工業預測控制

《工業預測控制》是2016年8月機械工業出版社出版的圖書，作者是丁寶蒼。

基本介紹

• 中文名：工業預測控制
• 作者：丁寶蒼
• ISBN：9787111537434
• 定價：79元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2016年8月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

本書根據作者近年來的科研成果和套用實踐，從科學原理、整體技術、理論要點、實施細節諸方面對雙層結構預測控制這一工業預測控制的主流技術進行了全面的介紹，旨在搭建工程實踐與理論之間的橋樑，以此促進工業預測控制技術在我國的研究與套用。書中圍繞雙層結構預測控制的框架，詳細地闡述了工業預測控制所涉及的基礎理論和套用技術，包括模型辨識、狀態估計、開環預測、穩態目標計算、動態控制實現等。

圖書目錄

《電氣自動化新技術叢書》序言

第6屆《電氣自動化新技術叢書》編輯委員會的話

序

前言

第1章緒論1

1.1預測控制的發展背景1

1.2預測控制的變數選擇2

1.3工業預測控制的基本結構4

1.4常用的數學知識6

1.4.1確定性過程6

1.4.2隨機過程7

1.4.3最小二乘估計原理9

1.5工業預測控制的數學模型10

1.5.1多變數系統模型11

1.5.2動態模型與穩態模型17

1.6本書內容編排18

第2章狀態估計與開環預測20

2.1投影理論21

2.1.1線性最小方差估計和投影22

2.1.2新息序列和遞推投影公式24

2.2Kalman濾波器和預報器25

2.2.1Kalman濾波器26

2.2.2Kalman預報器30

2.2.3時變系統、有色噪聲和噪聲相關情形32

2.3穩態Kalman濾波器與預報器36

2.4基於階躍回響模型和Kalman濾波器的開環預測39

2.4.1穩定型CV的開環預測40

2.4.2積分型CV的開環預測43

第3章穩態目標計算方法 45

3.1實時最佳化和外部目標46

3.2穩態目標計算的經濟最佳化和目標跟蹤問題47

3.2.1穩態目標計算的經濟最佳化方法47

3.2.2穩態目標計算的目標跟蹤問題52

3.3穩態目標計算的可行性判定與軟約束調整53

3.3.1可行性判定與軟約束調整的加權方法54

3.3.2可行性判定與軟約束調整的優先權方法57

3.3.3軟約束調整與經濟最佳化的折中62

3.4線性與二次規劃63

3.4.1線性規划算法描述63

3.4.2二次規划算法描述68

第4章穩定過程的雙層結構動態矩陣控制72

4.1開環預測模組73

4.1.1開環動態與穩態預測值74

4.1.2開環預測誤差76

4.2穩態目標計算模組76

4.2.1將約束統一為關於MV穩態增量的形式77

4.2.2引入輔助變數和鬆弛變數，將約束統一為不含MV穩態增量的等式形式79

4.2.3軟約束的優先權排名和每個優先權約束的確定80

4.2.4穩態目標計算的可行性階段82

4.2.5穩態目標計算的經濟最佳化階段:不含軟約束情況84

4.2.6穩態目標計算的經濟最佳化階段:含最低優先權軟約束情況85

4.3動態控制模組86

4.4動態矩陣控制的等價形式95

4.4.1無約束動態矩陣控制95

4.4.2二次規划動態矩陣控制101

第5章含積分輸出的雙層結構動態矩陣控制104

5.1開環預測模組105

5.1.1被控系統數學模型105

5.1.2穩定型CV部分106

5.1.3積分型CV部分107

5.2穩態目標計算問題描述110

5.2.1穩定型CV部分的穩態預測模型110

5.2.2積分型CV部分的穩態模型與約束111

5.3多優先權穩態目標計算算法115

5.3.1將約束統一表達為關於MV穩態增量的形式115

5.3.2軟約束的優先權排名以及每個優先權約束的確定118

5.3.3穩態目標計算的可行性階段118

5.3.4穩態目標計算的經濟最佳化階段:不含軟約束情況121

5.3.5穩態目標計算的經濟最佳化階段: 含最低優先權軟約束情況122

5.4動態控制模組122

5.4.1動態控制的設定值124

5.4.2動態控制算法125

5.5仿真算例127

第6章基於狀態空間模型的雙層結構預測控制139

6.1干擾模型與可檢測性139

6.1.1不可測擾動模型140

6.1.2增廣模型的可檢測性141

6.1.3積分型輸出的擾動模型144

6.2開環預測模組146

6.3穩態目標計算模組148

6.3.1將約束統一表達為關於控制攝動穩態增量的形式149

6.3.2穩態目標計算的可行性階段151

6.3.3穩態目標計算的經濟最佳化階段:不含軟約束情況153

6.4動態控制模組154

6.5其他備選方案161

6.5.1消除穩態工作點161

6.5.2將被控輸出作為狀態163

6.5.3將操作變數作為狀態166

6.6能控性、能觀性、可鎮定性、可檢測性167

第7章輸入輸出模型參數辨識170

7.1工業過程的測試170

7.1.1測試信號170

7.1.2過程測試與數據採集176

7.1.3數據預處理177

7.2最小二乘參數辨識的基本原理178

7.3非參數化輸入輸出模型辨識181

7.3.1待辨識模型的描述181

7.3.2數據處理183

7.3.3模型辨識方法185

7.4仿真研究195

第8章狀態空間模型的子空間辨識法199

8.1子空間辨識常用的投影與矩陣分解理論199

8.1.1投影理論199

8.1.2QR分解和SVD分解201

8.2子空間辨識基本原理203

8.2.1問題描述203

8.2.2子空間矩陣方程205

8.2.3子空間辨識的基本思想207

8.3幾種典型的開環子空間辨識算法209

8.3.1線性回歸分析法209

8.3.2N4SID方法211

8.3.3PO-MOESP法211

8.4開環辨識實驗與仿真研究212

8.4.1Shell重油分餾塔模型212

8.4.2CD播放器機械臂模型213

8.4.3燃料電池模型215

8.4.4連續攪拌反應釜模型217

8.4.5三容水箱系統實驗219

8.5閉環子空間辨識223

第9章雙層結構預測控制的無靜差特性228

9.1基於狀態空間模型的目標跟蹤問題228

9.2基於狀態空間模型的動態控制和無靜差特性231

9.3雙層結構動態矩陣控制的無靜差特性238

9.4無靜差控制的基礎即動態穩定性的研究現狀239

第10章雙層結構預測控制的非線性和自由度變換243

10.1非線性變換方法243

10.2變自由度的雙層結構預測控制247

10.3氯乙烯分餾塔套用實例248

參考文獻252