复杂流体网络分析与控制

本书主要介绍复杂流体网络的分析与控制的方法，并应用于矿井通风系统、血液循环系统等实际复杂流体网络系统中。其中，流体网络建模建立了多执行机构复杂流体网络的非线性全阶模型和降阶模型；控制器设计建立了基于反馈线性化的全分支控制器和连支控制器设计；基于矿井通风系统建立了流体网络优化与控制一体化设计；基于血液循环系统分别验证了流体网络病变分析与控制治疗研究。本书基本上建立了流体网络建模、分析与控制的理论知识体系。

第1章 绪论 1
1.1 流体网络概述 1
1.2 流体网络分析与控制的应用背景 2
1.3 流体网络的研究现状 3
1.3.1 流体网络分析 4
1.3.2 流体网络控制 7
1.3.3 流体网络优化 10
1.3.4 血液循环流体网络分析与控制 11
1.4 本书的内容摘要及章节安排 15
第2章 流体网络非线性控制建模 18
2.1 流体网络分支动力学分析 18
2.1.1 连续方程 19
2.1.2 运动方程 19
2.2 基于电路图论的流体网络动力学分析 22
2.3 基于电路图论的流体网络动力学分析 25
2.4 流体网络的降阶模型 29
2.5 本章小结 31

第3章 流体网络非线性控制器设计 32
3.1 基于全阶模型的全分支控制器设计 32
3.2 基于降阶模型的连支控制器设计 34
3.3 流体网络非线性控制器仿真 36
3.3.1 基于全阶模型的全分支控制器仿真 38
3.3.2 基于降阶模型的连支控制器仿真 42
3.4 输入受限下反馈线性化控制器设计 45
3.4.1 基于执行机构分配的反馈线性化 45
3.4.2 无可行解存在的近似反馈线性化 48
3.4.3 非线性控制跟踪仿真 48
3.5 本章小结 53
第4章 流体网络优化与控制一体化设计 54
4.1 引言 54
4.2 流体网络优化建模 55
4.3 和声搜索优化算法 56
4.3.1 和声搜索算法步骤 57
4.3.2 改进的和声搜索算法 61
4.4 矿井通风流体网络优化实例 62
4.4.1 单风机网络优化 62
4.4.2 多风机网络优化 64
4.4.3 改进的和声搜索优化结果 67
4.5 流体网络优化与控制一体化设计 67
4.6 本章小结 68
第5章 血液循环网络建模与平均法分析 69
5.1 引言 69
5.2 血液循环系统流体网络分析 70
5.3 周期性受迫血液循环流体网络建模与分析 71
5.3.1 引例 71
5.3.2 基于电路图论的血液循环流体网络分析 73
5.3.3 血液循环流体网络建模与平均法分析 75
5.3.4 两分支流体网络分析 80
5.3.5 四分支流体网络分析 85
5.4 脑循环Willis环流体网络平均法求解与病变分析 89
5.4.1 脑循环Willis环网络分析 90
5.4.2 基于平均法的Willis环网络分析 92
5.4.3 正常人Willis分析 98
5.4.4 脑梗塞Willis环病变分析 101
5.4.5 椎动脉狭窄Willis环病变分析 105
5.5 本章小结 109
第6章 Willis环非线性建模与病变控制 110
6.1 引言 110
6.2 Willis环网络建模与控制仿真 110
6.2.1 Willis环网络建模与控制器设计 110
6.2.2 Willis环全分支控制器仿真 114
6.2.3 Willis环连支控制器仿真 117
6.2.4 Willis环跟踪仿真 120
6.2.5 Willis环病变控制与治疗 123
6.3 Willis环病变仿真验证 124
6.3.1 脑梗塞病变仿真验证 124
6.3.2 椎动脉狭窄病变仿真验证 127
6.4 控制器的实现形式――治疗方法与手段 130
6.5 本章小结 133
参考文献 134