Wassim Michael Haddad

Wassim M. Haddad
Född	( 1961-07-14 ) 14 juli 1961 Aten , Grekland
Nationalitet	Libanesisk -grekisk-amerikansk amerikansk medborgare
Alma mater	Florida Institute of Technology
Utmärkelser	Presidentens fakultetsstipendiat; Akademin för icke-linjära vetenskaper; IEEE Fellow ; AIAA Associate Fellow
Vetenskaplig karriär
Fält	Flygteknik ; Matematik ; Dynamiska system ; Kontrollteori
institutioner	Florida Institute of Technology ; Georgia Institute of Technology
Doktorand rådgivare	Dennis S. Bernstein

Wassim Michael Haddad (född 14 juli 1961) är en libanesisk-grekisk-amerikansk tillämpad matematiker, vetenskapsman och ingenjör, med forskningsspecialisering inom områdena dynamiska system och kontroll . Hans forskning har lett till grundläggande genombrott inom tillämpad matematik , termodynamik , stabilitetsteori , robust kontroll , dynamisk systemteori och neurovetenskap . Professor Haddad är medlem av fakulteten vid School of Aerospace Engineering vid Georgia Institute of Technology , där han har rang som professor och ordförande för flygmekanik och kontrolldisciplin. Dr. Haddad är medlem av Academy of Nolinar Sciences för erkännande av viktiga bidrag till områdena olinjär stabilitetsteori, olinjära dynamiska system och olinjär kontroll och en IEEE Fellow för bidrag till robusta, olinjära och hybrida styrsystem.

Biografi

tidigt liv och utbildning

Haddad föddes i Aten , Grekland , av en grekisk mor och libanesisk far. Han gick en privat brittisk gymnasieskola för sin tidiga utbildning och American Community Schools i Aten respektive Beirut för sin gymnasieutbildning. Efter att ha avslutat sin gymnasieskola, där han undervisades i grekiska, franska, filosofi och grundläggande vetenskap och matematik, gick han 1979 in på Mechanical and Aerospace Engineering Department vid Florida Institute of Technology i Melbourne, Florida. Haddad fick BS, MS och Ph.D. examina i maskinteknik från Florida Tech 1983, 1984 respektive 1987, med specialisering på dynamiska system och styrning . Hans doktorandforskning koncentrerade sig på robust kontrolldesign med fast arkitektur med tillämpningar på stora flexibla rymdstrukturer och med Dennis S. Bernstein som hans doktorandrådgivare.

Akademisk karriär

Från 1987 till 1994 arbetade Haddad som konsult för Structural Controls Group i Government Aerospace Systems Division, Harris Corporation, Melbourne, Florida. 1988 började han på fakulteten för Mechanical and Aerospace Engineering Department vid Florida Institute of Technology, där han grundade och utvecklade Systems and Control Option inom forskarutbildningen och var avgörande för att stärka styrsystemaktiviteter inom Space Research Institute vid Florida Tech . Sedan 1994 har han varit medlem av fakulteten vid School of Aerospace Engineering vid Georgia Institute of Technology .

Presidentens fakultetsstipendiat

Som ett erkännande för sin "visade excellens och fortsatta löfte inom vetenskaplig och ingenjörsvetenskaplig forskning och i att lära kommande generationer av studenter att utöka och tillämpa mänsklig kunskap" tilldelades professor Haddad National Science Foundation Presidential Faculty Fellow Award 1993. Priset tilldelades av President Bill Clinton under en rosenträdgårdsceremoni i Vita huset för att uppmärksamma och stödja den vetenskapliga verksamheten för medlemmarna av "Nationens mest framstående vetenskaps- och ingenjörsfakultet".

Forskning

Dr. Haddads tvärvetenskapliga forskningsbidrag finns dokumenterade i över 550 arkivtidskrifter och konferenspublikationer och sju böcker inom områdena vetenskap, matematik, medicin och teknik. Hans forskning inom ickelinjär robust och adaptiv styrning , icke-linjär dynamisk systemteori , storskaliga system, hierarkisk icke-linjär kopplingskontroll, analys och styrning av icke-linjära impulsiva och hybridsystem , adaptiv och neuroadaptiv styrning, systemtermodynamik , termodynamisk modellering av mekaniska och rymdsystem, nätverkssystem, expertsystem , olinjär analys och kontroll för biologiska och fysiologiska system, aktiv kontroll för klinisk farmakologi och matematisk neurovetenskap har placerat honom som en av de framstående forskarna, utbildarna och teknikutvecklarna inom flyg-, el- och biomedicinska ingenjörssamhällen . Hans sekundära intressen inkluderar vetenskapens och matematikens historia, såväl som naturfilosofi .

Styrkonstruktion med fast struktur

I en serie artiklar med DS Bernstein och DC Hyland i mitten av 1980-talet i ämnet "optimal projection fixed-structure control", löste Haddad flera viktiga problem angående designen av reducerade ordningens optimalt robusta kompensatorer och estimatorer för multivariabla system. Haddads kontrollramverk med fast struktur ger möjlighet att samtidigt utföra flera designavvägningar för multivariabla system med avseende på konkurrerande begränsningar som sensorbrus, kontrollansträngning, styrorder, robusthet, störningsavvisning, medelkvadratfel, samplingsfrekvens och styrenhetsarkitektur . Detta tillvägagångssätt ger den teoretiska grunden för utformningen av "industristandard" styrenheter som helt omfattar klassiska designmål inom multivariabel styrteori. Detta arbete gav grunden för många forskare på 1990-talet för att ta itu med framsteg inom kontroll av fast ordning via linjära matrixinjämlikheter ( LMI).

Multiobjektiv styrkonstruktion med blandad norm

Haddads arbete med syntesproblemet med multiobjektiv styrenhet med blandade normer och specifikt problemet med blandade H ₂ / H _∞ -kontroller, var det första som korrekt och rigoröst behandlade designen av styrenheter med full och reducerad ordning för avvisning av störningar som samtidigt står för för smalbandiga och bredbandiga störningar utan onödig konservativitet. Haddads framstående publikationer om kontrollproblemet med blandade normer skapade ett extremt aktivt forskningsområde, med många artiklar skrivna av olika forskargrupper runt om i världen som drog mycket på detta grundläggande arbete.

Robust styrning för system med strukturerad osäkerhet

Detta arbete var det första att på ett tillfredsställande sätt ta itu med det då öppna problemet med robusta stabilitets- och prestandaproblem för konstant reell parameterosäkerhet i litteraturen via parameterberoende Lyapunov-funktioner. Arbetet gav en grundläggande generalisering av blandad-μ-analys och syntes i termer av Lyapunov-funktioner och Riccati-ekvationer . Denna förening mellan blandade μ- och parameterberoende Lyapunov-funktioner resulterade i nya maskiner för syntes av blandade μ-styrenheter genom att tillhandahålla grunden för en pålitlig, helautomatiserad μ-syntesprocedur samtidigt som man för första gången samtidigt fångar H ₂ -prestanda samtidigt som man undviker suboptimala multiplikator-kontroller iteration och kurvanpassningsprocedurer. Denna forskning har gett avancerade teoretiska genombrott som direkt stöder ingenjörspraktik.

Framdrivningskontroll för roterande stall och överspänning

Haddads arbete inom detta område koncentrerades till utvecklingen av avancerade olinjära, robusta metoder för störningsavvisningskontroll för olinjära system med applikationer för flödeskontroll förknippade med flygfarkoster. Specifikt utvecklade han ett optimalitetsbaserat olinjärt kontrollramverk för att syntetisera robusta globalt stabiliserande störningsavvisningskontroller för olinjära system med strukturerad olinjär parametrisk osäkerhet och osäkra exogena störningar. Hans resultat har tillämpats på förbränningssystem för att undertrycka effekterna av termoakustiska instabiliteter i gasturbinmotorer såväl som framdrivningssystem för att kontrollera den aerodynamiska instabiliteten hos roterande stopp och svallvågor i jetmotorer. Denna forskning har visat konkreta förbättringar av kompressionssystems prestanda, robusthet, tillförlitlighet och underhållsbarhet i mycket synliga från USA:s försvarsdepartement under stöd av National Science Foundation , AFOSR , ARO och NASA . Hans bok Hierarchical Nolinear Switching Control Design with Application to Propulsion Systems , London, Storbritannien: Springer-Verlag, 2000, på detta område tillhandahåller ett nytt och unikt hierarkiskt icke-linjärt omkopplingsstyrsystem för allmänna icke-linjära osäkra system som ger ett rigoröst alternativ för att få schemaläggningskontroll för system med flera driftsätt.

Termodynamik

Haddad's Thermodynamics: A Dynamical Systems Approach , Princeton, NJ: Princeton University Press, 2005, utvecklar en ny och unik systemteoretisk ram för termodynamik . Termodynamik är en av grunddisciplinerna inom fysik och ingenjörskonst , men dess grund har saknats stringens och klarhet, vilket mycket vältaligt påpekats av den amerikanske matematikern och naturfilosofen Clifford Truesdell . Under årens lopp har forskare från system- och kontrollgemenskapen erkänt behovet av att utveckla en solid grund för termodynamik. Haddads bok samlar ett brett utbud av idéer och verktyg för att konstruera ett kraftfullt ramverk för termodynamik. Han använder dissipativitetsteori , icke-standardiserade Lyapunov-idéer och positiv systemteori i sitt arbete. Hans ramverk fångar alla nyckelidéer inom termodynamiken , inklusive dess grundläggande lagar, vilket ger en harmonisering av klassisk termodynamik med klassisk mekanik . Verket är ett "tekniskt mästerverk" som förverkligar och utökar den typ av tillämpad analys som är kännetecknande för de dynamiska systemen och kontrollgemenskapen. I synnerhet ger Haddads utläggning koherens och klarhet till ett extremt viktigt klassiskt område inom vetenskap och ingenjörsvetenskap. Förlängningar av detta arbete redovisas i.

Impulsiva och hybrida dynamiska system

Haddads nyckelarbete med impulsiva och hybrida dynamiska system och kontroll inkluderar. Hans bok om Impulsive and Hybrid Dynamical Systems: Stability, Dissipativity, and Control , Princeton, NJ: Princeton University Press, 2006, ger en mycket detaljerad, allmän analys och syntesramverk för impulsiva och hybrida dynamiska system. I synnerhet utvecklar denna forskningsmonografi grundläggande resultat om stabilitet , dissipativitetsteori , energibaserad hybridkontroll , optimal kontroll , störningsavvisningskontroll och robust kontroll för icke-linjära impulsiva och hybriddynamiska system. Monografin är skriven ur en systemteoretisk synvinkel och ger ett grundläggande bidrag till matematisk systemteori och styrsystemteori. "Ingen bok i tryck har samma djup och bredd som den här boken."

Icke-linjära dynamiska system och styrning

Haddads forskning inom området om icke-linjär dynamisk systemteori lyfts fram i hans lärobok om icke-linjära dynamiska system och kontroll: A Lyapunov-Based Approach , Princeton, NJ: Princeton University Press, 2008. Detta 1000-sidiga "encyklopediska mästerverk" presenterar och utvecklar ett omfattande behandling av stabilitetsanalys och kontrolldesign av olinjära dynamiska system, med tonvikt på Lyapunov-baserade metoder . Ämnen inkluderar Lyapunov-stabilitetsteori , partiell stabilitet, Lagrange -stabilitet, boundedness, ultimate boundedness , input-to-state-stabilitet, input-out-stabilitet, finit-tidsstabilitet, semistabilitet, stabilitet av mängder, stabilitet för periodiska banor och stabilitetssatser via vektorer Lyapunov fungerar. Dessutom en fullständig och grundlig behandling av dissipativitetsteori, absolut stabilitetsteori, stabilitet i återkopplingssammankopplingar , optimal kontroll , backstepping-kontroll , störningsavvisningskontroll och robust styrning via fasta och parameterberoende Lyapunov-funktioner för icke-linjär kontinuerlig-tid och diskret- tidsdynamiska system ges också.

Icke-negativa och kompartmentära dynamiska system

Haddads avhandling om icke-negativa och kompartmentala dynamiska system , Princeton, NJ: Princeton University Press, 2010, presenterar ett komplett analys- och designramverk för modellering och återkopplingskontroll av icke-negativa och kompartmentära dynamiska system. Detta arbete är rigoröst teoretiskt till sin natur men ändå mycket praktiskt till sin genomslagskraft. Begreppen illustreras med exempel från biologi , kemi , ekologi , ekonomi , genetik , medicin , sociologi och ingenjörsvetenskap . Den här boken utvecklar ett enhetligt stabilitets- och dissipativitetsanalys- och kontrolldesignramverk för icke-negativa och kompartmentära dynamiska system för att främja förståelsen av dessa system samt för att avancera det senaste inom aktiv kontroll av icke-negativa och kompartmentsystem. Det har haft grundläggande konsekvenser inom många områden av intensivt intresse i dagens sammandragande värld, där medicin , ekonomi och sociologi i nära interagerande populationer blir viktigare, där epidemiologi och genetik är väsentliga för att förstå sjukdomsutbredning i fler och närmare interagerande grupper, och där teknik för kontrollsystem i realtid påverkar modern medicin genom robotkirurgi , elektrofysiologiska system ( pacemakers och automatiska implanterbara defibrillatorer ), livstöd ( ventilatorer , konstgjorda hjärtan) och bildstyrd terapi och kirurgi.

Stabilitet och kontroll av storskaliga system

I denna forskning har Haddad förverkligat ett mångårigt forskningstema genom sitt arbete med vektordissipativa systemmetoder till storskaliga icke-linjära dynamiska system. Detta arbete har bred tillämpning på storskaliga flygsystem , flygledningssystem , kraft- och energinätsystem, tillverknings- och bearbetningssystem , transportsystem , kommunikations- och informationsnätverk , integrativa biologiska system , biologiska neurala nätverk , biomolekylära och biokemiska system , nervsystem system , immunsystem , miljö- och ekologiska system , molekylära , kvant- och nanoskala system , partikel- och kemiska reaktionssystem och ekonomiska och finansiella system, för att bara nämna några exempel. Hans senaste bok inom detta område, Stability and Control of Large-Scale Dynamical Systems: A Vector Dissipative Systems Approach, Princeton, NJ: Princeton University Press, 2011, tar upp mycket sammankopplade och ömsesidigt beroende av komplexa dynamiska rymdsystem.

Styrning av multiagent nätverkssystem

I detta arbete har Haddad slagit samman systembiologi och systemtermodynamik med nätverkstekniksystem för att utveckla funktionella och robusta algoritmer för agentkoordinering och kontroll av autonoma multiagent flygsystem. I synnerhet när han letar efter autonoma svärmsystem som dyker upp i naturen för inspiration, har han utvecklat kontrollalgoritmer för att hantera agentinteraktioner, kooperativ och icke-samverkande kontroll, uppgiftstilldelningar och resursallokering för nätverkssystem med flera agenter. Detta arbete har haft en stor inverkan på kooperativ kontroll av obemannade luftfarkoster , autonoma undervattensfarkoster , distribuerade sensornätverk, luft- och marktransportsystem, svärmar av luft- och rymdfarkoster och kontroll av trafikstockningar i kommunikationsnätverk . Hans resultat utnyttjar grundläggande kopplingar mellan systemtermodynamik och informationsteori på "genialiska sätt" [ och har initierat stora genombrott i kontroll av nätverk och kontroll över nätverk.

Adaptiv och neuroadaptiv kontroll för klinisk farmakologi

Haddads arbete inom detta område har tagit itu med ett av de mest utmanande problemen inom klinisk farmakologi . I synnerhet har han utvecklat adaptiva och adaptiva styralgoritmer för neurala nätverk för automatiserad anestesi och akutsjukvård . Hans adaptiva kontrollalgoritmer anpassar sig till interpatient och intrapatients farmakokinetiska och farmakodynamiska variationer och har avsevärt förbättrat resultatet för läkemedelsadministration . Denna forskning inom aktiv kontroll av klinisk farmakologi har övergått till klinisk praxis och förbättrar medicinsk vård, hälsovård och tillförlitlighet för läkemedelsdoseringsutrustning, och har en verklig potential att minska sjukvårdskostnaderna. Haddads prestationer på detta område har varit mycket inflytelserika inom det biomedicinska ingenjörsområdet . Hans resultat inom klinisk farmakologi är dokumenterade i.

Böcker

• A. Leonessa, WM Haddad och V. Chellaboina, Hierarkisk icke-linjär kopplingskontrolldesign med tillämpning på framdrivningssystem . London, Storbritannien: Springer-Verlag, 2000.
• WM Haddad, V. Chellaboina och SG Nersesov, Thermodynamics: A Dynamical Systems Approach . Princeton, NJ: Princeton University Press, 2005.
• WM Haddad, V. Chellaboina och SG Nersesov, Impulsiva och hybrida dynamiska system: stabilitet, dissipativitet och kontroll . Princeton, NJ: Princeton University Press, 2006.
• WM Haddad och V. Chellaboina, Icke-linjära dynamiska system och kontroll: en Lyapunov-baserad metod . Princeton, NJ: Princeton University Press, 2008. Erratum
• WM Haddad, V. Chellaboina och Q. Hui, icke-negativa och kompartmentala dynamiska system . Princeton, NJ: Princeton University Press, 2010.
• WM Haddad och SG Nersesov, Stabilitet och kontroll av storskaliga dynamiska system: A Vector Dissipative Systems Approach . Princeton, NJ: Princeton University Press, 2011.

externa länkar

• Wassim M. Haddads hemsida