周彤(清華大學自動化系教授)

2006年度國家傑出青年科學基金獲得者

基本介紹

• 主要成就：2006年度國家傑出青年科學基金獲得者

個人簡介

周 彤 教授

自動化系學術委員會主席

控制理論與技術研究所

學術兼職

2008年1月至今在IEEE Transactions on Automatic Control 擔任編委 (Associate Editor)

2008年12月至2011年11月 在 Automatica 擔任 編委 (Associate Editor)

研究領域

科研方向

[1] 多維系統極限性能分析與綜合

隨著計算機技術的發展,控制系統的複雜程度和信號處理算法的功能日益提高.目前的很多控制系統和信號處理方法僅從時間尺度進行性能分析和綜合.它們已難於滿足目前新型信號處理技術和控制技術的要求.系統的空間分布特性以及決策的階層性都已成為影響系統性能的重要因素.對於這類系統,一個有趣的問題是在子系統可利用信息受限和存在嚴重失真時,系統整體所能達到的極限性能.本研究主要探討為實現分散式控制、濾波和預測所需要解決的模型構建、系統性能分析和綜合等問題。

[2] 基因調控的網路模型構建及干預機理研究

在分子生物學研究中，一個有趣的課題是探明遺傳與變異的基本規律。其結果對人類疾病預防、藥物開發等具有指導意義。隨著人類基因組測序工作的完成，基因及由其編碼的蛋白質的功能與活性的闡明成為目前科學界公認的具有挑戰性的課題。這主要起因於單個細胞在完成特定的生物學功能時，可能涉及到其內部數以千億計的蛋白質的相互作用。該生物學現象在給傳統的基於還原論的研究方法帶來困難的同時，也為從事系統與控制的研究人員帶來了機遇。本研究主要從動態網路和系統的角度出發，結合分子生物學中機理研究和實驗技術的進步，利用多維空間分布系統、模型集辨識理論和魯棒控制理論等的基本思想和方法，探討基因轉錄調控網路的構成、動力學參數估計及外部干預強度和位置對細胞生物學功能的影響。

[3] 魯棒控制理論及工程套用

魯棒性是對自動控制系統最基本的要求之一.具體而言,在控制器設計中,應該允許控制對象模型有一定的誤差.其中包括參數擾動和未建模動態.我們曾成功地將魯棒控制理論套用於彈性梁磁懸浮系統.目前正在針對高溫超導磁懸浮系統和超高速磁懸浮電機進行魯棒控制方法及其動態特性分析等方面的研究,並已實現了單軸和四軸高溫超導磁懸浮系統的穩定懸浮 （與本校物理系套用超導研究中心等單位合作）。

[4] 系統辨識理論及工程套用

模型是現代控制理論中設計控制器的基礎.有關調查顯示,在工程實踐中,用於控制對象建模的時間在控制系統綜合中一般占用總時間的80%左右.在這一領域,我們目前主要開展模型集(由名義模型及其誤差限描述)辨識與檢驗方面的研究,並取得了一系列為國際同行所認可的理論結果.結合磁懸浮系統,我們期望在理論和工程套用兩個方面都取得為國際同行注目的結果。

研究概況

科研項目

[1] 一類多維空間分布系統的魯棒控制與建模基礎問題研究 國家自然科學基金(國家傑出青年基金) 2006年1月—2010年12月

[2] 基於動態網路魯棒主元分析的酵母基因調控規律研究 （與李梢副教授、趙千川教授合作） 清華大學信息科學與技術學院基礎研究基金 2006年6月-2008年5月

[3] 隨機傳遞函式陣樣本的產生及其在魯棒控制系統綜合中的套用 國家自然科學基金 2006年1月—2008年12月

[4] 高溫超導（線材）磁懸浮系統動態特性的閉環辨識 教育部高等學校博士學科點專項科研基金 2006年1月-2008年12月

[5] Bi 系高溫超導線材的實用化及其大規模生產技術的開發 科技部 863 計畫 與本校物理系套用超導研究中心等單位的聯合研究 2003年11月至2006年10月

[6] 多模態多自由度大型結構電磁軸承控制研究 清華大學基礎研究基金 與本校核研院的合作研究 2003年11月至2006年10月

[7] 基於T-S模型的突變系統魯棒狀態估計算法研究及在高溫超導磁懸浮系統中的套用 教育部跨世紀優秀人才培養計畫 2003年1月至2005年12月

[8] 高溫超導線材磁懸浮實驗系統的魯棒狀態估計與控制 清華大學基礎研究基金 2002年11月至2004年10月

[9] 基於閉環實驗數據的模型集辨識與檢驗 教育部優秀青年教師支持計畫 2002年1月至2004年12月

[10] 魯棒控制建模中幾個關鍵問題的研究 國家自然科學基金 2002年1月至2002年12月

[11] 模型集的降階及機率分布特性 清華大學信息學院基礎創新研究基金 2000年1月至2002年12月

[12] 建模與魯棒控制系統綜合的相關性研究 清華大學骨幹人才支持計畫 1999年12月至2001年12月

[13] 高信賴性を有するモデル集合の同定理論にかんする研究 日本國文部省科研補助金 1998年4月至2000年3月

[14] 魯棒控制的實驗研究 國家博士後科學研究基金 1995年4月至1997年3月

[15] 魯棒控制建模問題及其套用軟體的開發 國家自然科學基金 1995年1月至1996年12月

[16] 模型集辨識的幾個基礎問題 留學回國人員啟動基金 1995年1月至1996年12月

獎勵與榮譽

2007年 獲得IEEE Transactions on Signal Processing 編委會頒發的 Appreciated Reviewer

2004年 獲得國際自動控制聯合會 (IFAC) 學術期刊 Automatica 編委會 頒發的 傑出評閱人

2003年 獲得教育部頒發的 教育部提名國家科學技術獎自然科學獎 (獲獎題目: 模型集辨識及其在控制系統綜合中的套用) 一等獎 (第一獲獎人)

學術成果

周彤. 面向控制的系統辨識導論. 清華大學出版社，2004