师资队伍
教师队伍
周 彤

教授

工业智能与系统研究所

电话: 010-62797430 Fax: 010-62786911
地点:北京清华大学自动化系


学术兼职


2008年1月-2013年12月 在 IEEE Transactions on Automatic Control 担任编委 (Associate Editor)

2008年12月-至今 在Automatica担任编委 (Associate Editor)

2010年1月-至今 在国际自动控制联合会 (International Federation of Automatic Control) 鲁棒控制技术委员会 (IFAC Technical Committee 2.5 on Robust Control) 担任委员


研究领域


[1] 多维系统极限性能分析与综合

随着计算机技术的发展,控制系统的复杂程度和信号处理算法的功能日益提高.目前的很多控制系统和信号处理方法仅从时间尺度进行性能分析和综合.它们已难于满足目前新型信号处理技术和控制技术的要求.系统的空间分布特性以及决策的阶层性都已成为影响系统性能的重要因素.对于这类系统,一个有趣的问题是在子系统可利用信息受限和存在严重失真时,系统整体所能达到的极限性能.本研究主要探讨为实现分布式控制、滤波和预测所需要解决的模型构建、系统性能分析和综合等问题。

[2] 基因调控的网络模型构建及干预机理研究

在分子生物学研究中,一个有趣的课题是探明遗传与变异的基本规律。其结果对人类疾病预防、药物开发等具有指导意义。随着人类基因组测序工作的完成,基因及由其编码的蛋白质的功能与活性的阐明成为目前科学界公认的具有挑战性的课题。这主要起因于单个细胞在完成特定的生物学功能时,可能涉及到其内部数以千亿计的蛋白质的相互作用。该生物学现象在给传统的基于还原论的研究方法带来困难的同时,也为从事系统与控制的研究人员带来了机遇。本研究主要从动态网络和系统的角度出发,结合分子生物学中机理研究和实验技术的进步,利用多维空间分布系统、模型集辨识理论和鲁棒控制理论等的基本思想和方法,探讨基因转录调控网络的构成、动力学参数估计及外部干预强度和位置对细胞生物学功能的影响。

[3] 鲁棒控制理论及工程应用

鲁棒性是对自动控制系统最基本的要求之一.具体而言,在控制器设计中,应该允许控制对象模型有一定的误差.其中包括参数扰动和未建模动态.我们曾成功地将鲁棒控制理论应用于弹性梁磁悬浮系统.目前正在针对高温超导磁悬浮系统和超高速磁悬浮电机进行鲁棒控制方法及其动态特性分析等方面的研究,并已实现了单轴和四轴高温超导磁悬浮系统的稳定悬浮 (与本校物理系应用超导研究中心等单位合作)。

[4] 系统辨识理论及工程应用

模型是现代控制理论中设计控制器的基础.有关调查显示,在工程实践中,用于控制对象建模的时间在控制系统综合中一般占用总时间的80%左右.在这一领域,我们目前主要开展模型集(由名义模型及其误差限描述)辨识与检验方面的研究,并取得了一系列为国际同行所认可的理论结果.结合磁悬浮系统,我们期望在理论和工程应用两个方面都取得为国际同行注目的结果。

[5] 网络化系统基本特性分析与结构辨识

随着对系统性能要求的提高和通信、计算等领域的技术发展,系统结构日趋复杂、规模日趋庞大。同时,在大数据分析、人工智能等领域,复杂任务驱使了众多大规模人工网络的构造。另外,网络安全、从分子水平理解复杂疾病的形成机理并开发相应的治疗方案等实际问题,也对大规模动态系统特性分析和综合提出了新需求。与传统的多输入多输出系统不同,这类系统的分析与综合需要考虑一些新要素,如算法可扩展性、执行机构/传感器的配置、数据信息量、通讯失效和/或延迟、恶意攻击/信息提取等。同时,子系统间直接作用的估计也是一个非常重要的课题。本研究结合电力系统、基因调控网络、人工智能等领域的实际问题,探讨大规模网络化动态系统的可控性、可观测性等基本问题,以及因果关系辨识、分布式状态估计等大数据分析、复杂系统解读中的重要课题。




研究概况


[1] 含随机连接的网络化系统基本特性分析 (国家自然科学基金(重点项目)),2018年01月至 2022年12月

[2] 大规模空间连接系统分布式鲁棒状态估计(国家自然科学基金(面上项目)),2015年01月至 2019年12月

[3] 一类多维空间分布系统的鲁棒控制与建模基础问题研究 国家自然科学基金(国家杰出青年基金) 2006年1月—2010年12月

[4] 基于动态网络鲁棒主元分析的酵母基因调控规律研究 (与李梢副教授、赵千川教授合作) 清华大学信息科学与技术学院基础研究基金 2006年6月-2008年5月

[5] 随机传递函数阵样本的产生及其在鲁棒控制系统综合中的应用 国家自然科学基金 2006年1月—2008年12月

[6] 高温超导(线材)磁悬浮系统动态特性的闭环辨识 教育部高等学校博士学科点专项科研基金 2006年1月-2008年12月

[7] Bi 系高温超导线材的实用化及其大规模生产技术的开发 科技部 863 计划 与本校物理系应用超导研究中心等单位的联合研究 2003年11月至2006年10月

[8] 多模态多自由度大型结构电磁轴承控制研究 清华大学基础研究基金 与本校核研院的合作研究 2003年11月至2006年10月

[9] 基于T-S模型的突变系统鲁棒状态估计算法研究及在高温超导磁悬浮系统中的应用 教育部跨世纪优秀人才培养计划 2003年1月至2005年12月

[10] 高温超导线材磁悬浮实验系统的鲁棒状态估计与控制 清华大学基础研究基金 2002年11月至2004年10月

[11] 基于闭环实验数据的模型集辨识与检验 教育部优秀青年教师支持计划 2002年1月至2004年12月

[12] 鲁棒控制建模中几个关键问题的研究 国家自然科学基金 2002年1月至2002年12月

[13] 模型集的降阶及概率分布特性 清华大学信息学院基础创新研究基金 2000年1月至2002年12月

[14] 建模与鲁棒控制系统综合的相关性研究 清华大学骨干人才支持计划 1999年12月至2001年12月

[15] 高信赖性を有するモデル集合の同定理论にかんする研究 日本国文部省科研补助金 1998年4月至2000年3月

[16] 鲁棒控制的实验研究 国家博士后科学研究基金 1995年4月至1997年3月

[17] 鲁棒控制建模问题及其应用软件的开发 国家自然科学基金 1995年1月至1996年12月

[18] 模型集辨识的几个基础问题 留学回国人员启动基金 1995年1月至1996年12月


奖励与荣誉


2020中国自动化学会自然科学奖一等奖 (项目名称:大规模网络化系统基本特性分析与分布式鲁棒状态估计 (独立获奖人))

2018年当选 IEEE Fellow (控制系统协会推荐)

2019年当选中国自动化学会会士

2007年获得IEEE Transactions on Signal Processing 编委会颁发的 Appreciated Reviewer

2004年 获得国际自动控制联合会 (IFAC) 学术期刊 Automatica 编委会 颁发的 杰出评阅人

2003年 获得教育部颁发的 教育部提名国家科学技术奖自然科学奖 (获奖题目: 模型集辨识及其在控制系统综合中的应用) 一等奖 (第一获奖人)



学术成果


专著

1. T.Zhou, Y.You and T.Li: Estimation and Control of Large Scale Networked Systems, Elseriver, 2018.

2. 周彤,潘文卿(译著),稳健性,机械工业出版社 (诺贝尔经济学奖经典文库),2016年.(L.P.Hasen and T.J.Sargent, Robustness, Princeton University, 2008.)

3. 周彤. 面向控制的系统辨识导论. 清华大学出版社,2004.

主要论著

1.    T.Zhou: Regularity/Controllability/Observability of an NDS with Descriptor Form Subsystems and Generalized LFTs, Automatica, Vol.121, 109153, 2020.

2.    T.Zhou and Y.Y.Zhou: Affine Dependence of Network Observability/Controllability on Its Subsystem Parameters and Connections, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, DOI: 0.1109/TSMC.2020.3030765, 2020.

3.    T.Zhou: Regularity/Controllability/Observability of an NDS with descriptor form subsystems and generalized LFTs, Automatica, accepted as a regular paper, 2020.

4.    Y.Zhang and T.Zhou: Structural controllability of a networked dynamic system with LFT parametrized subsystems, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.64, No.12, pp.4920-4935, 2019.

5.    Y.Zhang and T.Zhou, Minimal structural perturbations for controllability of a networked system: Complexities and approximations, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol.29, No.12, pp.4191-4208, 2019.

6.    T.Zhou: Minimal inputs/outputs for subsystems in a networked system, Automatica, Vol.94, pp.161-169, 2018.

7.    T.Zhou: Minimal inputs/outputs for a networked system, IEEE Control Systems Letters, Vol.1, No.2, pp.298-303,2017.

8.    Y.Zhang and T.Zhou: Controllability analysis for a networked dynamic system with autonomous subsystems, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.62, No.7, pp.3408-3415,2017.

9.    T.Zhou and Y.Zhang: On the stability and robust stability of networked dynamic systems, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.61, No.6, pp.1595-1600, 2016.

10.   T.Zhou: Asymptotic behavior of recursive state estimations with intermittent measurements, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.61, No.2, pp.400-415, 2016.

11.   T.Zhou: Robust recursive state estimation with random measurement droppings, IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.61, No.1, pp.156-171, 2016.

12.   T.Zhou: On the controllability and observability of networked dynamic systems, Automatica, Vol.52, No.1, pp.63-75, 2015.

13.   J.Xiong and T.Zhou: Structure identification for gene regulatory networks via linearization and robust state estimation, Automatica, Vol.50, No.11, pp.2765-2776, 2014.

14.   T.Zhou: Coordinated one-step optimal distributed state prediction for a networked dynamical system, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 58, No. 11, pp.2756-2771, 2013.

15.   T.Zhou: Generalized positiveness of spatially interconnected systems over quadratically constrained frequency domains, Systems & Control Letters, Vol.61, pp.1187-1193, 2012.

16.   W.X.Zhao and T.Zhou: Weighted least squares based recursive parametric identification for the submodels of a PWARX system, Automatica, Vol.48, pp.1190-1198, 2012.

17.   T.Zhou: On nonsingularity verification of uncertain matrices over a quadratically constrained set, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.56, No.9, pp.2206-2212, 2011.

18.   T.Zhou and H.Y.Liang, On asymptotic behaviors of a sensitivity penalization based robust state estimator, Systems & Control Letters, Vol.60, No.3, pp.174-180, 2011.

19.   T.Zhou and Y.L.Wang, Causal relationship inference for a large-scale cellular network, Bioinformatics, Vol.26, No.16, pp 2020-2028, 2010.

20.   T.Zhou, On robust stability of uncertain systems with multiple time-delays, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol.20, pp.1692–1705, 2010.

21.   T.Zhou, Sensitivity penalization based robust state estimation for uncertain linear systems , IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.55, No.4, pp.1018-1024, 2010.

22.   T.Zhou, On the convergence and stability of a robust state estimator, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.55, No.3, pp.708-714, 2010.

23.   T.Zhou, Further results on the boundedness of multidimensional systems, Systems & Control Letters, Vol.58,pp.818-825, 2009.

24.   T. Zhou, On the stability of spatially distributed systems, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.53, No.10, pp.2385-2391, 2008.

25.   T.Zhou, Boundedness of multidimensional filters over a prescribed frequency domain, IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.56, No.11, pp.5487-5499, 2008.

26.   T.Zhou and H.W.Xing (硕士研究生). Controller Design and Test Results for a Four Axis HTS Coil Based Maglev System. Physica C: Super-conductivity and its applicationsVol.454, No.1-2, pp.20-26 2007

27.   T.Zhou and C.Feng (硕士研究生). On control system design using random samples of contractive block Toeplitz matrices. International Journal of ControlVol.80, No.4, pp.624-635 2007

28.   T.Zhou and C.Feng (硕士研究生). Uniform sample generations from contractive block Toeplitz matrices. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.51,No.9,pp.1559-15652006

29.   T.Zhou. Stability and stability margin for a two-dimensional system. IEEE Transactions on Signal ProcessingVol.54, No.9,pp.3483-34882006

30.   T.Zhou. Frequency response estimation for NCFs of an MIMO plant from closed-loop time-domain experimental data. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.51, No.1, pp. 38-512006

31.   C.Gu,M.L.Liu,H.W.Xing(硕士研究生),T.Zhou,W.S.Yin,J.Zong and Z.H.Han. Design, construction and performance of an EMS-based HTS Maglev vehicle. Physica C: Superconductivity and Its ApplicationsVol.423, No.1-2, pp.37-442005

32.   T.Zhou. Nonparametric estimation for normalised coprime factors of a MIMO system. AutomaticaVol.41, No.4, pp.655-6622005

33.   T.Zhou. Comments on “Covariance Shaping Least-Squares Estimation”. IEEE Transactions on Signal ProcessingVol.52, No.10, pp.2938-2939 2004

34.   T.Zhou and H.W.Xing(硕士研究生). Identification of normalized coprime factors through constrained curve fitting. Automatica2004, Vol.40, No.10, pp.1591-16012004

35.   T.Zhou . On the computation and statistical properties of the MLE for the frequency response of NCFs.. International Journal of ControlVol.76, No.10, pp.1547-15592003

36.   T.Zhou. On the reproduction of closed-loop experimental data by an LFT perturbed model set. International Journal of ControlVol.76, No.6, pp.581-5902003

37.   T.Zhou. Correction to “Quality evaluation for a coprime factor perturbed model set based on frequency domain data”. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.47, No.1, pp.202-2022002

38.   T.Zhou, L.Wang and Z.S.Sun. Model set validation under a stochastic framework. AutomaticaVol.38, No.9, pp.1449-14612002

39.   T.Zhou. Frequency response estimation for normalised coprime factors. International Journal of ControlVol.74, pp.315-3282001

40.   T.Zhou. Quality evaluation for a coprime factor perturbed model set based on frequency domain data. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.46, No.6, pp.920-9272001

41.   T.Zhou. On the consistency between a LFT described model set and frequency domain data. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.46, No.12, pp.2001-20072001

42.   T.Zhou. Unfalsified model parametrization based on frequency domain noise information. AutomaticaVol.36, pp.685-696 2000

43.   T.Zhou. Unfalsified probability estimation for a model set based on frequency domain data. International Journal of ControlVol.73, pp.391-4062000

44.   T.Zhou. Estimation of 1/f signals on the basis of curve fitting. IEEE Transactions on Signal ProcessingVol.48, pp.617–628 2000

45.   T.Zhou. A parametrization of all the unfalsified plant models for MIMO systems.. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.43, pp.18-301998

46.   T.Zhou, H.G.Dotsch and P.M.J.Van den Hof. Model set determination and its application to the control of compact disc players. European Journal of ControlVol.4, No.2, pp.99-1151998

47.   T.Zhou. Model uncertainty in frequency response based system identification. Systems & Control LettersVol.32,pp.121-1331997

48.   T.Zhou. Unfalsified plant model parametrization from closed loop experiment data. AutomaticaVol.33, pp.805-8201997

49.   T.Zhou and H.Kimura. Structure of model uncertainty for a weakly corrupted plant. IEEE Transactions on Automatic ControlVol.40, pp.639-6551995

50.   T.Zhou and H.Kimura. Robust control of the Sydney benchmark problem with intermittent adaptation. AutomaticaVol.30, No.4, pp.629-6321994

51.   T.Zhou and H.Kimura. Simultaneous identification of nominal model, parametric uncertainty and unstructured uncertainty for robust control. AutomaticaVol.30, pp.391-4021994

52.   T.Zhou and H.Kimura. Time domain identification for robust control. Systems & Control LettersVol.20, pp.167-1781993

53.   T.Zhou, M.Fujita and F.Matsumura. Robust control of a two-axis, magnetic suspension, flexible-beam system based on H-infinity optimization theory. International Journal of Robust and Nolinear ControlVol.2, No.3, pp.165-1821992