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作者簡介
目次
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本書內容取材新穎、廣泛，結合實際，針對復雜大工業系統全局工況系統的優化控制問題，從控制器參數的優化調整、多級串聯系統的整體優化以及網絡信息環境下的系統優化控制等幾個方面闡述了近年來的最新成果。全書共分10章，其內容可以分為三部分。第一部分介紹針對大多數工業系統的底層控制回路所采用PID或者模糊控制器，研究提出了一種兩層結構基于廣義預測控制性能指標的控制器參數調整方法；第二部分針對具有多級串聯結構的控制系統，提出了基于動態系統優化與參數估計集成方法的分布式預測控制算法，分析了算法的收斂性，證明了在滿足某些假設條件下迭代收斂解滿足原非線性優化問題的最優性必要條件；第三部分針對在網絡信息模式下的串聯結構系統，在基于Nash最優分布式預測控制的研究基礎上，改進了優化性能指標的選取，提出了一種基于鄰域優化的網絡化預測控制策略，給出一種迭代的網絡化MPC設計方法。
本書適于從事控制科學與工程、計算機控制、系統工程和信息工程等專業的廣大科技人員閱讀，也可供高等院校相應專業的師生參考。
本書適于從事控制科學與工程、計算機控制、系統工程和信息工程等專業的廣大科技人員閱讀，也可供高等院校相應專業的師生參考。
作者簡介
第1章 緒論
1.1 引言
隨著現代工業生產的發展，DCS、現場總線等技術的廣泛應用和信息網絡的建立，控制系統的結構越來越復雜，在煉鋼、軋鋼、煉油、發電、造紙、化工等生產過程中，系統由許多局部子系統組成，在子系統之間，不但有物質、能量的流通，而且有大量的信息流通，子系統之問存在著復雜的關聯。系統的外部環境和內部干擾是多變的、不確定的。同時對生產過程的優化目標提出了越來越高的要求，除了對單個生產裝置或局部子系統實現優化控制外，追求整個系統的全局優化已是提高產品質量和降低成本的關鍵（萬百五，2003；Skogestad，2000a）。傳統的控制理論和方法一般將這類控制系統看做是一個多輸人多輸出的系統，用多變量系統的控制來概括，但是隨著系統維數的不斷增加，子系統之間關聯復雜性的不斷加強，采用傳統的控制理論和方法已經不滿足現代工業牛產實時性發展的需要。現有的控制理論一般都足在一個回路中考慮問題，不考慮回路之間的關聯，系統結構的復雜性的提高，以及工業生產過程的上述新特點，對現有的控制理論和方法提出了新的挑戰。
在復雜大工業過程中普遍存在著一種具有多級串聯結構的控制系統，由若干個子系統構成，每個子系統可看做足獨立的局部控制系統，子系統之間存在著工藝流程方向上的關聯作用，即儀前一子系統的輸出影響后面的子系統，系統整體具有單向不可逆性。這類控制問題的控制目標多，例如，最終的產品質量、系統的總體能量消耗最小等，不但要求對局部子系統進行局部控制優化，而且要求最終實現系統的整體優化，同時每一個子系統又存在著局部的控制自由度和各種約束。
……
1.1 引言
隨著現代工業生產的發展，DCS、現場總線等技術的廣泛應用和信息網絡的建立，控制系統的結構越來越復雜，在煉鋼、軋鋼、煉油、發電、造紙、化工等生產過程中，系統由許多局部子系統組成，在子系統之間，不但有物質、能量的流通，而且有大量的信息流通，子系統之問存在著復雜的關聯。系統的外部環境和內部干擾是多變的、不確定的。同時對生產過程的優化目標提出了越來越高的要求，除了對單個生產裝置或局部子系統實現優化控制外，追求整個系統的全局優化已是提高產品質量和降低成本的關鍵（萬百五，2003；Skogestad，2000a）。傳統的控制理論和方法一般將這類控制系統看做是一個多輸人多輸出的系統，用多變量系統的控制來概括，但是隨著系統維數的不斷增加，子系統之間關聯復雜性的不斷加強，采用傳統的控制理論和方法已經不滿足現代工業牛產實時性發展的需要。現有的控制理論一般都足在一個回路中考慮問題，不考慮回路之間的關聯，系統結構的復雜性的提高，以及工業生產過程的上述新特點，對現有的控制理論和方法提出了新的挑戰。
在復雜大工業過程中普遍存在著一種具有多級串聯結構的控制系統，由若干個子系統構成，每個子系統可看做足獨立的局部控制系統，子系統之間存在著工藝流程方向上的關聯作用，即儀前一子系統的輸出影響后面的子系統，系統整體具有單向不可逆性。這類控制問題的控制目標多，例如，最終的產品質量、系統的總體能量消耗最小等，不但要求對局部子系統進行局部控制優化，而且要求最終實現系統的整體優化，同時每一個子系統又存在著局部的控制自由度和各種約束。
……
目次
編者的話
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 復雜大工業過程的特點
1.3 復雜大工業過程的控制結構
1.4 復雜大工業過程的預測控制
1.5 復雜大工業過程的優化
1.6 本書的安排
第2章 串級廣義預測控制算法和系統性能分析
2.1 引言
2.2 串級控制系統
2.2.1 串級控制系統的特點
2.2.2 串級控制系統性能分析
2.3 串級廣義預測控制算法
2.3.1 基本廣義預測控制算法
2.3.2 串級廣義預測控制算法
2.3.3 控制算法步驟
2.3.4 數值仿真研究
2.4 鍋爐控制系統實驗研究
2.4.1 問題描述
2.4.2 實驗框圖
2.4.3 實驗結果
2.5 本章小結
第3章 大范圍工況系統PID控制器的參數調整
3.1 引言
3.2 兩層結構預測PID控制算法
3.2.1 底層控制回路
3.2.2 優化層控制回路
3.3 控制算法步驟
3.3.1 基于滾動窗口數據辨識算法
3.3.2 控制算法步驟和流程圖
3.4 控制算法性能分析
3.4.1 閉環系統穩定性分析
3.4.2 閉環系統魯棒性分析
3.5 仿真實例
3.5.1 數值仿真
3.5.2 實驗研究
3.6 本章小結
第4章 大范圍工況系統模糊控制器參數優化
4.1 引言
4.2 一類PID型模糊控制器參數優化
4.2.1 一類PID型模糊控制器
4.2.2 基于多步預測性能指標的參數優化
4.2.3 控制算法步驟
4.3 控制算法性能分析
4.4 仿真實例
4.4.1 線性系統仿真
4.4.2 非線性系統仿真
4.5 本章小結
第5章 大范圍工況系統并行結構優化算法
5.1 引言
5.2 大范圍系統分散預測控制策略
5.2.1 分散控制和集中控制
5.2.2 分散型預測控制策略
5.3 動態優化控制
5.3.1 分散子系統描述
5.3.2 局部狀態觀測器
5.4穩態優化問題
5.4.1 協調控制器
5.4.2 全局GPC優化指標
5.4.3 底層優化問題
5.4.4 上層優化問題
5.5 仿真實例
5.6 本章小結
第6章 基于DISOPE的串聯結構系統的分布式預測控制
第7章 基于鄰域優化的串聯結構系統的網絡化預測控制
第8章 串聯結構系統的子目標魯棒實時優化
第9章 空調系統的控制與優化
第10章 結束語
參考文獻
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 復雜大工業過程的特點
1.3 復雜大工業過程的控制結構
1.4 復雜大工業過程的預測控制
1.5 復雜大工業過程的優化
1.6 本書的安排
第2章 串級廣義預測控制算法和系統性能分析
2.1 引言
2.2 串級控制系統
2.2.1 串級控制系統的特點
2.2.2 串級控制系統性能分析
2.3 串級廣義預測控制算法
2.3.1 基本廣義預測控制算法
2.3.2 串級廣義預測控制算法
2.3.3 控制算法步驟
2.3.4 數值仿真研究
2.4 鍋爐控制系統實驗研究
2.4.1 問題描述
2.4.2 實驗框圖
2.4.3 實驗結果
2.5 本章小結
第3章 大范圍工況系統PID控制器的參數調整
3.1 引言
3.2 兩層結構預測PID控制算法
3.2.1 底層控制回路
3.2.2 優化層控制回路
3.3 控制算法步驟
3.3.1 基于滾動窗口數據辨識算法
3.3.2 控制算法步驟和流程圖
3.4 控制算法性能分析
3.4.1 閉環系統穩定性分析
3.4.2 閉環系統魯棒性分析
3.5 仿真實例
3.5.1 數值仿真
3.5.2 實驗研究
3.6 本章小結
第4章 大范圍工況系統模糊控制器參數優化
4.1 引言
4.2 一類PID型模糊控制器參數優化
4.2.1 一類PID型模糊控制器
4.2.2 基于多步預測性能指標的參數優化
4.2.3 控制算法步驟
4.3 控制算法性能分析
4.4 仿真實例
4.4.1 線性系統仿真
4.4.2 非線性系統仿真
4.5 本章小結
第5章 大范圍工況系統并行結構優化算法
5.1 引言
5.2 大范圍系統分散預測控制策略
5.2.1 分散控制和集中控制
5.2.2 分散型預測控制策略
5.3 動態優化控制
5.3.1 分散子系統描述
5.3.2 局部狀態觀測器
5.4穩態優化問題
5.4.1 協調控制器
5.4.2 全局GPC優化指標
5.4.3 底層優化問題
5.4.4 上層優化問題
5.5 仿真實例
5.6 本章小結
第6章 基于DISOPE的串聯結構系統的分布式預測控制
第7章 基于鄰域優化的串聯結構系統的網絡化預測控制
第8章 串聯結構系統的子目標魯棒實時優化
第9章 空調系統的控制與優化
第10章 結束語
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