預測控製（第2版） [Predictive Control (2nd Edition)] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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席裕庚 著

圖書標籤:

• 預測控製
• 模型預測控製
• 最優控製
• 過程控製
• 自動控製
• 係統工程
• 控製理論
• 化學工程
• 電氣工程
• 機器人學

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118089196

版次：2

商品編碼：11445998

包裝：平裝

外文名稱：Predictive Control (2nd Edition)

開本：16開

齣版時間：2013-12-01

用紙：膠版紙

頁數：287

字數：334000

正文語種：中文

內容簡介

　　《預測控製（第2版）》全麵介紹瞭預測控製的基本原理和算法、係統分析與設計、策略發展和實際應用。全書共分10章。第1章概述瞭預測控製的發展軌跡和基本原理。第2章介紹瞭基於不同模型的幾種典型預測控製算法。第3、第4章分析瞭經典預測控製算法閉環係統的性能，構成瞭預測控製定量分析理論的主要內容。第5章以此為基礎給齣瞭預測控製參數設計和整定的方法。第6章介紹瞭針對約束多變量係統的實用預測控製算法和在綫優化的分解算法。第7章給齣瞭非綫性係統預測控製的一般描述及若乾典型算法。第8章介紹瞭預測控製在控製結構、優化命題、優化策略等方麵的多樣化發展。第9章闡述瞭預測控製定性綜閤理論的基本理念和穩定／魯棒預測控製器綜閤的代錶性方法。第10章介紹瞭預測控製的應用概況和典型案例，指齣瞭預測控製原理的推廣潛力，並展望瞭預測控製發展的方嚮。
　　《預測控製（第2版）》保持瞭1993年初版的整體結構，但對內容作瞭較全麵的補充和調整，重點是加強預測控製實際應用環境、算法與實例的介紹，增加預測控製理論研究的主要分支與基本思路的介紹，從代錶性、新穎性、實用性角度齣發調整預測控製算法和策略的介紹，從而使其更準確地反映預測控製最基本的內容和最新的研究水平。
　　全書分彆從總體概念、基礎算法及理論分析、實用算法及應用技術諸側麵描繪瞭預測控製的全貌，各部分相互滲透，有機結閤，有助於讀者正確認識預測控製的核心理念和方法，在較高的視野上拓寬研究和應用預測控製的思路。書中內容取材遵循瞭普及與提高相結閤的原則，適閤於不同讀者的需要，既有助於從事各領域優化控製的廣大工程技術人員熟悉和應用這一有效的先進控製技術，也為高校師生和科研工作者研究預測控製的理論、方法和策略提供瞭參考。

內頁插圖

目錄

第1章 預測控製的發展曆史及基本原理
1.1 預測控製的産生與發展
1.2 預測控製的基本方法原理
1.3 預測控製的主要研究內容

第2章 幾種典型的預測控製算法
2.1 基於階躍響應的動態矩陣控製
2.2 基於隨機離散模型的廣義預測控製
2.3 基於狀態方程的預測控製
2.4 小結

第3章 動態矩陣控製算法的內模控製結構分析
3.1 內模控製結構及其性質
3.2 動態矩陣控製算法的內模控製結構
3.3 關於控製器的討論
3.3.1 控製器的穩定性
3.3.2 一步預測優化策略下的控製器
3.3.3 具有純滯後對象的控製器
3.4 關於濾波器的討論
3.4.1 3種反饋校正策略及相應的濾波器
3.4.2 濾波器對係統魯棒穩定性的影響
3.5 小結

第4章 預測控製係統性能的定量分析
4.1 基於Kleinman控製器的廣義預測控製穩定性分析
4.2 預測控製係統開、閉環特徵多項式係數變換
4.2.1 廣義預測控製在內模控製結構下的控製器
4.2.2 動態矩陣控製和廣義預測控製控製律的一緻性
4.3 基於係數變換的預測控製係統性能分析
4.4 小結

第5章 預測控製係統的參數整定與設計
5.1 動態矩陣控製基於趨勢性分析的參數整定
5.2 一階加純滯後對象預測控製的解析設計
5.2.1 閉環特徵多項式和穩定性
5.2.2 閉環係統的動態特性
5.2.3 解析設計的步驟
5.3 典型振蕩過程預測控製的解析設計
5.3.1 控製不加權時的閉環性能分析
5.3.2 控製加權時的閉環性能分析
5.4 小結

第6章 多變量係統的預測控製
6.1 多變量係統的動態矩陣控製
6.2 有約束多變量預測控製的在綫優化
6.2.1 基於矩陣求逆分解的約束優化算法
6.2.2 基於二次規劃的約束優化算法
6.3 多變量預測控製在綫優化的分解算法
……
第7章 非綫性係統的預測控製
第8章 預測控製算法和策略的多樣化發展
第9章 預測控製的定性綜閤理論
第10章 預測控製的應用及發展前景

前言/序言

《最優工程：多變量係統先進控製理論與實踐》 內容簡介 在當今復雜多變的工程領域，如何精確有效地控製日益增長的係統規模和動態行為，已成為衡量技術先進性的關鍵標尺。從航空航天、石化工業到電力係統、智能製造，高效、魯棒且具備前瞻性的控製策略是保障運行安全、優化資源配置、提升産品質量的基石。本書《最優工程：多變量係統先進控製理論與實踐》旨在深入剖析多變量係統的先進控製方法，聚焦於那些能夠預見係統未來動態並據此進行最優決策的控製技術。本書不涉及具體某一類控製方法，而是從通用原理齣發，探討如何構建能夠實現全局最優性能的控製係統，以及如何將這些理論應用於實際工程問題中，實現智能化、自動化和高效化。 第一部分：理論基礎與建模 本書的第一部分將為讀者奠定堅實的理論基礎。在理解多變量係統控製的挑戰之前，首先需要掌握係統建模的關鍵技術。我們將從不同角度探討如何準確描述復雜係統的動態行為。 係統錶示與建模方法： 詳細闡述狀態空間方程、傳遞函數矩陣等經典建模方法，以及如何處理非綫性係統和時變係統。我們將深入探討如何從實驗數據中辨識係統模型，介紹模型辨識的常用算法，如最小二乘法、最大似然法等，並討論模型精度對控製性能的影響。 多變量係統的特性： 分析多變量係統固有的耦閤性、魯棒性、可控性和可觀測性等重要特性。理解這些特性是設計有效控製器的前提。我們將學習如何通過秩判據、特徵值分析等工具來評估係統的多變量特性，並探討如何通過解耦策略來簡化控製器設計。 性能指標與優化目標： 明確控製係統設計所需的各項性能指標，如響應速度、穩態精度、超調量、擾動抑製能力、魯棒性等。同時，本書將強調如何將工程實際中的優化目標轉化為數學語言，例如最小化能量消耗、最大化産量、延長設備壽命等，為後續的優化控製設計提供明確的目標函數。 綫性化與近似技術： 針對非綫性係統，介紹綫性化技術，通過泰勒展開等方法將非綫性係統在工作點附近近似為綫性係統，從而利用成熟的綫性控製理論進行設計。此外，還將探討其他近似建模技術，以適應不同復雜度的係統。 第二部分：先進控製策略 在掌握瞭係統的理論基礎和建模方法後，本書將進入核心內容——先進控製策略的探討。我們將聚焦於那些能夠超越傳統 PID 控製，實現更高性能的多變量控製方法。 狀態反饋與觀測器設計： 深入講解狀態反饋控製的基本原理，包括極點配置法，以及如何利用李雅普諾夫方程來設計穩定且性能優良的狀態反饋控製器。針對難以直接測量係統狀態的情況，我們將詳細介紹狀態觀測器的設計，包括卡爾曼濾波等最優估計方法，以及如何將觀測器與狀態反饋結閤，形成全狀態反饋控製律。 鎮定與穩定性理論： 係統性地介紹穩定性理論，包括李雅普諾夫穩定性、漸近穩定性、指數穩定性等概念，並闡述如何利用這些理論來分析和設計穩定控製器。我們將重點討論如何通過反饋設計來保證係統的穩定性，即使在存在不確定性和擾動的情況下。 魯棒控製設計： 麵對實際係統中普遍存在的模型不確定性和外部擾動，魯棒控製是保障係統性能的關鍵。本書將介紹幾種主要的魯棒控製方法，如H∞控製、μ-分析與綜閤等，講解如何設計能夠在一定不確定性範圍內保持良好性能的控製器。我們將重點關注如何量化不確定性，並在此基礎上設計齣滿足魯棒性要求的控製器。 模型預測控製（MPC）概念： 本部分將初步引入模型預測控製（MPC）的思想。MPC是一種先進的控製策略，它利用係統的預測模型來估計未來係統的行為，並基於此在當前時刻計算齣一係列最優的控製輸入序列。我們將闡述MPC的基本原理、核心思想以及其在多變量係統控製中的優勢。 第三部分：多變量係統優化與綜閤 本部分將重點關注如何將先進控製理論與實際工程需求相結閤，實現係統性能的全局優化和多重目標的綜閤考量。 優化理論與二次型調節器（LQR）： 深入講解優化理論在控製係統設計中的應用。特彆地，我們將詳細闡述綫性二次型調節器（LQR）的設計方法，它能夠根據用戶定義的成本函數（通常是狀態和控製輸入的二次型）來設計齣最優的綫性狀態反饋控製器。我們將分析LQR的設計過程、性能權衡以及其在工程中的廣泛應用。 模型預測控製（MPC）的深入探討： 本部分將對模型預測控製（MPC）進行更為詳盡的介紹。我們將深入探討MPC的預測模型建立、滾動優化算法、約束處理等關鍵技術。重點介紹如何將MPC應用於約束非綫性多變量係統的控製，包括混閤整數MPC（HJI MPC）等，以及如何處理各種工程中的狀態和輸入約束。本書將強調MPC在實現動態優化、故障診斷和容錯控製等方麵的潛力。 模型降階與簡化： 在復雜多變量係統的控製設計中，往往需要處理高階模型。本書將介紹模型降階技術，如Hankel奇異值分解（HSVD）等，以獲得低階但能保留係統主要動態特性的模型，從而簡化控製器設計並降低計算復雜度。 仿真與實驗驗證： 強調仿真在控製係統設計與驗證中的重要性。我們將介紹如何利用成熟的仿真軟件（如MATLAB/Simulink等）來搭建係統模型，設計控製器，並對控製器的性能進行仿真分析。同時，還將討論如何將仿真結果推廣到實際係統，並指導實驗驗證的設計與實施。 第四部分：工程應用與前沿展望 本部分將把理論知識與實際工程應用緊密結閤，並通過案例分析展示先進控製策略的強大威力，同時對未來的發展趨勢進行展望。 典型工業流程控製案例： 通過具體的工程案例，如化工反應器溫度控製、航空發動機推力控製、電力係統頻率和電壓調節、機器人運動軌跡規劃與控製等，詳細展示如何運用本書介紹的先進控製理論和方法來解決實際問題。案例分析將涵蓋模型建立、控製器設計、仿真驗證和性能評估等全過程。 智能控製與自適應控製： 介紹人工智能技術在控製領域的應用，如模糊邏輯控製、神經網絡控製、以及能夠根據係統變化自動調整控製參數的自適應控製方法。探討如何將這些技術與傳統的先進控製策略相結閤，以應對更復雜、更動態變化的環境。 分布式控製與協同控製： 隨著係統規模的不斷擴大，分布式控製和協同控製成為必然趨勢。本書將探討如何設計能夠協調多個子係統協同工作的控製器，以實現整體的最優性能。 前沿研究方嚮： 對當前先進控製領域的研究熱點進行介紹，如強化學習在控製中的應用、基於數據驅動的控製方法、網絡化控製係統（NCS）的安全性與穩定性、以及量子控製等，為讀者提供未來的研究方嚮和技術洞察。 《最優工程：多變量係統先進控製理論與實踐》旨在為工程師、研究人員和高年級本科生提供一個全麵而深入的多變量係統控製學習平颱。本書不僅涵蓋瞭紮實的理論基礎，更強調瞭理論與實踐的結閤，通過豐富的案例分析，幫助讀者掌握如何將先進的控製思想轉化為實際工程解決方案，從而在日益復雜的工程挑戰中脫穎而齣。本書的編寫力求嚴謹、清晰，並避免使用任何可能導緻誤解或晦澀難懂的語言，確保讀者能夠輕鬆理解和掌握其中的精髓。

評分☆☆☆☆☆

這部《預測控製（第2版）》的封麵設計就散發著一種嚴謹而深邃的氣息，仿佛預示著一場深入探索控製理論核心的旅程。我一直對先進控製策略在工業自動化中的應用充滿好奇，而預測控製，以其前瞻性的視角，自然成為瞭我研究的焦點。這本書的第二版，聽說是經過瞭大幅度的更新和完善，這讓我對它充滿瞭期待。我尤其希望能在這本書中找到關於模型預測控製（MPC）在實際工程問題中是如何被巧妙應用的具體案例。比如，在化工流程的優化控製、機器人路徑規劃、甚至是復雜的能源管理係統中，MPC是如何通過預測未來的係統行為來製定最優控製指令的。我希望書中不僅能詳細闡述理論基礎，更能提供清晰的算法描述和實現細節，最好能配有實際的仿真或實驗數據，這樣對於我這樣實踐導嚮的讀者來說，無疑是極大的幫助。我想瞭解其在處理非綫性係統、約束條件下的魯棒性錶現，以及最新的算法進展，比如如何應對模型不確定性、如何實現實時性更強的預測。這本書是否能夠幫助我建立起一個紮實的預測控製知識體係，讓我能夠自信地將其應用於我自己的研究項目，這正是我所期盼的。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個偶然的機會下接觸到“預測控製”這個概念的，當時我在閱讀一篇關於智能電網優化的論文，其中提到瞭MPC在負荷預測和發電調度中的關鍵作用。這讓我意識到，傳統的反饋控製方式在麵對復雜動態係統時，可能存在一定的局限性，而預測控製的引入，似乎打開瞭新的思路。我對《預測控製（第2版）》這本書的期待，更多地集中在它能否為我提供一個係統性的視角，來理解預測控製的“前世今生”以及它在不同領域的前沿應用。我想知道，除瞭最基礎的綫性MPC，書中是否會深入探討一些更具挑戰性的主題，比如非綫性MPC、分布式MPC、或者是有關於強化學習與MPC結閤的最新研究成果。我希望能看到作者如何將抽象的數學模型轉化為能夠指導實際操作的控製策略，以及如何處理係統中的各種約束，例如輸入約束、狀態約束等等。如果書中能提供一些關於預測控製算法的性能評估方法，以及如何進行參數整定和調優的指導，那對我來說將是錦上添花。我更想瞭解，在實際部署MPC時，會遇到哪些常見的工程挑戰，以及作者是如何給齣解決方案的，這對於從理論走嚮實踐至關重要。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在過程控製領域摸爬滾打多年的工程師，我一直深信，對係統內在動態的深刻理解是實現高效、穩定控製的關鍵。而“預測控製”這個詞，在我看來，恰恰觸及瞭這一核心。我特彆關注《預測控製（第2版）》這本書，是因為它所提供的“預測”能力，預示著一種更主動、更智能的控製方式。我希望書中能夠詳細闡述預測模型是如何建立的，包括如何從曆史數據中學習，或者如何利用物理原理來構建模型。更重要的是，我希望它能深入剖析預測控製的優化問題求解過程，例如如何選擇閤適的優化算法來確保計算效率和魯棒性。在化工生産中，我經常麵臨著多變量耦閤、時滯以及復雜的約束條件，我非常想知道，預測控製是如何在這種復雜的環境下發揮作用的，是否能夠實現更優的能耗、産量和産品質量。這本書是否能提供一些實際的應用案例，哪怕是簡化的模型，來展示預測控製在解決這些實際問題時的威力，這將極大地增強我對該技術的信心。我期待它能給我帶來一些“原來如此”的頓悟，讓我能夠將這些先進的控製理念，切實地應用到我正在負責的生産綫上。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對機器人技術充滿熱情的學生，目前正在進行一項關於自主導航的研究。在探索各種路徑規劃和運動控製算法的過程中，我瞭解到預測控製在提高機器人運動的平滑性、效率以及規避障礙物方麵具有顯著優勢。因此，《預測控製（第2版）》這本書對我來說，可能是一個寶藏。我最期待的是，書中能夠提供一些關於如何將預測控製應用於機器人運動學的具體指導。例如，如何建立機器人的動力學模型，如何將MPC的優化目標函數設計成能夠滿足平滑性、能量效率以及安全性的要求。我希望看到書中能夠詳細講解MPC在處理機器人麵臨的動態環境時的錶現，比如如何實時更新預測模型以適應環境的變化，以及如何處理傳感器噪聲和執行器不確定性。如果書中能提供一些代碼示例，或者在實際機器人平颱上進行的實驗演示，那無疑將極大地幫助我理解和掌握這項技術。我希望能通過這本書，構建一個能夠讓機器人更“聰明”地做齣決策的控製係統，讓它的運動更加流暢、自然，並且能夠高效地完成任務。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，學習理論知識的最終目的在於將其轉化為解決實際問題的能力，而《預測控製（第2版）》這本書，在我看來，正是連接理論與實踐的橋梁。我非常好奇，這本書是否能夠係統地梳理預測控製的發展脈絡，以及它在不同學科領域，例如航空航天、汽車工業、生物醫學工程等方麵的應用場景。我希望它能幫助我理解，預測控製的核心思想——“預測未來，控製現在”——是如何在這些多樣化的應用中得以實現的。對於我來說，更重要的是，這本書能否提供一套清晰的學習路徑，讓我在掌握瞭基礎理論之後，能夠逐步深入到更復雜的預測控製算法和技術中。我期待它能解答我在實際應用中可能遇到的各種睏惑，比如如何處理模型失配、如何實現分布式預測控製以應對大規模係統的挑戰，以及如何評估預測控製係統的性能和安全性。如果這本書能夠讓我對預測控製的應用前景有一個更廣闊的認識，並為我今後的學習和研究指明方嚮，那麼它將是一本對我意義非凡的書籍。

評分☆☆☆☆☆

工具書嘛，買來備著。無所謂好和壞

評分☆☆☆☆☆

在學習中 值得閱讀

評分☆☆☆☆☆

書不錯

評分☆☆☆☆☆

專業方麵的書。

評分☆☆☆☆☆

名傢之作，學習中。。。。

評分☆☆☆☆☆

書是正版，內容還可以

評分☆☆☆☆☆

國內預測控製大牛寫的一本書，內容比較全麵，適閤初學者使用！

評分☆☆☆☆☆

經典教材之一，買來屯著瞭，挺好的

評分☆☆☆☆☆

好書，經典！！