工業(yè)過(guò)程辨識(shí)與控制

前言

在“自動(dòng)控制理論”課程中學(xué)到的系統(tǒng)建模與控制的理論方法如何應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中，是自動(dòng)化專業(yè)的本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科的研究生經(jīng)常感到比較棘手的問(wèn)題。“過(guò)程控制”是一門(mén)與實(shí)際工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)聯(lián)系十分密切的課程，控制理論中闡述過(guò)的這些方法在應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中需要考慮的問(wèn)題是過(guò)程控制這門(mén)課程的主要任務(wù)。本書(shū)著重?cái)⑹鋈绾卫每刂评碚摰姆椒ǚ治鲈O(shè)計(jì)實(shí)際工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)的問(wèn)題，共有1４章內(nèi)容，分為四部分。第一部分為第1～4章，主要介紹過(guò)程控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括PID控制器的結(jié)構(gòu)形式、控制系統(tǒng)分析的主要方法、過(guò)程控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性以及串聯(lián)、前饋等基本的過(guò)程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第二部分為第5～9章，主要從過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的角度，分別講述單變量和多變量系統(tǒng)通過(guò)能夠被工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作容許的繼電反饋和階躍測(cè)試進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)的方法，特別是作者最近提出的對(duì)多變量系統(tǒng)通過(guò)階躍測(cè)試進(jìn)行結(jié)構(gòu)化辨識(shí)的方法，這一方法已引起同行的關(guān)注和引用。第三部分為第10～12章，主要分析了對(duì)于多變量控制系統(tǒng)進(jìn)行輸入/輸出配對(duì)分析、耦合性分析及分散控制器設(shè)計(jì)的方法與系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析。第四部分為第13、14章，主要是對(duì)于在線運(yùn)行的過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)估，以及實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成，包括傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型等內(nèi)容。本書(shū)在寫(xiě)作上特別注意了控制理論中的分析方法在解決實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的作用，并結(jié)合大量的實(shí)際過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)例進(jìn)行描述，具有較好的工程背景，便于讀者對(duì)控制理論方法實(shí)用性的認(rèn)識(shí)和對(duì)實(shí)際問(wèn)題的理解。本書(shū)作者李少遠(yuǎn)兩次到新加坡進(jìn)行訪問(wèn)，與南洋理工大學(xué)的蔡文劍博士在過(guò)程控制方面進(jìn)行了合作研究，書(shū)中部分得到的最新結(jié)果來(lái)自作者所指導(dǎo)的研究生沈玉玲、梅華等的學(xué)位論文，整書(shū)由李少遠(yuǎn)完成初稿，經(jīng)過(guò)多次討論修改完成定稿。在完成本書(shū)寫(xiě)作過(guò)程中，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(60774015,60825302)和國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目(2007AA041403，2009AA04Z162)以及上海市曙光學(xué)者和學(xué)科帶頭人等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)上的支持，在此深表感謝！由于作者水平有限，書(shū)中紕漏在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。作者2010年金秋

內(nèi)容概要

　　“過(guò)程控制”是自動(dòng)化專業(yè)本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科研究生重要的專業(yè)課，本書(shū)針對(duì)工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)在辨識(shí)與控制方面對(duì)現(xiàn)有控制理論和方法提出的要求，重點(diǎn)介紹國(guó)內(nèi)外近年來(lái)的進(jìn)展和作者在這方面的研究工作，書(shū)中包括了作者及其研究生們?cè)谶^(guò)程控制領(lǐng)域中的部分科研成果。
　　
本書(shū)著重將控制理論中辨識(shí)、控制、優(yōu)化的方法與過(guò)程系統(tǒng)的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，大部分大型復(fù)雜工業(yè)過(guò)程事實(shí)上都是多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，在現(xiàn)有的多變量控制技術(shù)當(dāng)中，許多先進(jìn)的控制算法如預(yù)測(cè)控制等?需要已知過(guò)程的傳遞函數(shù)矩陣或者整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)頻率響應(yīng)矩陣的完整模型。在許多情況下，這一模型是未知的，并且物理建模所需的代價(jià)非常高昂。因此，實(shí)用有效的過(guò)程完整模型估計(jì)方法引起控制界的廣泛興趣，并且近幾十年來(lái)一直是控制工程中一個(gè)積極的研究領(lǐng)域。本書(shū)介紹了無(wú)論從過(guò)程控制理論方面還是過(guò)程系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用方面都十分需要的研究?jī)?nèi)容和方法，書(shū)中有幾章內(nèi)容是作者最近得到的結(jié)果，如多變量系統(tǒng)在閉環(huán)條件下的辨識(shí)、多變量系統(tǒng)的配對(duì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及過(guò)程控制系統(tǒng)的性能評(píng)估等，引起同行們的廣泛關(guān)注與引用。
　
本書(shū)適合高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制等專業(yè)的本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科的研究生教學(xué)使用，亦可供有關(guān)科技人員參考。
讀者對(duì)象:本書(shū)適合高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制等專業(yè)的本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科的研究生教學(xué)使用，亦可供有關(guān)科技人員參考。
　　一級(jí)分類(lèi):教材
　　二級(jí)分類(lèi):本科教材
　　三級(jí)分類(lèi):電氣電子

作者簡(jiǎn)介

作者
２０１０年金秋

書(shū)籍目錄

1　過(guò)程控制的基本概念
　1.1　工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)
　1.2　PID控制
　　1.2.1　比例作用
　　1.2.2　積分作用
　　1.2.3　微分作用
　　1.2.4　閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
　1.3　控制器設(shè)計(jì)的時(shí)域方法
　1.4　控制器設(shè)計(jì)的頻域方法
　　1.4.1　基于頻域響應(yīng).穩(wěn)態(tài)增益的控制器設(shè)計(jì)
　　1.4.2　采用頻域響應(yīng)判據(jù)設(shè)計(jì)控制器
　習(xí)題與思考題
2　高級(jí)過(guò)程控制
　2.1　高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　2.1.1　直接合成
　　2.1.2　內(nèi)?？刂平颇Ｐ驼{(diào)整規(guī)律
　2.2　過(guò)程控制系統(tǒng)的積分飽和現(xiàn)象和抗飽和方案
　　2.2.1　輸入受限
　　2.2.2　反饋補(bǔ)償
　　2.2.3　可實(shí)現(xiàn)參考值
　　2.2.4　條件積分
　2.3　?進(jìn)PID控制器參數(shù)調(diào)整
　　2.3.1　圖表法
　　2.3.2　兩點(diǎn)法
　　2.3.3　面積法
　2.4　繼電器反饋
　習(xí)題與思考題
　……
3　復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)
4　復(fù)雜控制系統(tǒng)
5　工業(yè)過(guò)程系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)建模與辨識(shí)
6　基于階躍響應(yīng)的參數(shù)辨識(shí)
7　基于繼電測(cè)試的參數(shù)辨識(shí)
8　基于脈沖響應(yīng)的參數(shù)辨識(shí)
9　多變量過(guò)程系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)
10　多變量系統(tǒng)控制基礎(chǔ)知識(shí)
11　多變量系統(tǒng)的耦合性分析
12　MIMO過(guò)程分散控制
13　控制系統(tǒng)的性能評(píng)估與監(jiān)控
14　控制系統(tǒng)的構(gòu)成
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

《工業(yè)過(guò)程辨識(shí)與控制》適合高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制等專業(yè)的本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科的研究生教學(xué)使用，亦可供有關(guān)科技人員參考。

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