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出版者:

作者:潘飞

出品人:

页数:417

译者:

出版时间:2010-7

价格:59.00元

装帧:

isbn号码:9787512303270

丛书系列:

图书标签:

• 供用电
• 智能保护
• 电力系统
• 电气设备
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• 继电保护
• 电力电子
• 故障诊断
• 智能电网
• 安全用电

《现代复杂系统控制理论与实践》 内容概要： 本书系统地介绍了现代复杂系统控制理论的前沿进展及其在工程实践中的应用。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者提供一套从基础理论到高级应用的完整知识体系。 第一部分：复杂系统的建模与分析 本部分首先阐述了复杂系统的基本概念、特性及其在不同工程领域（如电力系统、交通网络、生物医学工程等）中的表现形式。重点讨论了非线性动力学、时滞系统、随机扰动等复杂因素对系统行为的影响。 第一章：复杂系统的定义与分类 深入剖析了复杂系统的多尺度性、涌现性、自组织性等核心特征。引入了图论和网络科学的方法，用于描述和分析系统内部的拓扑结构和相互作用机制。详细对比了经典控制理论在处理高维、强耦合系统时的局限性，为后续高级控制方法的引入奠定理论基础。 第二章：先进系统建模技术 着重介绍了描述复杂系统行为的数学工具。内容涵盖状态空间模型、输入输出模型、偏微分方程模型以及基于数据驱动的黑箱建模方法。特别关注了高阶非线性和不确定性系统的辨识技术，如基于核方法的辨识、多模型自适应辨识等。讨论了模型降阶技术，以便在保证主要动态特性的前提下，简化分析和控制设计的计算复杂度。 第三章：复杂系统的稳定性与可控性分析 系统地回顾了经典稳定性判据（如李雅普诺夫稳定性理论），并扩展到对延迟系统、切换系统和随机系统的稳定性分析。引入了$mathcal{H}_2$和$mathcal{H}_infty$范数理论，用以量化系统对外部扰动和模型不确定性的鲁棒性。探讨了高维系统的可控性和可观测性分析的数值计算方法。 第二部分：面向复杂系统的智能控制策略 本部分聚焦于针对具有高度不确定性、非线性和时变特性的复杂系统所设计的先进控制算法，强调理论的鲁棒性、自适应性和实时性。 第四章：鲁棒控制与最优控制 详细讲解了$mathcal{H}_infty$控制器的设计流程，包括性能指标的设定、加权函数的选择以及求解半定规划（SDP）问题。随后，深入探讨了模型预测控制（MPC）的原理，包括滚动时域优化、约束处理机制及其在实时系统中的计算挑战与解决方案。对比了LQR和非线性MPC在系统性能与计算负荷之间的权衡。 第五章：自适应控制与在线学习 本章阐述了当系统参数或动态特性未知或随时间变化时，如何设计有效的自适应控制器。内容包括基于模型参考的自适应控制（MRAC）的参数调整律推导，以及基于奇异性判定和切换策略的鲁棒自适应控制。引入了基于在线梯度下降的自适应机制，用于处理参数的连续漂移。 第六章：基于智能算法的控制方法 重点介绍了人工智能技术在复杂系统控制中的应用。详细阐述了神经网络控制器的结构设计，包括前馈补偿和在线误差反馈机制。深入分析了模糊逻辑控制器的设计规则提取和隶属度函数的优化方法。引入了强化学习（RL）在解决高维状态空间、连续动作空间控制问题中的最新进展，特别是深度确定性策略梯度（DDPG）和近端策略优化（PPO）算法在工业过程中的应用案例分析。 第三部分：复杂系统的高级应用与前沿技术 本部分将理论与实际紧密结合，探讨了控制理论在多个前沿和关键工程领域中的应用，并展望了未来研究方向。 第七章：分布式控制与多智能体系统 针对大规模、空间分布的系统，如智能电网、无人机集群、传感器网络等，本章介绍了分布式控制的设计范式。详细讨论了基于一致性算法（Consensus Algorithm）的多智能体信息共享与协作机制。分析了网络延迟、通信受限以及异构智能体对系统稳定性和收敛速度的影响。 第八章：网络化系统的安全与抗攻击控制 随着系统互联性的增加，网络安全成为控制系统面临的重大挑战。本章专门探讨了针对数据篡改、拒绝服务攻击（DoS）的网络攻击模型。提出了一系列针对性防御策略，包括基于信息熵的异常检测、控制器输出的饱和滤波以及在存在攻击情况下的鲁棒性控制设计。 第九章：数据驱动控制与混合系统分析 探讨了如何利用大规模运行数据进行系统控制，以克服精确建模的困难。重点介绍了基于模型的强化学习（MBRL）框架，它结合了系统动力学模型和数据驱动的学习优化。此外，对混合系统（包含连续动态和离散事件）的建模与控制进行了深入分析，特别是涉及安全关键的模态切换控制。 第十章：面向工业4.0的自主控制系统 本章展望了下一代自主控制系统的发展方向。讨论了如何将云计算、边缘计算与实时控制相结合，实现远程诊断和弹性控制。分析了数字孪生（Digital Twin）技术在复杂系统仿真、预测性维护和控制策略验证中的核心作用，以及如何利用数字孪生模型优化生产流程和能源效率。 本书特色： 1. 理论深度与工程实践的紧密结合： 每章节的理论推导后均附有详细的工程实例分析，并提供了MATLAB/Simulink仿真验证案例。 2. 聚焦前沿热点： 深入覆盖了$mathcal{H}_infty$、MPC、深度强化学习在复杂系统控制中的最新应用。 3. 数学严谨性： 对核心定理的证明过程详尽阐述，确保读者能准确把握控制算法的内在机理。 本书适合高等院校自动化、电气工程、机械工程、航空航天、以及控制科学等相关专业的本科高年级学生、研究生以及从事系统控制与优化研究的工程师和科研人员参考使用。

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我尝试着去阅读了其中关于新型传感器融合技术的那一章，说实话，最初的几页确实需要我放慢速度，反复咀嚼。作者在阐述如何将多源异构数据进行有效校验和决策整合时，引入了一些非常新颖的数学模型和算法框架。这些模型并非那种学院派的纯理论推导，而是带着强烈的工程实现导向。我发现他多次引用了最新的IEEE论文成果，并将其转化为可操作的工程流程图，这一点对于我们设计院的工程师来说极其宝贵。有一处关于暂态过程量化分析的图表，清晰地展示了传统保护逻辑与基于机器学习的预测性维护之间的性能差异，那个对比数据做得非常漂亮，直观且有说服力。如果说有什么略感不足的，那就是在部分代码实现的细节上，作者可能考虑到篇幅限制，并未给出完整的伪代码或GitHub链接，不过考虑到这本书的定位更偏向于原理和系统架构的构建，这一点也情有可原。总而言之，它成功地架起了一座连接前沿研究与实际工程应用的桥梁。

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从排版的角度来看，这本书的专业性毋庸置疑，但不得不说，图表的质量是亮点中的亮点。很多复杂的三维拓扑结构图和时序分析图，都采用了高质量的彩色印刷，这在同类书籍中是相当少见的待遇。我个人最喜欢的是附录中关于电磁兼容性（EMC）设计的考量部分，作者居然没有敷衍了事，而是详细列出了不同干扰源的抑制方法和测试标准，这部分内容在实际投产环节至关重要，却常常被其他书籍忽略。此外，书中对“可解释性AI”在故障溯源中的应用探讨，让我耳目一新。它不再是简单地使用黑箱模型，而是力求让保护决策过程透明化，这对于安全至上的电力系统来说，是迈向更高信任度的关键一步。这本书的作者显然是一位有着丰富现场经验的实干家，他的每一个论断后面都有坚实的实践支撑，读起来让人感到踏实可靠，而不是纸上谈兵。

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这本书的阅读体验，很大程度上取决于你对“智能”二字在电力保护领域理解的深度。对于初学者而言，可能某些章节的知识密度会让人望而却步，那些关于通信协议栈优化和网络延迟对保护动作影响的章节，简直就是一场智力挑战。我尤其欣赏作者在描述故障诊断逻辑时所采用的类比手法。他没有直接堆砌复杂的逻辑门描述，而是巧妙地将其比喻成一个经验丰富的电网值班员的决策过程，这种人性化的叙事方式，极大地降低了理解门槛。而且，这本书在硬件选型和嵌入式系统实现方面的内容也相当到位，详细讨论了FPGA与DSP在实时处理中的优劣势选择，这在很多纯理论著作中是看不到的。我认为，这本书的价值不仅在于它告诉你“是什么”，更在于它深入解释了“为什么必须这样做”，以及“如何做到最高效”。对于想要从传统继电保护领域转型到数字化运维的老一辈技术人员，这本书无疑是一剂强心针，指明了技术迭代的方向。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深邃的蓝色调配上未来感的电路图纹理，一下子就把人带入了一个高精尖的技术世界。我拿到手的时候，首先被它的装帧质量所吸引，拿在手里沉甸甸的，感觉像是捧着一本工具书的典范。迫不及待地翻开序言，作者的文字功底非常扎实，语言流畅，逻辑清晰，完全没有那种晦涩难懂的技术手册的僵硬感。他用一种很平易近人的方式，开篇就勾勒出了现代电力系统中“智能”化保护的巨大潜力与挑战，让人立刻产生了深入研读的兴趣。特别是关于系统稳定性与快速响应的论述，那种对行业前沿的深刻洞察力，不是一般的从业者能轻易得出的结论。我特别留意了目录中关于“自愈合网络”的部分，这个概念在许多教材中都只是泛泛而谈，但从这本书的结构来看，作者似乎打算进行一次非常深入和实用的剖析，这对我目前正在进行的项目来说，简直是雪中送炭。整体感觉，这是一本集理论深度与实践指导于一体的精品，从排版到内容选择，都体现了出版方和作者对专业人士需求的精准把握。

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说实话，我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一个老旧变电站的升级改造方案头疼。我原本预期找到一本侧重于具体产品选型的手册，结果这本书给了我一个完全不同的、更宏观的视角。它没有直接告诉你“买A型号的装置”，而是深入探讨了构建一个面向未来的、具备自主学习能力的保护体系的底层逻辑和架构原则。其中关于信息物理系统（CPS）在配电网保护中的集成策略，让我对未来五年电力系统的演进有了更清晰的预判。这本书的语言风格非常克制和严谨，学术气息浓厚，但又处处流露出对提升电力系统安全可靠性的那份执着。虽然其中涉及的一些高级算法需要一定的数学功底来支撑理解，但作者总是能找到恰当的例子来锚定抽象概念。它更像是一份指导未来十年技术发展方向的路线图，而不是一本临时的速查指南，因此，它更适合那些致力于研究和开发下一代电力保护技术的专业人士。

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