全局工况系统预测控制及其应用

编者的话

前言

第1章绪论

1.1引言

1.2复杂大工业过程的特点

1.3复杂大工业过程的控制结构

1.4复杂大工业过程的预测控制

1.5复杂大工业过程的优化

1.6本书的安排

第2章串级广义预测控制算法和系统性能分析

2.1引言

2.2串级控制系统

2.2.1串级控制系统的特点

2.2.2串级控制系统性能分析

2.3串级广义预测控制算法

2.3.1基本广义预测控制算法

2.3.2串级广义预测控制算法

2.3.3控制算法步骤

2.3.4数值仿真研究

2.4锅炉控制系统实验研究

2.4.1问题描述

2.4.2实验框图

2.4.3实验结果

2.5本章小结

第3章大范围工况系统PID控制器的参数调整

3.1引言

3.2两层结构预测PID控制算法

3.2.1底层控制回路

3.2.2优化层控制回路

3.3控制算法步骤

3.3.1基于滚动窗口数据辨识算法

3.3.2控制算法步骤和流程图

3.4控制算法性能分析

3.4.1闭环系统稳定性分析

3.4.2闭环系统鲁棒性分析

3.5仿真实例

3.5.1数值仿真

3.5.2实验研究

3.6本章小结

第4章大范围工况系统模糊控制器参数优化

4.1引言

4.2一类PID型模糊控制器参数优化

4.2.1一类PID型模糊控制器

4.2.2基于多步预测性能指标的参数优化

4.2.3控制算法步骤

4.3控制算法性能分析

4.4仿真实例

4.4.1线性系统仿真

4.4.2非线性系统仿真

4.5本章小结

第5章大范围工况系统并行结构优化算法

5.1引言

5.2大范围系统分散预测控制策略

5.2.1分散控制和集中控制

5.2.2分散型预测控制策略

5.3动态优化控制

5.3.1分散子系统描述

5.3.2局部状态观测器

5.4稳态优化问题

5.4.1协调控制器

5.4.2全局GPC优化指标

5.4.3底层优化问题

5.4.4上层优化问题

5.5仿真实例

5.6本章小结

第6章基于DISOPE的串联结构系统的分布式预测控制

6.1引言

6.2非线性系统预测控制的一般描述

6.3基于DISOPE的分布式预测控制策略

6.3.1串联结构系统的非线性预测控制

6.3.2DISOPE方法的原理

6.3.3线性模型

6.3.4基于线性二次型问题的DISOPE单元

6.3.5优化控制问题的求解

6.3.6分布式预测控制算法步骤

6.4算法性能分析

6.4.1收敛性分析

6.4.2最优性分析

6.5实例仿真研究

6.5.1燃油电力单元系统描述

6.5.2燃油电力单元机组分布式预测控制

6.6本章小结

第7章基于邻域优化的串联结构系统的网络化预测控制

7.1引言

7.2串联结构系统预测控制问题描述

7.3网络化预测控制策略

7.3.1邻域优化

7.3.2基于邻域优化的网络化预测控制

7.3.3局部控制器设计

7.4基于迭代的网络化预测控制算法

7.4.1算法步骤

7.4.2算法收敛性和最优性分析

7.4.3闭环系统稳定性分析

7.5具有一步时延通信的网络化预测控制算法

7.5.1算法步骤

7.5.2闭环系统稳定性分析

7.6实例仿真研究

7.6.1步进式加热炉控制问题描述

7.6.2炉温网络化预测控制

7.7本章小结

第8章串联结构系统的子目标鲁棒实时优化

8.1引言

8.2问题描述

8.3机会约束规划实现串联结构系统的实时优化

8.3.1串联系统的鲁棒实时优化

8.3.2机会约束的处理

8.3.3联合机会约束规划的求解

8.4数值仿真

8.4.1示例1

8.4.2示例2

8.5实例仿真研究

8.5.1步进式加热炉优化问题描述

8.5.2炉温设定值优化

8.6本章小结

第9章空调系统的控制与优化

9.1引言

9.2空调系统的控制问题

9.2.1主要控制回路

9.2.2控制模型

9.2.3全局优化指标

9.3空调系统实验研究

9.3.1串级广义预测控制算法

9.3.2两层优化控制算法

9.4本章小结

第10章结束语

参考文献

　　本书共分10章，其内容可以分为三部分。第一部分介绍针对大多数工业系统的底层控制回路所采用PID或者模糊控制器；第二部分针对具有多级串联结构的控制系统；第三部分针对在网络信息模式下的串联结构系统。本书适于从事控制科学与工程、计算机控制、系统工程和信息工程等专业的广大科技人员阅读，也可供高等院校相应专业的师生参考。　　本书内容取材新颖、广泛，结合实际，针对复杂大工业系统全局工况系统的优化控制问题，从控制器参数的优化调整、多级串联系统的整体优化以及网络信息环境下的系统优化控制等几个方面阐述了近年来的最新成果。全书共分10章，其内容可以分为三部分。第一部分介绍针对大多数工业系统的底层控制回路所采用PID或者模糊控制器，研究提出了一种两层结构基于广义预测控制性能指标的控制器参数调整方法；第二部分针对具有多级串联结构的控制系统，提出了基于动态系统优化与参数估计集成方法的分布式预测控制算法，分析了算法的收敛性，证明了在满足某些假设条件下迭代收敛解满足原非线性优化问题的最优性必要条件；第三部分针对在网络信息模式下的串联结构系统，在基于Nash最优分布式预测控制的研究基础上，改进了优化性能指标的选取，提出了一种基于邻域优化的网络化预测控制策略，给出一种迭代的网络化MPC设计方法。　　本书适于从事控制科学与工程、计算机控制、系统工程和信息工程等专业的广大科技人员阅读，也可供高等院校相应专业的师生参考。【作者简介】　　李少远，博士，教授，博导。1965年4月生，现为上海交通大学自动化系主任，教授，博士生导师。南开大学计算机与系统科学系获得博士学位，2000年上海交通大学控制科学与工程博士后出站后留校。2004年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。