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出版者:

作者:潘飛

出品人:

頁數:417

译者:

出版時間:2010-7

價格:59.00元

裝幀:

isbn號碼:9787512303270

叢書系列:

圖書標籤:

• 供用電
• 智能保護
• 電力係統
• 電氣設備
• 自動化
• 繼電保護
• 電力電子
• 故障診斷
• 智能電網
• 安全用電

《現代復雜係統控製理論與實踐》 內容概要： 本書係統地介紹瞭現代復雜係統控製理論的前沿進展及其在工程實踐中的應用。全書結構嚴謹，邏輯清晰，旨在為讀者提供一套從基礎理論到高級應用的完整知識體係。 第一部分：復雜係統的建模與分析 本部分首先闡述瞭復雜係統的基本概念、特性及其在不同工程領域（如電力係統、交通網絡、生物醫學工程等）中的錶現形式。重點討論瞭非綫性動力學、時滯係統、隨機擾動等復雜因素對係統行為的影響。 第一章：復雜係統的定義與分類 深入剖析瞭復雜係統的多尺度性、湧現性、自組織性等核心特徵。引入瞭圖論和網絡科學的方法，用於描述和分析係統內部的拓撲結構和相互作用機製。詳細對比瞭經典控製理論在處理高維、強耦閤係統時的局限性，為後續高級控製方法的引入奠定理論基礎。 第二章：先進係統建模技術 著重介紹瞭描述復雜係統行為的數學工具。內容涵蓋狀態空間模型、輸入輸齣模型、偏微分方程模型以及基於數據驅動的黑箱建模方法。特彆關注瞭高階非綫性和不確定性係統的辨識技術，如基於核方法的辨識、多模型自適應辨識等。討論瞭模型降階技術，以便在保證主要動態特性的前提下，簡化分析和控製設計的計算復雜度。 第三章：復雜係統的穩定性與可控性分析 係統地迴顧瞭經典穩定性判據（如李雅普諾夫穩定性理論），並擴展到對延遲係統、切換係統和隨機係統的穩定性分析。引入瞭$mathcal{H}_2$和$mathcal{H}_infty$範數理論，用以量化係統對外部擾動和模型不確定性的魯棒性。探討瞭高維係統的可控性和可觀測性分析的數值計算方法。 第二部分：麵嚮復雜係統的智能控製策略 本部分聚焦於針對具有高度不確定性、非綫性和時變特性的復雜係統所設計的先進控製算法，強調理論的魯棒性、自適應性和實時性。 第四章：魯棒控製與最優控製 詳細講解瞭$mathcal{H}_infty$控製器的設計流程，包括性能指標的設定、加權函數的選擇以及求解半定規劃（SDP）問題。隨後，深入探討瞭模型預測控製（MPC）的原理，包括滾動時域優化、約束處理機製及其在實時係統中的計算挑戰與解決方案。對比瞭LQR和非綫性MPC在係統性能與計算負荷之間的權衡。 第五章：自適應控製與在綫學習 本章闡述瞭當係統參數或動態特性未知或隨時間變化時，如何設計有效的自適應控製器。內容包括基於模型參考的自適應控製（MRAC）的參數調整律推導，以及基於奇異性判定和切換策略的魯棒自適應控製。引入瞭基於在綫梯度下降的自適應機製，用於處理參數的連續漂移。 第六章：基於智能算法的控製方法 重點介紹瞭人工智能技術在復雜係統控製中的應用。詳細闡述瞭神經網絡控製器的結構設計，包括前饋補償和在綫誤差反饋機製。深入分析瞭模糊邏輯控製器的設計規則提取和隸屬度函數的優化方法。引入瞭強化學習（RL）在解決高維狀態空間、連續動作空間控製問題中的最新進展，特彆是深度確定性策略梯度（DDPG）和近端策略優化（PPO）算法在工業過程中的應用案例分析。 第三部分：復雜係統的高級應用與前沿技術 本部分將理論與實際緊密結閤，探討瞭控製理論在多個前沿和關鍵工程領域中的應用，並展望瞭未來研究方嚮。 第七章：分布式控製與多智能體係統 針對大規模、空間分布的係統，如智能電網、無人機集群、傳感器網絡等，本章介紹瞭分布式控製的設計範式。詳細討論瞭基於一緻性算法（Consensus Algorithm）的多智能體信息共享與協作機製。分析瞭網絡延遲、通信受限以及異構智能體對係統穩定性和收斂速度的影響。 第八章：網絡化係統的安全與抗攻擊控製 隨著係統互聯性的增加，網絡安全成為控製係統麵臨的重大挑戰。本章專門探討瞭針對數據篡改、拒絕服務攻擊（DoS）的網絡攻擊模型。提齣瞭一係列針對性防禦策略，包括基於信息熵的異常檢測、控製器輸齣的飽和濾波以及在存在攻擊情況下的魯棒性控製設計。 第九章：數據驅動控製與混閤係統分析 探討瞭如何利用大規模運行數據進行係統控製，以剋服精確建模的睏難。重點介紹瞭基於模型的強化學習（MBRL）框架，它結閤瞭係統動力學模型和數據驅動的學習優化。此外，對混閤係統（包含連續動態和離散事件）的建模與控製進行瞭深入分析，特彆是涉及安全關鍵的模態切換控製。 第十章：麵嚮工業4.0的自主控製係統 本章展望瞭下一代自主控製係統的發展方嚮。討論瞭如何將雲計算、邊緣計算與實時控製相結閤，實現遠程診斷和彈性控製。分析瞭數字孿生（Digital Twin）技術在復雜係統仿真、預測性維護和控製策略驗證中的核心作用，以及如何利用數字孿生模型優化生産流程和能源效率。 本書特色： 1. 理論深度與工程實踐的緊密結閤： 每章節的理論推導後均附有詳細的工程實例分析，並提供瞭MATLAB/Simulink仿真驗證案例。 2. 聚焦前沿熱點： 深入覆蓋瞭$mathcal{H}_infty$、MPC、深度強化學習在復雜係統控製中的最新應用。 3. 數學嚴謹性： 對核心定理的證明過程詳盡闡述，確保讀者能準確把握控製算法的內在機理。 本書適閤高等院校自動化、電氣工程、機械工程、航空航天、以及控製科學等相關專業的本科高年級學生、研究生以及從事係統控製與優化研究的工程師和科研人員參考使用。

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從排版的角度來看，這本書的專業性毋庸置疑，但不得不說，圖錶的質量是亮點中的亮點。很多復雜的三維拓撲結構圖和時序分析圖，都采用瞭高質量的彩色印刷，這在同類書籍中是相當少見的待遇。我個人最喜歡的是附錄中關於電磁兼容性（EMC）設計的考量部分，作者居然沒有敷衍瞭事，而是詳細列齣瞭不同乾擾源的抑製方法和測試標準，這部分內容在實際投産環節至關重要，卻常常被其他書籍忽略。此外，書中對“可解釋性AI”在故障溯源中的應用探討，讓我耳目一新。它不再是簡單地使用黑箱模型，而是力求讓保護決策過程透明化，這對於安全至上的電力係統來說，是邁嚮更高信任度的關鍵一步。這本書的作者顯然是一位有著豐富現場經驗的實乾傢，他的每一個論斷後麵都有堅實的實踐支撐，讀起來讓人感到踏實可靠，而不是紙上談兵。

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這本書的閱讀體驗，很大程度上取決於你對“智能”二字在電力保護領域理解的深度。對於初學者而言，可能某些章節的知識密度會讓人望而卻步，那些關於通信協議棧優化和網絡延遲對保護動作影響的章節，簡直就是一場智力挑戰。我尤其欣賞作者在描述故障診斷邏輯時所采用的類比手法。他沒有直接堆砌復雜的邏輯門描述，而是巧妙地將其比喻成一個經驗豐富的電網值班員的決策過程，這種人性化的敘事方式，極大地降低瞭理解門檻。而且，這本書在硬件選型和嵌入式係統實現方麵的內容也相當到位，詳細討論瞭FPGA與DSP在實時處理中的優劣勢選擇，這在很多純理論著作中是看不到的。我認為，這本書的價值不僅在於它告訴你“是什麼”，更在於它深入解釋瞭“為什麼必須這樣做”，以及“如何做到最高效”。對於想要從傳統繼電保護領域轉型到數字化運維的老一輩技術人員，這本書無疑是一劑強心針，指明瞭技術迭代的方嚮。

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我嘗試著去閱讀瞭其中關於新型傳感器融閤技術的那一章，說實話，最初的幾頁確實需要我放慢速度，反復咀嚼。作者在闡述如何將多源異構數據進行有效校驗和決策整閤時，引入瞭一些非常新穎的數學模型和算法框架。這些模型並非那種學院派的純理論推導，而是帶著強烈的工程實現導嚮。我發現他多次引用瞭最新的IEEE論文成果，並將其轉化為可操作的工程流程圖，這一點對於我們設計院的工程師來說極其寶貴。有一處關於暫態過程量化分析的圖錶，清晰地展示瞭傳統保護邏輯與基於機器學習的預測性維護之間的性能差異，那個對比數據做得非常漂亮，直觀且有說服力。如果說有什麼略感不足的，那就是在部分代碼實現的細節上，作者可能考慮到篇幅限製，並未給齣完整的僞代碼或GitHub鏈接，不過考慮到這本書的定位更偏嚮於原理和係統架構的構建，這一點也情有可原。總而言之，它成功地架起瞭一座連接前沿研究與實際工程應用的橋梁。

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說實話，我是在一個非常偶然的機會下接觸到這本書的，當時我正在為一個老舊變電站的升級改造方案頭疼。我原本預期找到一本側重於具體産品選型的手冊，結果這本書給瞭我一個完全不同的、更宏觀的視角。它沒有直接告訴你“買A型號的裝置”，而是深入探討瞭構建一個麵嚮未來的、具備自主學習能力的保護體係的底層邏輯和架構原則。其中關於信息物理係統（CPS）在配電網保護中的集成策略，讓我對未來五年電力係統的演進有瞭更清晰的預判。這本書的語言風格非常剋製和嚴謹，學術氣息濃厚，但又處處流露齣對提升電力係統安全可靠性的那份執著。雖然其中涉及的一些高級算法需要一定的數學功底來支撐理解，但作者總是能找到恰當的例子來錨定抽象概念。它更像是一份指導未來十年技術發展方嚮的路綫圖，而不是一本臨時的速查指南，因此，它更適閤那些緻力於研究和開發下一代電力保護技術的專業人士。

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這本書的封麵設計非常引人注目，那種深邃的藍色調配上未來感的電路圖紋理，一下子就把人帶入瞭一個高精尖的技術世界。我拿到手的時候，首先被它的裝幀質量所吸引，拿在手裏沉甸甸的，感覺像是捧著一本工具書的典範。迫不及待地翻開序言，作者的文字功底非常紮實，語言流暢，邏輯清晰，完全沒有那種晦澀難懂的技術手冊的僵硬感。他用一種很平易近人的方式，開篇就勾勒齣瞭現代電力係統中“智能”化保護的巨大潛力與挑戰，讓人立刻産生瞭深入研讀的興趣。特彆是關於係統穩定性與快速響應的論述，那種對行業前沿的深刻洞察力，不是一般的從業者能輕易得齣的結論。我特彆留意瞭目錄中關於“自愈閤網絡”的部分，這個概念在許多教材中都隻是泛泛而談，但從這本書的結構來看，作者似乎打算進行一次非常深入和實用的剖析，這對我目前正在進行的項目來說，簡直是雪中送炭。整體感覺，這是一本集理論深度與實踐指導於一體的精品，從排版到內容選擇，都體現瞭齣版方和作者對專業人士需求的精準把握。

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