键开发技术
- 五、控制系统与网络通信
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- 5.1 控制模式分类
- 5.2 网络通信协议
- 六、CPS应用分析与设计
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- 6.1 智能设计应用
- 6.2 智能生产应用
- 6.3 智能服务应用
一、信息物理系统（CPS）概述
1.1 CPS定义与核心特征
信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS） 是集成计算、通信与控制技术的下一代智能系统，通过“计算-通信-控制”（3C）技术的深度融合，实现物理空间与信息空间的实时交互与协同优化。其核心特征包括：
- 实时感知与动态控制：通过传感器网络实时采集物理环境数据，结合控制算法实现动态调整。例如，智能工厂中设备状态监测系统可实时感知温度、振动等参数，自动触发维护流程。
- 虚实映射与反馈循环：构建物理实体与数字模型的双向映射关系，形成“感知-分析-决策-执行”闭环。如自动驾驶汽车通过摄像头感知路况，结合算法规划路径，并通过执行机构调整方向。
- 异构集成与协同优化：支持多类型设备（如工业机器人、传感器、边缘计算节点）的互联互通，实现资源按需配置。例如，智能电网中发电、输电、用电设备通过CPS平台协同调度，优化能源分配。
- 安全可信与鲁棒性：采用加密通信、访问控制等