本書主要針對網路化分佈式係統中，如何設計預測控製的估計器、控製器、協調策略等方麵進行講解。內容包括：網路化滾動時域狀態估計，網路化預測控製的設計與分析以及以保證狀態估計性能的滾動時域調度策略；典型的基於Nash優化、局部性能指標、全局性能指標、作用域優化的分佈式預測控製設計方法和係統綜閤；網路化分佈式係統預測控製在冶金過程中的典型應用實例。
本書主要麵嚮預測控製、網路控製、資訊物理係統等方嚮的研究人員、本科以上學生，以及流程工業、電力、冶金等行業的控製工程師。
具體描述
著者信息
圖書目錄
第1章 網路化分佈式係統的研究現狀
1.1背景
1.2網路化分佈式係統預測控製研究現狀
1.2.1網路化滾動時域估計的研究現狀
1.2.2分佈式預測控製的研究現狀及分類
1.3本書的主要內容
參考文獻
第2章 具有隨機丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.1概述
2.2具有反饋通道丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.2.1問題描述
2.2.2網路化滾動時域狀態估計器設計
2.2.3估計器的性能分析
2.2.4數值仿真
2.3具有兩通道丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.3.1問題描述
2.3.2網路化滾動時域狀態估計器設計
2.3.3估計器的性能分析
2.3.4數值仿真
2.4本章小結
參考文獻
第3章 網路化係統的預測控製器設計
3.1概述
3.2具有有界丟包的網路化控製係統的預測控製
3.2.1網路化控製係統的建模
3.2.2基於終端凸集約束的網路化預測控製器設計
3.2.3網路化預測控製器的可行性與穩定性分析
3.2.4數值仿真
3.3具有控製輸入量化的網路化控製係統的魯棒預測控製
3.3.1網路化控製係統的建模
3.3.2穩定性分析和魯棒預測控製器設計
3.3.3數值仿真
3.4本章小結
參考文獻
第4章 具有通信約束的網路化係統的滾動時域調度
4.1概述
4.2網路化滾動時域調度
4.2.1問題描述
4.2.2滾動時域調度策略
4.3網路化控製係統的滾動時域狀態估計
4.4網路化滾動時域估計器的性能分析
4.5數值仿真與物理實驗
4.5.1數值仿真
4.5.2雙容液位係統實驗
4.6本章小結
參考文獻
第5章 局部性能指標的分佈式預測控製
5.1概述
5.2基於納什最優的分佈式預測控製
5.2.1分佈式預測控製器設計
5.2.2性能分析
5.2.3局部通信故障下一步預測優化策略的性能分析
5.2.4仿真實例
5.3保證穩定性的約束分佈式預測控製
5.3.1問題描述
5.3.2分佈式預測控製設計
5.3.3性能分析
5.3.4仿真實例
5.4本章小結
參考文獻
第6章 協調分佈式係統預測控製
6.1概述
6.2非迭代協調分佈式預測控製
6.2.1狀態、輸入耦閤分佈式係統
6.2.2局部預測控製器設計
6.2.3性能分析
6.2.4仿真實例
6.3保證穩定性的約束協調分佈式預測控製
6.3.1分佈式係統描述
6.3.2局部預測控製器設計
6.3.3性能分析
6.3.4仿真實例
6.4本章小結
參考文獻
第7章 通信約束下的分佈式係統預測控製
7.1概述
7.2基於作用域優化的分佈式預測控製
7.2.1狀態、輸入耦閤分佈式係統
7.2.2局部預測控製器設計
7.2.3性能分析
7.2.4數值結果
7.3高靈活性的分佈式模型預測控製
7.3.1分佈式係統描述
7.3.2局部預測控製器設計
7.3.3性能分析
7.3.4仿真實例
7.4本章小結
參考文獻
第8章 應用實例：加速冷卻過程的分佈式模型預測控製
8.1概述
8.2加速冷卻過程
8.2.1加速冷卻過程工藝及裝置儀錶
8.2.2加速冷卻過程模擬平颱
8.2.3工藝控製要求
8.3裝置熱平衡方程
8.4基於優化目標再計算的分佈式預測控製
8.4.1子係統優化目標再計算
8.4.2子係統狀態空間模型
8.4.3擴展Kalman全局觀測器
8.4.4局部預測控製器
8.4.5局部狀態預估器
8.4.6局部控製器迭代求解算法
8.5模擬平颱算法驗證
8.6本章小結
參考文獻
1.1背景
1.2網路化分佈式係統預測控製研究現狀
1.2.1網路化滾動時域估計的研究現狀
1.2.2分佈式預測控製的研究現狀及分類
1.3本書的主要內容
參考文獻
第2章 具有隨機丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.1概述
2.2具有反饋通道丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.2.1問題描述
2.2.2網路化滾動時域狀態估計器設計
2.2.3估計器的性能分析
2.2.4數值仿真
2.3具有兩通道丟包的網路化係統的滾動時域狀態估計
2.3.1問題描述
2.3.2網路化滾動時域狀態估計器設計
2.3.3估計器的性能分析
2.3.4數值仿真
2.4本章小結
參考文獻
第3章 網路化係統的預測控製器設計
3.1概述
3.2具有有界丟包的網路化控製係統的預測控製
3.2.1網路化控製係統的建模
3.2.2基於終端凸集約束的網路化預測控製器設計
3.2.3網路化預測控製器的可行性與穩定性分析
3.2.4數值仿真
3.3具有控製輸入量化的網路化控製係統的魯棒預測控製
3.3.1網路化控製係統的建模
3.3.2穩定性分析和魯棒預測控製器設計
3.3.3數值仿真
3.4本章小結
參考文獻
第4章 具有通信約束的網路化係統的滾動時域調度
4.1概述
4.2網路化滾動時域調度
4.2.1問題描述
4.2.2滾動時域調度策略
4.3網路化控製係統的滾動時域狀態估計
4.4網路化滾動時域估計器的性能分析
4.5數值仿真與物理實驗
4.5.1數值仿真
4.5.2雙容液位係統實驗
4.6本章小結
參考文獻
第5章 局部性能指標的分佈式預測控製
5.1概述
5.2基於納什最優的分佈式預測控製
5.2.1分佈式預測控製器設計
5.2.2性能分析
5.2.3局部通信故障下一步預測優化策略的性能分析
5.2.4仿真實例
5.3保證穩定性的約束分佈式預測控製
5.3.1問題描述
5.3.2分佈式預測控製設計
5.3.3性能分析
5.3.4仿真實例
5.4本章小結
參考文獻
第6章 協調分佈式係統預測控製
6.1概述
6.2非迭代協調分佈式預測控製
6.2.1狀態、輸入耦閤分佈式係統
6.2.2局部預測控製器設計
6.2.3性能分析
6.2.4仿真實例
6.3保證穩定性的約束協調分佈式預測控製
6.3.1分佈式係統描述
6.3.2局部預測控製器設計
6.3.3性能分析
6.3.4仿真實例
6.4本章小結
參考文獻
第7章 通信約束下的分佈式係統預測控製
7.1概述
7.2基於作用域優化的分佈式預測控製
7.2.1狀態、輸入耦閤分佈式係統
7.2.2局部預測控製器設計
7.2.3性能分析
7.2.4數值結果
7.3高靈活性的分佈式模型預測控製
7.3.1分佈式係統描述
7.3.2局部預測控製器設計
7.3.3性能分析
7.3.4仿真實例
7.4本章小結
參考文獻
第8章 應用實例：加速冷卻過程的分佈式模型預測控製
8.1概述
8.2加速冷卻過程
8.2.1加速冷卻過程工藝及裝置儀錶
8.2.2加速冷卻過程模擬平颱
8.2.3工藝控製要求
8.3裝置熱平衡方程
8.4基於優化目標再計算的分佈式預測控製
8.4.1子係統優化目標再計算
8.4.2子係統狀態空間模型
8.4.3擴展Kalman全局觀測器
8.4.4局部預測控製器
8.4.5局部狀態預估器
8.4.6局部控製器迭代求解算法
8.5模擬平颱算法驗證
8.6本章小結
參考文獻
圖書序言
序
隨著通訊、網路技術的快速發展，工程領域內廣泛存在的一類由空間上分散且相互關聯耦閤的子係統組成的分散式係統（如大型石化、冶金過程，城市給排水、電力係統等）的控製方式正在由集中式嚮網路化的分散式控製方式轉變。分散式預測控製兼具分散式控製結構容錯性高、結構靈活性強和預測控製優化性能好、抑製乾擾、顯示處理約束的優點，已成爲網路化分散式係統的主流優化控製方法。因此，從促進科學實踐、培養人纔方麵齣發，有必要撰寫一部關於分散式係統預測控製的專著。
本書主要內容來源於作者多年來關於網路化分散式係統預測控製狀態估計、協調策略、係統綜閤等分散式係統預測控製關鍵環節和重要問題的係統性研究成果的歸納與總結。國際上分散式預測控製基礎理論和應用方麵的論文自2002 年開始齣現並逐漸豐富，2012 年後呈現爆發式成長。很多文章發錶在IEEE TAC、IFAC 會刊等主流控製期刊上。分散式預測控製的優點使其在應用方麵擴展到瞭流程工業、電力係統、冶金行業等多個領域、正處於方興未艾的階段，係統地介紹網路化分散式係統預測控製的書籍將對促進控製理論研究和工業應用都具有重要意義。
分散式係統預測控製是在2001 年由本書第一作者李少遠和席裕庚教授與卡內基梅隆大學Krough 教授同一時間在ACC 會議上明確提齣的。自此本書作者一直從事分散式預測控製的研究工作， 曾齣版英文專著《Distributed Model Predictive Control for Plant-Wide Systems》（John Wiley & Son 齣版社），該書主要針對工業過程的全流程優化展開，而本書主要針對網路化分散式係統如何設計預測控製的估計器、控製器、協調策略等方麵展開。本書將是第一本係統介紹分散式係統預測控製方麵的書籍。
本書第1 章介紹瞭網路化分散式係統的研究現狀；第2～ 4 章針對網路化分散式係統隨機丟包、延時等問題，介紹瞭網路化滾動時域狀態估計，網路化預測控製的設計與分析以及以保證狀態估計性能的滾動時域排程策略；第5～7 章主要以如何提高係統全局性能的協調策略爲主線，介紹瞭作者提齣的典型的基於Nash 優化、局部性能指標、全局性能指標、作用域優化的分散式預測控製設計方法和係統綜閤；第8章介紹瞭網路化分散式係統預測控製在冶金過程中的典型應用實例。
本書主要麵嚮對預測控製、網路控製、資訊物理係統等方嚮感興趣的學者和從事該方麵工作的研究人員、大學以上學生，以及從事流程工業、電力、冶金等行業的控製工程師，可以使讀者係統瞭解分散式係統預測控製的基本原理、算法、理論和應用技術，爲科研和工程技術人員從事深入的理論研究、開展高水準的工業應用和推廣提供有益的參考。
隨著通訊、網路技術的快速發展，工程領域內廣泛存在的一類由空間上分散且相互關聯耦閤的子係統組成的分散式係統（如大型石化、冶金過程，城市給排水、電力係統等）的控製方式正在由集中式嚮網路化的分散式控製方式轉變。分散式預測控製兼具分散式控製結構容錯性高、結構靈活性強和預測控製優化性能好、抑製乾擾、顯示處理約束的優點，已成爲網路化分散式係統的主流優化控製方法。因此，從促進科學實踐、培養人纔方麵齣發，有必要撰寫一部關於分散式係統預測控製的專著。
本書主要內容來源於作者多年來關於網路化分散式係統預測控製狀態估計、協調策略、係統綜閤等分散式係統預測控製關鍵環節和重要問題的係統性研究成果的歸納與總結。國際上分散式預測控製基礎理論和應用方麵的論文自2002 年開始齣現並逐漸豐富，2012 年後呈現爆發式成長。很多文章發錶在IEEE TAC、IFAC 會刊等主流控製期刊上。分散式預測控製的優點使其在應用方麵擴展到瞭流程工業、電力係統、冶金行業等多個領域、正處於方興未艾的階段，係統地介紹網路化分散式係統預測控製的書籍將對促進控製理論研究和工業應用都具有重要意義。
分散式係統預測控製是在2001 年由本書第一作者李少遠和席裕庚教授與卡內基梅隆大學Krough 教授同一時間在ACC 會議上明確提齣的。自此本書作者一直從事分散式預測控製的研究工作， 曾齣版英文專著《Distributed Model Predictive Control for Plant-Wide Systems》（John Wiley & Son 齣版社），該書主要針對工業過程的全流程優化展開，而本書主要針對網路化分散式係統如何設計預測控製的估計器、控製器、協調策略等方麵展開。本書將是第一本係統介紹分散式係統預測控製方麵的書籍。
本書第1 章介紹瞭網路化分散式係統的研究現狀；第2～ 4 章針對網路化分散式係統隨機丟包、延時等問題，介紹瞭網路化滾動時域狀態估計，網路化預測控製的設計與分析以及以保證狀態估計性能的滾動時域排程策略；第5～7 章主要以如何提高係統全局性能的協調策略爲主線，介紹瞭作者提齣的典型的基於Nash 優化、局部性能指標、全局性能指標、作用域優化的分散式預測控製設計方法和係統綜閤；第8章介紹瞭網路化分散式係統預測控製在冶金過程中的典型應用實例。
本書主要麵嚮對預測控製、網路控製、資訊物理係統等方嚮感興趣的學者和從事該方麵工作的研究人員、大學以上學生，以及從事流程工業、電力、冶金等行業的控製工程師，可以使讀者係統瞭解分散式係統預測控製的基本原理、算法、理論和應用技術，爲科研和工程技術人員從事深入的理論研究、開展高水準的工業應用和推廣提供有益的參考。
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