模型预测控制

编者的话

序

第1章 绪论

1.1 为什么出现预测控制

1.2 预测控制的基本原理

1.3 预测控制的基本特点

1.3.1 基于模型的预测

1.3.2 滚动优化

1.3.3 前馈-反馈控制结构

1.4 本书概貌

第2章 基于状态空间模型的预测控制

2.1 状态空间模型

2.2 预测方程

2.3 无约束预测控制

2.3.1 开环优化问题的数学描述

2.3.2 开环优化问题的求解

2.3.3 预测控制闭环解

2.4 无约束预测控制的闭环系统分析

2.4.1 稳定性分析

2.4.2 性能分析

2.5 基于估计的无约束预测控制

2.5.1 状态估计

2.5.2 预测控制及其闭环解

2.5.3 闭环系统分析

第3章 基于阶跃响应的无约束预测控制

3.1 SISO阶跃响应模型的状态空间描述

3.1.1 稳定SISO系统的阶跃响应模型

3.1.2 与卷积单位阶跃响应模型的一致性

3.1.3 SISO积分系统的阶跃响应模型

3.2 SISO系统的动态矩阵控制（DMC）

3.2.1 被控系统描述

3.2.2 状态估计

3.2.3 预测方程

3.2.4 DMC算法及其控制律

3.2.5 闭环系统分析

3.3 SISO时滞系统的动态矩阵控制

3.3.1 SISO时滞系统的DMC算法

3.3.2 闭环系统分析

3.4 MIMO系统的动态矩阵控制

3.4.1 阶跃响应模型的状态空间描述

3.4.2 状态估计

3.4.3 预测方程

3.4.4 MIMO-DMC算法及其控制律

3.4.5 闭环系统分析

3.5 三容液位实验系统的预测控制

第4章 基于脉冲响应的无约束预测控制

4.1 SISO脉冲响应模型的状态空间描述

4.1.1 稳定系统的脉冲响应模型

4.1.2 积分系统的脉冲响应模型

4.2 SISO系统模型算法控制（MAC）

4.2.1 被控系统描述

4.2.2 状态估计

4.2.3 预测方程

4.2.4 MAC算法及其控制律

4.2.5 闭环系统分析

4.3 改进的SISO系统模型算法控制

4.3.1 被控系统描述

4.3.2 状态估计

4.3.3 预测方程

4.3.4 改进MAC算法及其控制律

4.3.5 闭环系统分析

4.4 MIMO系统的模型算法控制

4.4.1 脉冲响应模型的状态空间描述

4.4.2 状态估计

4.4.3 预测方程

……

第5章 线性系统约束预测控制

第6章 非线性预测控制

第7章 鲁棒预测控制

第8章 滚动时域估计

第9章 预测控制器的FPGA实现

《系统与控制丛书：模型预测控制》在状态空间理论的统一框架下系统深入地介绍了预测控制的滚动优化原理、算法和闭环性能。首先通过本科生熟悉的状态空间模型建立起预测控制从原理到算法和性能分析的每一个细节，然后，介绍了阶跃响应模型和脉冲响应模型的状态空间描述，给出了与传统卷积描述的一致性，据此，遵循预测控制的三个步骤“预测系统未来动态一求解优化问题一解的第一个元素作用于系统”和“滚动时域、重复进行”机制推导了无约束的动态矩阵控制（DMC）和模型算法控制（MAC），分析了闭环性能，给出了闭环稳定性的分离原理，然后，依次讨论了时滞预测控制、约束预测控制、非线性预测控制，以及稳定性和鲁棒性研究的最新进展，最后，介绍了基于滚动优化原理的滚动时域估计和基于现场可编程门阵列（FPGA）的预测控制器实现技术。
　　《系统与控制丛书：模型预测控制》可作为高等学校自动化及相关专业教师、研究生和高年级本科生的教材或教学参考书，也可供从事控制系统研发工作的科研人员和工程技术人员参考。