基于新型Smith预估补偿的网络控制系统 杜锋,杜文才 9787030348647 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杜锋，杜文才 著

图书标签:

• 网络控制系统
• Smith预估补偿
• 自适应控制
• 鲁棒控制
• 新型控制
• 控制理论
• 自动化
• 电气工程
• 系统工程
• 杜锋

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030348647

商品编码：29489857135

包装：平装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名：基于新型Smith预估补偿的网络控制系统

定价：50.00元

作者：杜锋,杜文才

出版社：科学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787030348647

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.241kg

编辑推荐

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　　《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》从系统性、实用性、可读性和新颖性角度编写内容，并有很多仿真研究实例，力求成为既介绍原理分析，又兼顾研究方法与研究思路的网络控制系统参考书。
　　本书主要内容源于作者多年来从事网络控制系统理论研究和工程实践的积累。本书由杜锋，杜文才著。

内容提要

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《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》是作者多年来研究网络控制系统时延补偿方法的概括与总结。针对网络控制系统中的*、时变和不确定络时延，《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》以作者提出的新型Smith预估器时延补偿方法为基础，深入研究了常规PID控制、非线性PID控制、模糊自适应PID控制、模糊免疫PID控制、RBF神经网络控制、CMAC神经网络控制、广义预测控制等控制方法对网络时延的补偿效果。其研究的网络结构涉及径直结构、分层结构和网络化串级控制系统结构，涉及单回路网络控制系统和多回路复杂网络控制系统。采用的网络涉及有线与无线网络、异构网络以及有线与无线混杂的网络。后介绍网络控制系统的仿真软件TrueTime 1.5。《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》可作为高等院校控制理论与控制工程、系统工程、检测与自动化、通信工程、信息与计算科学、运筹学与控制论、计算机应用技术等相关专业的高年级本科生和研究生的专业参考书，也可供高等院校与科研院所从事网络控制系统研究的教师和科研人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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数字时代的精密脉搏：现代控制理论的创新与应用 随着信息技术的飞速发展，我们正步入一个高度互联、实时响应的数字时代。在这个时代，控制系统扮演着越来越关键的角色，它们无处不在，从精密的工业自动化到智能化的交通运输，再到我们日常使用的各种家用电器，都离不开其默默的支撑。然而，现实世界中的控制对象往往充满不确定性、时滞和噪声，这些因素使得传统控制理论面临严峻的挑战。如何在这种复杂环境下实现精确、稳定且高效的控制，已成为现代控制理论研究的核心课题。 本书 《数字时代的精密脉搏：现代控制理论的创新与应用》 便是基于这一时代背景，深入探讨现代控制理论的最新发展及其在各领域的广泛应用。本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解并掌握解决复杂控制问题的新型方法和技术。我们聚焦于那些能够应对现实世界挑战的先进控制策略，通过理论的深度剖析和实际应用的案例分析，展现控制科学的强大生命力与无限可能。 一、 复杂控制系统的挑战与应对 现代控制系统所面对的挑战是多方面的。首先，不确定性是普遍存在的。无论是系统本身的参数漂移，还是外部环境的随机扰动，都可能导致被控对象的行为与预期模型产生偏差。例如，在航空航天领域，飞行器的气动特性会随着高度、速度和空气密度的变化而改变；在生物医学领域，人体的生理参数也会因个体差异和健康状况而波动。其次，时滞是另一个普遍而棘手的问题。在许多系统中，控制指令的执行往往需要一定的时间才能作用于被控对象，这种延迟会严重影响系统的稳定性和响应速度。网络化控制系统（Networked Control Systems, NCS）的出现，使得时滞问题更加复杂，因为通信延迟、丢包等网络因素都会引入额外的、甚至是不确定的时滞。最后，噪声是控制系统不可避免的干扰。传感器噪声、执行器噪声以及环境噪声都会对系统的测量和执行造成影响，降低控制精度。 本书的第一部分，将系统地梳理这些复杂控制系统所面临的核心挑战，并在此基础上，介绍一系列先进的理论工具和方法，用于有效地应对这些挑战。我们将深入探讨诸如鲁棒控制（Robust Control）等理论，它致力于设计出在参数不确定或外部干扰存在的情况下仍能保持良好性能的控制器。本书将详细阐述鲁棒控制的设计原理，包括H∞控制、LMI（线性矩阵不等式）方法等，并通过具体的算例展示其在抑制不确定性方面的优势。 二、 预测与补偿：实现高精度控制的关键 在面对时滞和不确定性等问题时，仅仅依赖于当前时刻的测量信息进行控制是远远不够的。为了实现高精度的控制，预测被控对象未来的状态，并在此基础上进行补偿，是至关重要的策略。本书将重点关注并深入讲解一系列旨在提高系统预测和补偿能力的先进控制技术。 其中，模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）将是本书的核心探讨内容之一。MPC是一种基于模型的前馈-反馈混合控制策略，它利用被控对象的动态模型，在每个控制时刻预测未来一段时间内的系统行为，并求解一个优化问题，以确定最优的控制输入序列。MPC能够有效地处理约束条件、多变量耦合以及时滞等复杂问题，并在工业界得到了广泛的应用。本书将详细解析MPC的算法原理，包括预测模型建立、优化目标函数设计、滚动优化以及末端约束等关键环节，并提供不同应用场景下的MPC设计实例。 此外，本书还将探讨状态估计技术在补偿中的作用。当被控对象的某些状态变量无法直接测量时，可以通过状态估计算法（如卡尔曼滤波及其变种）来估计这些状态。这些估计的状态可以用于反馈控制，从而弥补直接测量的不足，提高控制精度。本书将介绍不同类型的状态估计器，并讨论它们在处理噪声和不确定性方面的性能。 三、 网络化控制系统的特有挑战与解决方案 随着物联网和工业4.0的兴起，网络化控制系统（Networked Control Systems, NCS）已成为现代控制工程的重要发展方向。NCS将传统的集中式或分布式控制系统中的传感器、控制器和执行器通过通信网络连接起来，带来了前所未有的灵活性和可扩展性。然而，网络通信的引入也带来了新的挑战。通信延迟、丢包、抖动以及网络带宽限制等问题，都会对系统的性能产生负面影响，甚至导致系统不稳定。 本书将专门辟章节深入探讨NCS的特有挑战，并提出相应的解决方案。我们将分析不同类型网络（如工业以太网、无线传感器网络）对控制系统性能的影响，并介绍基于事件触发的控制（Event-Triggered Control）等方法，旨在减少不必要的通信，提高网络资源利用率。同时，针对网络延迟问题，我们将详细阐述延迟补偿技术，包括预测补偿、反馈延迟补偿等，并结合实际案例分析其有效性。对于丢包问题，我们将介绍基于丢包重传的控制策略以及鲁棒的丢包补偿方法。 四、 先进控制理论在关键领域的应用 理论的生命力在于应用。本书的另一重要特色在于，将理论研究成果与实际应用紧密结合。我们将深入分析现代控制理论在以下几个关键领域的创新应用： 工业自动化与过程控制： 详细介绍如何利用先进的控制算法来优化炼油、化工、电力等行业的生产过程，实现节能降耗、提高产品质量和生产效率。例如，如何利用MPC控制复杂的化工反应器，以实现精确的温度和压力控制。 智能交通系统： 探讨如何利用控制理论来提升交通系统的智能化水平，如自适应巡航控制（ACC）、车道保持辅助（LKA）以及未来自动驾驶技术中的关键控制问题。我们将分析如何处理车辆之间的协同与通信，以及如何应对复杂的交通环境。 机器人与自动化装备： 阐述先进控制技术在机器人运动规划、路径跟踪、力控以及人机协作等方面的应用。例如，如何设计精确的机器人关节控制系统，以实现高精度的操作任务。 能源与环境系统： 探讨如何利用控制理论来优化能源的生产、分配和利用，以及监测和控制环境污染。例如，如何利用MPC技术来优化风力发电场的输出功率，以适应电网的需求。 航空航天与国防： 分析先进控制技术在飞行器姿态控制、导航制导、弹道控制以及无人系统等领域的应用，重点关注如何保证系统在极端环境下的鲁棒性和可靠性。 本书的每一个应用案例都将从实际需求出发，详细分析所面临的控制问题，然后介绍相应的理论方法和设计过程，并结合仿真或实际实验结果，直观地展示先进控制技术的有效性。 五、 展望与未来 数字时代的发展永不止步，控制理论的研究也必将不断演进。本书的最后一章，将对现代控制理论的未来发展趋势进行展望。我们将探讨诸如人工智能与控制的融合（如深度强化学习在控制中的应用）、分布式智能控制、高可靠性与安全性控制等前沿方向，并分析它们可能带来的技术变革和新的应用机遇。 《数字时代的精密脉搏：现代控制理论的创新与应用》 旨在成为一本集理论深度、应用广度和前沿视野于一体的权威著作。无论您是控制工程领域的专业研究人员、高校师生，还是希望了解先进控制技术如何驱动各行业发展的技术爱好者，本书都将为您提供宝贵的知识与启发，共同探索数字时代控制科学的无限可能。通过本书的学习，读者将能够更深刻地理解现代控制系统的设计理念，掌握解决复杂控制问题的实用技术，并为未来的技术创新奠定坚实的基础。

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这本书的名称——《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》——立刻勾起了我对控制理论前沿发展的兴趣。在当今信息技术飞速发展的背景下，网络控制系统（NCS）的应用日益广泛，从工业生产线上的机器人协同，到智能电网的远程调度，再到自动驾驶车辆的协同决策，NCS无处不在。然而，网络通信带来的时延、丢包、抖动等不确定性，是NCS实现高性能控制的关键瓶颈。Smith预估器作为一种经典的解决时延问题的技术，其原理相对成熟。但我一直关注的是，如何将其应用于更加复杂多变的实际网络环境，特别是如何应对非线性和时变的时延。因此，“新型Smith预估补偿”这个概念极具吸引力。我想知道，这本书中提到的“新型”究竟是如何体现在理论创新和工程实现上的？它是否会提出更精细化的网络时延模型，或者引入自适应机制来动态调整预估器的参数？是否会探讨如何与模糊逻辑、神经网络等先进控制技术相结合，以增强系统的鲁棒性和适应性？我非常期待通过阅读这本书，能够深入理解这种新型预估补偿策略的内在机理，学习到如何在实际工程项目中有效地设计和应用它，以应对现代网络控制系统中普遍存在的挑战，并可能为未来的研究和开发提供新的思路。

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当我看到《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》这本书时，我第一时间联想到的是自己在参与一项复杂工业自动化项目时遇到的瓶颈。当时，我们负责的是一个跨越数公里的远程控制系统，网络延迟是困扰我们最大的难题。系统中的传感器数据传输到控制中心需要经过一段不稳定的无线网络，导致控制指令的下发总是滞后，严重影响了系统的响应速度和精度。我们尝试了多种传统的数据滤波和预测方法，但效果都不尽如人意。Smith预估器虽然有所了解，但传统的Smith预估器对于动态变化的、非线性网络特性的适应性不足。这本书的标题“新型Smith预估补偿”让我眼前一亮，我迫切想知道，作者是如何突破传统Smith预估器的限制，开发出能够更有效地处理复杂网络环境下的控制问题的。书中是否会深入探讨如何构建更准确的网络延迟模型？如何设计能够实时自适应网络变化的Smith预估器？是否会结合实际案例，展示这种新型方法在提升NCS鲁棒性、稳定性和性能方面的具体效果？我对书中提出的“新型”二字寄予厚望，希望它能成为解决我项目难题的关键钥匙，带来更高效、更可靠的控制方案，甚至可能启发我们在其他类似项目中应用这些创新技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》立刻吸引了我，因为我一直对先进的控制理论在实际应用中的潜力深感兴趣。在信息爆炸的时代，网络控制系统（NCS）的重要性不言而喻，它广泛应用于工业自动化、航空航天、智能交通等诸多领域。然而，网络延迟、丢包、抖动等不确定性因素，对NCS的稳定性和性能构成了严峻挑战。传统控制方法往往难以有效应对这些挑战，因此，对新型的补偿策略的需求显得尤为迫切。Smith预估器作为一种经典的延迟补偿技术，其在理论和实践中都取得了显著的成就。但正如书中标题所暗示的，新型的Smith预估补偿方法，必定在原有基础上进行了创新和改进，这让我充满期待。我想了解的是，这种“新型”究竟体现在哪些方面？是采用了更先进的数学模型来刻画网络不确定性？还是引入了机器学习、自适应控制等新兴技术来动态调整补偿参数？书中是否会详细阐述这种新型Smith预估器的工作原理、理论基础，以及其在解决NCS中的具体问题时的优势和局限性？我非常期待能够通过这本书，深入理解这种新型补偿策略的精髓，并为我在实际工程项目中遇到的网络控制难题提供新的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

“基于新型Smith预估补偿的网络控制系统”这个标题，让我联想到了一些在实际工程中遇到的棘手问题。我们在开发一个涉及到分布式传感器网络的远程监测系统时，面临着通信链路不确定性带来的巨大挑战。数据包的传输过程受到环境干扰，时延变化无常，有时还会发生丢包，这使得我们难以精确地估计被控对象的真实状态，从而严重影响了控制指令的及时性和准确性。传统的PID控制器在这种情况下效果大打折扣，我们尝试过一些基于模型预测控制（MPC）的策略，但模型建立和实时更新的复杂性又成了一个新的难题。Smith预估器理论上可以补偿时延，但其对模型精度和延迟恒定性的假设，在我们的实际应用场景中并不适用。因此，这本书的标题，特别是“新型”二字，让我产生了极大的兴趣。我想知道，书中提出的新型Smith预估补偿方法，是如何克服传统Smith预估器的局限性的？它是否能够有效地处理非恒定、甚至随机的网络延迟？是否能够结合更先进的信号处理或机器学习技术来提高状态估计的精度？我希望这本书能够提供一套切实可行的方法论，帮助我理解和掌握如何设计和实现这种新型的补偿策略，从而提升复杂网络环境下的控制系统性能，解决我们在实际工程中遇到的难题。

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这本书名《基于新型Smith预估补偿的网络控制系统》吸引了我，因为我一直在关注控制理论与信息通信技术融合的前沿进展。网络控制系统（NCS）的兴起，极大地拓展了传统集中式控制系统的应用范围，但同时也引入了通信延迟、丢包等一系列挑战，这些问题严重影响了系统的闭环性能，甚至可能导致系统不稳定。Smith预估器作为一种处理时延的经典方法，其理论基础扎实，应用广泛。然而，在复杂的、多变的现代网络环境下，传统的Smith预估器在应对高度不确定性、非线性和时变延迟时，往往显得力不从心。因此，我对书中提出的“新型Smith预估补偿”充满了好奇。我想深入了解的是，这种“新型”体现在哪些方面？是否是在模型预测、状态估计、控制律设计等方面进行了根本性的创新？例如，是否引入了更先进的辨识算法来实时辨识网络特性？是否采用了更鲁棒的控制器设计方法来抵抗模型和通信的不确定性？书中是否会提供详实的理论推导和算法描述，并结合仿真实验或实际应用案例来验证其有效性？我非常期待这本书能为我打开一扇新的大门，让我对如何设计更先进、更 robust 的网络控制系统有一个更深刻的理解。