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预测控制(第二版) (席裕庚)

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标签: 预测控制

预测控制

书全面介绍了预测控制的基本原理和算法、系统分析与设计、策略发展和实  际应用。全书共分10  章。第1  章概述了预测控制的发展轨迹和基本原理。第2  章介绍了基于不同模型的几种典型预测控制算法。第3、第4  章分析了经典预测控  制算法闭环系统的性能,构成了预测控制定量分析理论的主要内容。第5  章以此  为基础给出了预测控制参数设计和整定的方法。第6  章介绍了针对约束多变量  系统的实用预测控制算法和在线优化的分解算法。第7  章给出了非线性系统预  测控制的一般描述及若干典型算法。第8  章介绍了预测控制在控制结构、优化  命题、优化策略等方面的多样化发展。第9  章阐述了预测控制定性综合理论的  基本理念和稳定/  鲁棒预测控制器综合的代表性方法。第10  章介绍了预测控制  的应用概况和典型案例,指出了预测控制原理的推广潜力,并展望了预测控制发  展的方向。  本书保持了1993  年初版的整体结构,但对内容作了较全面的补充和调整,重  点是加强预测控制实际应用环境、算法与实例的介绍,增加预测控制理论研究的  主要分支与基本思路的介绍,从代表性、新颖性、实用性角度出发调整预测控制  算法和策略的介绍,从而使其更准确地反映预测控制最基本的内容和最新的研  究水平。  全书分别从总体概念、基础算法及理论分析、实用算法及应用技术诸侧面描绘  了预测控制的全貌,各部分相互渗透,有机结合,有助于读者正确认识预测控制的  核心理念和方法,在较高的视野上拓宽研究和应用预测控制的思路。书中内容取  材遵循了普及与提高相结合的原则,适合于不同读者的需要,既有助于从事各领域  优化控制的广大工程技术人员熟悉和应用这一有效的先进控制技术,也为高校师  生和科研工作者研究预测控制的理论、方法和策略提供了参考。

第1  章预测控制的发展历史及基本原理  1

1.  1预测控制的产生与发展  1

1.  2预测控制的基本方法原理  4

1.  3预测控制的主要研究内容  8

第2  章几种典型的预测控制算法  10

2.  1基于阶跃响应的动态矩阵控制  10

2.  2基于随机离散模型的广义预测控制  17

2.  3基于状态方程的预测控制  23

2.  4小结  28

第3  章动态矩阵控制算法的内模控制结构分析  29

3.  1内模控制结构及其性质  29

3.  2动态矩阵控制算法的内模控制结构  32

3.  3关于控制器的讨论  36

3.  3.  1控制器的稳定性  36

3.  3.  2一步预测优化策略下的控制器  41

3.  3.  3具有纯滞后对象的控制器  42

3.  4关于滤波器的讨论  43

3.  4.  13  种反馈校正策略及相应的滤波器  43

3.  4.  2滤波器对系统鲁棒稳定性的影响  47

3.  5小结  49

第4  章预测控制系统性能的定量分析  51

4.  1基于Kleinman  控制器的广义预测控制稳定性分析  52

4.  2预测控制系统开、闭环特征多项式系数变换  56

4.  2.  1广义预测控制在内模控制结构下的控制器  57

4.  2.  2动态矩阵控制和广义预测控制控制律的一致性  61

4.  3基于系数变换的预测控制系统性能分析  65

4.  4小结  72

第5  章预测控制系统的参数整定与设计  73

5.  1动态矩阵控制基于趋势性分析的参数整定  74

5.  2一阶加纯滞后对象预测控制的解析设计  83

5.  2.  1闭环特征多项式和稳定性  85

5.  2.  2闭环系统的动态特性  86

5.  2.  3解析设计的步骤  88

5.  3典型振荡过程预测控制的解析设计  90

5.  3.  1控制不加权时的闭环性能分析  92

5.  3.  2控制加权时的闭环性能分析  96

5.  4小结  98

第6  章多变量系统的预测控制  100

6.  1多变量系统的动态矩阵控制  100

6.  2有约束多变量预测控制的在线优化  107

6.  2.  1基于矩阵求逆分解的约束优化算法  109

6.  2.  2基于二次规划的约束优化算法  112

6.  3多变量预测控制在线优化的分解算法  116

6.  3.  1基于分解—协调的递阶预测控制  117

6.  3.  2分布式预测控制  121

6.  3.  3分散预测控制  124

6.  3.  4几种优化分解算法的比较  126

6.  4小结  129

第7  章非线性系统的预测控制  130

7.  1非线性系统预测控制问题的一般描述  130

7.  2分层预估迭代的非线性预测控制  134

7.  3基于输入输出线性化的非线性预测控制  136

7.  4基于模糊聚类的多模型预测控制  142

7.  5神经网络预测控制  149

7.  6基于广义卷积模型的非线性预测控制  152

7.  7哈默斯坦系统的非线性预测控制  154

7.  8小结  156

第8  章预测控制算法和策略的多样化发展  158

8.  1具有前馈—反馈结构的预测控制  158

8.  2串级预测控制  161

8.  3无穷范数优化的预测控制  165

8.  4有约束多目标多自由度优化的满意控制  168

8.  5预测控制的输入参数化方法  174

8.  5.  1优化变量的分块策略  174

8.  5.  2预测函数控制  176

8.  6预测控制在线优化变量的集结  178

8.  6.  1预测控制在线优化变量集结的一般框架  178

8.  6.  2具有性能保证的在线优化变量集结  180

8.  7小结  190

第9  章预测控制的定性综合理论  191

9.  1预测控制定性综合理论的基本思路  192

9.  1.  1预测控制与最优控制的关系  192

9.  1.  2在线开环优化的无穷时域近似  193

9.  1.  3滚动优化中相邻时刻性能指标的联系  195

9.  1.  4不变集和线性矩阵不等式  197

9.  2稳定预测控制器的综合  200

9.  2.  1终端零约束预测控制  200

9.  2.  2带有终端代价函数的预测控制  201

9.  2.  3带有终端集约束的预测控制  206

9.  2.  4预测控制稳定性一般条件与次优性分析  210

9.  3鲁棒预测控制器的综合  214

9.  3.  1多胞描述不确定性系统的鲁棒预测控制  214

9.  3.  2鲁棒预测控制器综合的难点与解决方案  219

9.  4小结  235

第10  章预测控制的应用及发展前景  236

10.  1预测控制在工业过程中的应用  236

10.  1.  1预测控制的工业应用及软件发展概况  236

10.  1.  2预测控制在工业过程优化中的定位及实施  240

10.  1.  3炼油厂加氢裂化单元的动态矩阵控制  248

10.  2预测控制在其它领域的应用  253

10.  2.  1天然气传输网络的在线优化  254

10.  2.  2预测控制在汽车自适应航迹控制中的应用  259

10.  2.  3预测控制原理在应用中的普适性和灵活性  264

10.  3预测控制面临的挑战问题及发展前景  271

10.  3.  1预测控制面临的挑战问题  271

10.  3.  2预测控制的发展前景  274

10.  4小结  278

参考文献  279

附录  284

编后语  285

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2023-01-28 11:11:25
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