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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

3.4.1 3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