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第1章 概论 1

1.1 纸张抄造过程的工艺及设备 1

1.1.1 纸机种类 2

1.1.2 抄造机理 4

1.1.3 纸张质量 11

1.1.4 纸机特点 12

1.2 造纸过程控制的意义与特点 13

1.2.1 造纸过程控制的意义 13

1.2.2 造纸过程控制的特点 13

1.2.3 国外造纸过程建模与控制 15

1.2.4 国内造纸过程建模与控制 19

1.3 结论 22

第2章 数学模型Ⅰ 23

2.1 中定量纸纸机的数学模型 23

2.1.1 网前部的数学模型 24

2.1.2 铜网压榨部的数学模型 25

2.1.3 烘缸部的数学模型 27

2.1.4 整机的数学模型 30

2.2 低定量纸纸机的数学模型 33

2.2.1 网前部的数学模型 33

2.2.2 铜网压榨部的数学模型 36

2.2.3 烘干部的数学模型 38

2.2.4 整机数学模型的考核 43

2.3 高定量纸纸机的数学模型 44

2.3.1 网前部的数学模型 45

2.3.2 网部及压榨部的数学模型 45

2.3.3 烘干部的数学模型 47

2.3.4 整机数学模型的简化及验证 51

2.4 结论 53

第3章 数学模型Ⅱ 54

3.1 造纸过程的双线性模型 54

3.1.1 网前部的双线性模型 55

3.1.2 铜网压榨部的双线性模型 56

3.1.3 烘干部的双线性模型 58

3.1.4 整机的双线性模型 59

3.2 造纸过程的模糊模型 61

3.2.1 模糊模型辨识方法的改进 62

3.2.2 纸张水分子系统的模糊模型 64

3.3 造纸过程精确-模糊集成模型 70

3.3.1 适度控制原则和模糊评判准则 70

3.3.2 精确-模糊集成系统的基本类型 72

3.3.3 某纸机精确-模糊集成模型 73

3.4 结论 77

第4章 状态估计 78

4.1 线性状态观测器 78

4.1.1 线性状态观测器的特点 78

4.1.2 线性状态观测器的设计 80

4.2 线性扰动观测器 81

4.2.1 扰动观测器的提出 81

4.2.2 扰动观测器的分析 82

4.3 双线性状态-扰动观测器 83

4.3.1 双线性状态观测器 83

4.3.2 双线性状态-扰动综合观测器 85

4.3.3 网前部状态-扰动综合观测器设计 87

4.4 简化卡尔曼滤波器 90

4.4.1 卡尔曼滤波理论概述 90

4.4.2 卡尔曼滤波递推公式的简化 91

4.4.3 纸机简化卡尔曼滤波器的设计 94

4.5 最佳卡尔曼滤波器 97

4.5.1 最佳卡尔曼滤波器的提出 98

4.5.2 最佳遗忘因子的计算方法 99

4.5.3 最佳卡尔曼滤波器的应用 103

4.6 结论 104

第5章 基于对象不确定性的控制Ⅰ 105

5.1 参数不确定的鲁棒控制Ⅰ 105

5.1.1 鲁棒控制概述 105

5.1.2 鲁棒控制设计方法 107

5.1.3 纸机鲁棒控制设计 111

5.1.4 纸机鲁棒控制仿真与实施 121

5.2 参数不确定的鲁棒控制Ⅱ 122

5.2.1 多变量系统鲁棒极点配置 122

5.2.2 多变量系统鲁棒稳定性分析定理 127

5.2.3 最佳鲁棒性极点配置算法 128

5.3 结构不确定的鲁棒控制 129

5.3.1 特征结构配置 130

5.3.2 鲁棒极点配置 131

5.3.3 结构化鲁棒性指标 133

5.3.4 鲁棒极点配置设计步骤 135

5.3.5 纸机鲁棒控制系统 138

5.4 结论 141

第6章 基于对象不确定性的控制Ⅱ 142

6.1 模糊控制 142

6.1.1 对于模糊集理论的若干定义 142

6.1.2 模糊控制系统的分类定义 143

6.1.3 模糊控制中的积分作用 144

6.1.4 最优模糊控制 149

6.2 精确-模糊集成控制 154

6.2.1 并联型精确-模糊集成系统最优控制 154

6.2.2 串联型精确-模糊集成系统最优控制 158

6.2.3 纸机精确-模糊集成控制系统设计Ⅰ 160

6.2.4 纸机精确-模糊集成控制系统设计Ⅱ 162

6.2.5 纸机精确-模糊集成控制系统运行 164

6.3 多模型控制 168

6.3.1 多模型控制问题的提出 168

6.3.2 同时对角优势化 169

6.3.3 同时强镇定 170

6.3.4 整机多模型控制 172

6.4 多模块广义预测控制 174

6.4.1 广义预测控制（GPC） 175

6.4.2 多模块控制结构 177

6.4.3 纸机多模块广义预测控制 178

6.5 结论 180

第7章 基于对象强耦合特性的控制 182

7.1 零极点配置设计方法 182

7.1.1 设计计算方法 182

7.1.2 网前箱解耦控制 185

7.1.3 网前箱解耦控制仿真 188

7.1.4 网前箱解耦控制试验结果 189

7.2 最优解耦控制设计方法 194

7.2.1 最优解耦问题的描述 194

7.2.2 最优解耦控制的设计算法 196

7.2.3 网前部最优解耦控制 201

7.3 补偿解耦装置设计方法 204

7.3.1 前馈动态解耦 204

7.3.2 输出反馈解耦 208

7.3.3 状态反馈解耦 212

7.3.4 纸机直接加热器的解耦控制 214

7.4 H∞解耦控制设计方法 216

7.4.1 H∞解耦控制算法 216

7.4.2 造纸过程H∞解耦控制 220

7.5 结论 225

第8章 基于对象非线性特性的控制 226

8.1 双线性最优控制 226

8.1.1 双线性最优控制概述 226

8.1.2 一类双线性最优控制 228

8.1.3 纸页水分的双线性最优控制 230

8.2 双线性解耦控制 231

8.2.1 双线性解耦控制器的推导 231

8.2.2 双线性网前部解耦控制器设计 235

8.3 非线性自校正控制 241

8.3.1 问题的提出 241

8.3.2 自校正控制器的推导 242

8.3.3 多输入多输出情形 243

8.3.4 数学模型的分析与探讨 244

8.3.5 仿真结果 245

8.4 结论 247

第9章 基于对象大纯滞后特性的控制 249

9.1 多变量纯滞后系统自校正控制 249

9.1.1 概述 249

9.1.2 纸机总体控制结构 250

9.1.3 多变量自校正控制 251

9.1.4 纸机多变量自校正控制系统 255

9.2 多变量纯滞后系统闭环极点配置 259

9.2.1 闭环极点配置方法 259

9.2.2 纸机多变量控制系统设计 261

9.3 多变量纯滞后系统分析与补偿 263

9.3.1 时滞结构分析、分解与补偿 263

9.3.2 改进的多变量内模控制 268

9.3.3 带时滞补偿器的广义预测控制 273

9.3.4 纸机带时滞补偿器的广义预测控制 278

9.4 结论 280

第10章 最优控制与参数优化设计 283

10.1 控制器参数优化设计 283

10.1.1 概述 283

10.1.2 设计方法 285

10.1.3 算法问题 287

10.1.4 定量水分控制系统设计 293

10.1.5 方法扩充 299

10.2 纸机烘干部的最优控制 300

10.2.1 烘干部水分最优控制 300

10.2.2 烘干部温度最优控制 302

10.3 纸机成纸水分的最优控制 307

10.3.1 鲁棒最优控制 307

10.3.2 最优控制系统设计 309

10.3.3 成纸水分最优控制 310

10.4 结论 311

第11章 前馈补偿器与状态反馈控制 312

11.1 烘干部单变量前馈-状态反馈控制 312

11.1.1 控制对象描述 312

11.1.2 状态反馈控制的设计计算 315

11.1.3 前馈补偿装置的设计计算 319

11.1.4 前馈-状态反馈控制系统实施 320

11.2 烘干部多变量前馈-状态反馈控制 321

11.2.1 控制对象描述 321

11.2.2 前馈补偿装置的设计计算 325

11.2.3 最优控制器的设计计算 326

11.2.4 状态反馈控制的设计计算 327

11.2.5 前馈-状态反馈控制系统实施 328

11.3 网前箱多变量前馈-状态反馈控制 329

11.3.1 控制对象描述 329

11.3.2 状态反馈控制的设计计算 333

11.3.3 前馈补偿装置的设计计算 336

11.3.4 网前箱温度控制系统实施 337

11.4 结论 340

第12章 容错控制和最可靠控制系统设计 341

12.1 最可靠控制系统设计 341

12.1.1 控制系统故障模型 341

12.1.2 控制系统可靠性分析 343

12.1.3 最可靠控制系统设计 349

12.1.4 控制？统冗余最优配置 353

12.2 纸机网前部容错控制 358

12.2.1 网前部模型和主要故障 358

12.2.2 多测量向量故障检测方法 359

12.2.3 网前部故障检测与结构重组 363

12.3 纸机烘干部可靠控制 366

12.3.1 烘干部描述 366

12.3.2 最可靠最优控制器设计 366

12.3.3 故障检测、估计与补偿 369

12.3.4 烘干部可靠控制系统仿真 371

12.4 结论 372