Large Scale Systems Modeling (International series on systems and control) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pergamon Pr

作者:Magdi Mahmoud

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1981-12

价格:USD 61.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080273136

丛书系列:

图书标签:

• Systems Modeling
• Large Scale Systems
• Control Theory
• Mathematical Modeling
• Engineering
• Automation
• Cybernetics
• Computer Simulation
• Applied Mathematics
• Optimization

大型系统建模：理解复杂性 在当今高度互联的世界中，各种系统——从全球供应链到智能电网，再到庞大的人口健康网络——其规模和复杂性都呈爆炸式增长。这些系统往往由成千上万甚至数百万个相互作用的组件构成，其动态行为和整体性能是理解和有效管理这些复杂性所面临的关键挑战。《大型系统建模》（Large Scale Systems Modeling） 提供了一个全面的框架，用于分析、设计和控制这些规模庞大、动态复杂的系统。 本书深入探讨了建模这一核心概念，即如何将现实世界的复杂系统抽象化，用数学和计算的语言来描述其结构、行为和内在机制。对于大型系统而言，精确的建模不仅是理解其当前状态的必要手段，更是预测其未来演变、评估不同干预措施效果以及优化系统性能的关键。本书的重点在于开发和应用适合大规模系统的建模技术，这些技术能够有效地处理海量的变量、复杂的耦合关系以及固有的不确定性。 核心内容与技术： 系统理论与方法论： 书中首先回顾了系统科学和控制理论的基础，为理解大型系统的特性奠定坚实基础。它介绍了描述大型系统经典模型如状态空间表示、传递函数矩阵等，并讨论了这些经典方法在处理大规模问题时的局限性。 降阶与模型简化： 面对大型系统中过多的状态变量和复杂的动力学，本书详细介绍了各种降阶技术。这包括但不限于： 模态截断（Modal Truncation）： 通过识别和保留对系统响应影响最大的系统模态（特征值和特征向量），从而减少模型的维度。 平衡实现（Balanced Realization）： 一种基于输入-输出行为的降阶方法，旨在保留对系统增益影响最大的状态。 Hankel近似（Hankel Approximation）： 利用Hankel奇异值分解来确定对系统响应贡献最小的状态，进而进行截断。 多速率系统建模： 针对不同部分以不同速度运行的系统，如混合信号系统，提供建模方法。 分布参数系统（Distributed Parameter Systems - DPS）： 许多大型系统，如流体动力学、弹性体和热传导等，其状态变量分布在连续的空间域中。本书将介绍如何对这些分布参数系统进行建模，通常涉及偏微分方程（PDEs）。它还会探讨如何将PDEs转化为常微分方程（ODEs）或代数方程的离散化表示，以便于分析和控制。 多智能体系统（Multi-Agent Systems - MAS）与分布式控制： 随着自主性和分布式决策的兴起，多智能体系统已成为大型系统建模研究的重要方向。本书将探讨如何为由多个独立实体（智能体）组成的系统建模，这些智能体通过局部交互和通信来影响整体行为。重点将放在分布式控制策略的开发，例如： 一致性控制（Consensus Control）： 使所有智能体能够就某个值达成一致。 编队控制（Formation Control）： 使智能体能够按照预定的几何形状运动。 协同控制（Cooperative Control）： 智能体之间协作以完成共同目标。 网络化控制系统（Networked Control Systems - NCS）： 在现代工业和交通系统中，传感器、执行器和控制器之间通常通过通信网络进行连接。本书将分析网络化控制系统的独特挑战，包括： 延迟（Delay）： 数据传输中的时间延迟对系统稳定性和性能的影响。 丢包（Packet Loss）： 数据在传输过程中丢失的现象及其对控制的影响。 量化（Quantization）： 传感器测量值被数字化表示时引入的误差。 调度（Scheduling）： 如何有效地分配通信资源以确保关键信息的及时传输。 优化与鲁棒性： 大型系统的性能优化是其应用的关键。本书将介绍各种优化技术，包括模型预测控制（MPC）在大型系统中的应用，以及如何设计鲁棒控制器，以应对模型不确定性、外部扰动和系统故障，确保系统在各种条件下都能保持稳定和高性能。 仿真与验证： 模型的有效性最终需要通过仿真来验证。本书将讨论大型系统仿真中的挑战，例如计算效率和精度问题，并介绍相关的数值方法和软件工具。 应用领域： 《大型系统建模》的书籍内容将覆盖广泛的应用领域，包括但不限于： 航空航天： 飞机姿态控制、卫星星座编队飞行。 能源系统： 电力网络的稳定与优化、智能电网的建模与控制。 交通系统： 智能交通流量管理、自动驾驶车队协同。 机器人学： 多机器人协调、大规模机器人集群控制。 生物医学： 疾病传播模型、人体生理系统建模。 环境科学： 气候模型、污染扩散模拟。 金融系统： 市场行为建模、风险管理。 通过深入研究这些建模技术和理论，读者将能够有效地理解和控制复杂的大型系统，从而在工程、科学和经济等各个领域做出更明智的设计决策和管理策略。本书为工程师、研究人员和学生提供了一个宝贵的资源，帮助他们驾驭和解决当今世界面临的日益严峻的复杂性问题。

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