前言

隨著通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，工程領(lǐng)域內(nèi)廣泛存在的一類由空間上分布且相互關(guān)聯(lián)耦合的子系統(tǒng)組成的分布式系統(tǒng)（如大型石化、冶金過程，城市給排水、電力系統(tǒng)等）的控制方式正在由集中式向網(wǎng)絡(luò)化的分布式控制方式轉(zhuǎn)變。分布式預(yù)測控制兼具分布式控制結(jié)構(gòu)容錯性高、結(jié)構(gòu)靈活性強(qiáng)和預(yù)測控制優(yōu)化性能好、抑制干擾、顯示處理約束的優(yōu)點(diǎn)，已成為網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)的主流優(yōu)化控制方法。因此，從促進(jìn)科學(xué)實(shí)踐、培養(yǎng)人才方面出發(fā)，有必要撰寫一部關(guān)于分布式系統(tǒng)預(yù)測控制的專著。

本書主要內(nèi)容來源于作者多年來關(guān)于網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)預(yù)測控制狀態(tài)估計、協(xié)調(diào)策略、系統(tǒng)綜合等分布式系統(tǒng)預(yù)測控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要問題的系統(tǒng)性研究成果的歸納與總結(jié)。國際上分布式預(yù)測控制基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的論文自2002年開始出現(xiàn)并逐漸豐富，2012年后呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。很多文章發(fā)表在IEEE TAC、IFAC會刊等主流控制期刊上。分布式預(yù)測控制的優(yōu)點(diǎn)使其在應(yīng)用方面擴(kuò)展到了流程工業(yè)、電力系統(tǒng)、冶金行業(yè)等多個領(lǐng)域、正處于方興未艾的階段，系統(tǒng)地介紹網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)預(yù)測控制的書籍將對促進(jìn)我國控制理論研究和工業(yè)應(yīng)用都具有重要意義。

分布式系統(tǒng)預(yù)測控制是在2001年由本書第一作者李少遠(yuǎn)和席裕庚教授與卡耐基梅隆大學(xué)Krough教授同一時間在ACC會議上明確提出的。自此本書作者一直從事分布式預(yù)測控制的研究工作，曾出版英文專著《Distributed Model Predictive Control for Plant-Wide Systems》（John Wiley & Son出版社），該書主要針對工業(yè)過程的全流程優(yōu)化展開，而本書主要針對網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)如何設(shè)計預(yù)測控制的估計器、控制器、協(xié)調(diào)策略等方面展開。本書將是國內(nèi)第一本系統(tǒng)介紹分布式系統(tǒng)預(yù)測控制方面的書籍。

本書第1章介紹了網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀；第2～4章針對網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)隨機(jī)丟包、延時等問題，介紹了網(wǎng)絡(luò)化滾動時域狀態(tài)估計，網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測控制的設(shè)計與分析以及以保證狀態(tài)估計性能的滾動時域調(diào)度策略；第5～7章主要以如何提高系統(tǒng)全局性能的協(xié)調(diào)策略為主線，介紹了作者提出的典型的基于Nash優(yōu)化、局部性能指標(biāo)、全局性能指標(biāo)、作用域優(yōu)化的分布式預(yù)測控制設(shè)計方法和系統(tǒng)綜合；第8章介紹了網(wǎng)絡(luò)化分布式系統(tǒng)預(yù)測控制在冶金過程中的典型應(yīng)用實(shí)例。

本書主要面向?qū)︻A(yù)測控制、網(wǎng)絡(luò)控制、信息物理系統(tǒng)等方向感興趣的學(xué)者和從事該方面工作的研究人員、本科以上學(xué)生，以及從事流程工業(yè)、電力、冶金等行業(yè)的控制工程師，可以使讀者系統(tǒng)了解分布式系統(tǒng)預(yù)測控制的基本原理、算法、理論和應(yīng)用技術(shù)，為科研和工程技術(shù)人員從事深入的理論研究、開展高水平的工業(yè)應(yīng)用和推廣提供有益的參考。

本書得到了國家自然科學(xué)基金委重大項目（61590924）、杰出青年科學(xué)基金（60825302）及重點(diǎn)和面上基金（61233004、61833012、61673273）等項目的資助。本書出版之時，作者要特別感謝國家自然科學(xué)基金委員會長期以來的資助，同時也要感謝國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的同行們，正是與他們的有益交流，使作者對分布式系統(tǒng)預(yù)測控制的理解不斷深入，并獲得啟發(fā)。

由于作者水平有限，書中疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

著　者