預(yù)測(cè)控制

內(nèi)容概要

預(yù)測(cè)控制由于其能夠處理約束及其對(duì)模型形式要求比較寬松，因而在生產(chǎn)過程控制中得到了廣泛應(yīng)用。采用階躍（脈沖）響應(yīng)作為內(nèi)部模型，在算法實(shí)現(xiàn)上比較直觀與方便，所以在應(yīng)用中大多采用這種模型形式。然而由于它并非最小實(shí)現(xiàn)，這給從理論上研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性等帶來困難。狀態(tài)方程表述的模型為理論研究提供了非常方便的形式。更為重要的是，在這種模型形式之下，將預(yù)測(cè)控制的研究納入到業(yè)已成熟的現(xiàn)代控制理論中線性系統(tǒng)的范疇，因而有大量的研究成果可供借鑒與應(yīng)用，這給預(yù)測(cè)控制理論研究提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。然而由于生產(chǎn)過程中系統(tǒng)狀態(tài)的不可測(cè)，給這種形式的控制算法實(shí)際應(yīng)用帶來極大困難。本書的特點(diǎn)之一就是對(duì)這兩類模型及其控制算法都作了介紹，并重點(diǎn)介紹具有約束的多變量預(yù)測(cè)控制算法。本書的另一特點(diǎn)是對(duì)工業(yè)模型預(yù)測(cè)控制（MPC）算法及其商品軟件進(jìn)行了評(píng)述，并就相關(guān)算法進(jìn)行了介紹。這種能處理非方系統(tǒng)且能夠?qū)刂颇繕?biāo)按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序的工業(yè)MPC算法是目前國際上通行的MPC軟件的核心。相信這部分內(nèi)容對(duì)應(yīng)用工作者在理解及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試MPC系統(tǒng)時(shí)會(huì)有幫助。書中還介紹了作者十多年來在從事MPC現(xiàn)場(chǎng)成功應(yīng)用的典型實(shí)例，并提供了自行研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)MPC通用軟件的算法框架。    本書可作為高等學(xué)校自動(dòng)化類等專業(yè)的研究生教材以及本科高年級(jí)學(xué)生的教學(xué)參考書，也可供相關(guān)工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章 引言  1.1 預(yù)測(cè)控制的特點(diǎn)  1.2 早期歷史和術(shù)語  1.3 在遞階控制體系中的預(yù)測(cè)控制  習(xí)題第2章 預(yù)測(cè)控制的基本原理  2.1 預(yù)測(cè)模型  2.2 限時(shí)域滾動(dòng)計(jì)算的思想  2.3 算最優(yōu)輸入  2.4 反饋與預(yù)測(cè)校正  2.5 不穩(wěn)定的裝置  2.6 澄清一些誤解  習(xí)題第3章 預(yù)測(cè)控制中的模型與預(yù)測(cè)  3.1 階躍響應(yīng)與脈沖響應(yīng)模型    3.1.1 單輸入、單輸出裝置的階躍響應(yīng)預(yù)測(cè)模型    3.1.2 多輸入、多輸出裝置的階躍與脈沖響應(yīng)預(yù)測(cè)模型  3.2 傳遞函數(shù)模型    3.2.1 傳遞函數(shù)模型表述    3.2.2 利用傳遞函數(shù)模型的預(yù)測(cè)    3.2.3 擾動(dòng)模型    3.2.4 廣義預(yù)測(cè)控制模型    3.2.5 多變量系統(tǒng)  3.3 狀態(tài)空間模型    3.3.1 狀態(tài)空間模型的表述    3.3.2 利用狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)  3.4 模型之間的轉(zhuǎn)換    3.4.1 階躍響應(yīng)與狀態(tài)空問模型關(guān)系    3.4.2 由階躍響應(yīng)得到低維狀態(tài)空間模型  附錄3—1 Diophantine方程  附錄3—2 奇異值分解  習(xí)題第4章 無約束預(yù)測(cè)控制算法  4.1 基于階躍響應(yīng)模型的動(dòng)態(tài)矩陣控制算法    4.1.1 單輸入、單輸出裝置的動(dòng)態(tài)矩陣控制算法    4.1.2 多變量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測(cè)控制算法  4.2 基于傳遞函數(shù)模型的廣義預(yù)測(cè)控制算法    4.2.1 預(yù)測(cè)模型    4.2.2 滾動(dòng)優(yōu)化    4.2.3 在線辨識(shí)與校正  4.3 基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)控制算法    4.3.1 預(yù)測(cè)控制的基本表述    4.3.2 求解無約束預(yù)測(cè)控制問題  習(xí)題第5章 約束預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化求解  5.1 基于狀態(tài)空間模型的約束預(yù)測(cè)控制    5.1.1 利用二次規(guī)劃（QP）求解    5.1.2 控制器的結(jié)構(gòu)    5.1.3 求解QP問題    5.1.4 約束軟化與管理  5.2 基于階躍響應(yīng)模型的約束預(yù)測(cè)控制  5.3 兩種模型描述方式的預(yù)測(cè)控制算法比較  習(xí)題第6章 穩(wěn)定性和魯棒性分析  6.1 穩(wěn)定性分析    6.1.1 終端等式約束    6.1.2 無限時(shí)域    6.1.3 終端加權(quán)  6.2 魯棒性分析    6.2.1 線性矩陣不等式    6.2.2 模型不確定性    6.2.3 基于LMI的魯棒預(yù)測(cè)控制算法  附錄  習(xí)題第7章 工業(yè)多變量預(yù)測(cè)控制技術(shù)  7.1 工業(yè)預(yù)測(cè)控制技術(shù)評(píng)述    7.1.1 工業(yè)MPC技術(shù)發(fā)展的簡要回顧    7.1.2 工業(yè)MPC控制技術(shù)評(píng)述  7.2 工業(yè)多變量預(yù)測(cè)控制器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)    7.2.1 兩個(gè)層次的最優(yōu)化算法    7.2.2 工業(yè)MPC中提高系統(tǒng)魯棒性的技術(shù)    7.2.3 一種可以處理積分對(duì)象的工業(yè)MPc算法    7.2.4 在遞階控制體系中穩(wěn)態(tài)——?jiǎng)討B(tài)兩層結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的功能分析    7.2.5 一個(gè)工業(yè)MPC算法的結(jié)構(gòu)及功能簡介  習(xí)題第8章 工業(yè)預(yù)測(cè)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例參考文獻(xiàn)

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