預測控制（簡體書）

預測控制由于其能夠處理約束及其對模型形式要求比較寬松，因而在生產過程控制中得到了廣泛應用。采用階躍（脈沖）響應作為內部模型，在算法實現上比較直觀與方便，所以在應用中大多采用這種模型形式。然而由于它并非最小實現，這給從理論上研究系統的穩定性、魯棒性等帶來困難。狀態方程表述的模型為理論研究提供了非常方便的形式。更為重要的是，在這種模型形式之下，將預測控制的研究納入到業已成熟的現代控制理論中線性系統的范疇，因而有大量的研究成果可供借鑒與應用，這給預測控制理論研究提供了一個良好的平臺。然而由于生產過程中系統狀態的不可測，給這種形式的控制算法實際應用帶來極大困難。本書的特點之一就是對這兩類模型及其控制算法都作了介紹，并重點介紹具有約束的多變量預測控制算法。本書的另一特點是對工業模型預測控制（MPC）算法及其商品軟件進行了評述，并就相關算法進行了介紹。這種能處理非方系統且能夠對控制目標按優先級進行排序的工業MPC算法是目前國際上通行的MPC軟件的核心。相信這部分內容對應用工作者在理解及現場調試MPC系統時會有幫助。書中還介紹了作者十多年來在從事MPC現場成功應用的典型實例，并提供了自行研制的具有自主知識產權的工業MPC通用軟件的算法框架。
本書可作為高等學校自動化類等專業的研究生教材以及本科高年級學生的教學參考書，也可供相關工程技術人員參考使用。

第1章 引言
1.1 預測控制的特點
1.2 早期歷史和術語
1.3 在遞階控制體系中的預測控制
習題
第2章 預測控制的基本原理
2.1 預測模型
2.2 限時域滾動計算的思想
2.3 算最優輸入
2.4 反饋與預測校正
2.5 不穩定的裝置
2.6 澄清一些誤解
習題
第3章 預測控制中的模型與預測
3.1 階躍響應與脈沖響應模型
3.1.1 單輸入、單輸出裝置的階躍響應預測模型
3.1.2 多輸入、多輸出裝置的階躍與脈沖響應預測模型
3.2 傳遞函數模型
3.2.1 傳遞函數模型表述
3.2.2 利用傳遞函數模型的預測
3.2.3 擾動模型
3.2.4 廣義預測控制模型
3.2.5 多變量系統
3.3 狀態空間模型
3.3.1 狀態空間模型的表述
3.3.2 利用狀態空間模型的預測
3.4 模型之間的轉換
3.4.1 階躍響應與狀態空問模型關係
3.4.2 由階躍響應得到低維狀態空間模型
附錄3—1 Diophantine方程
附錄3—2 奇異值分解
習題
第4章 無約束預測控制算法
4.1 基於階躍響應模型的動態矩陣控制算法
4.1.1 單輸入、單輸出裝置的動態矩陣控制算法
4.1.2 多變量系統的動態矩陣預測控制算法
4.2 基於傳遞函數模型的廣義預測控制算法
4.2.1 預測模型
4.2.2 滾動優化
4.2.3 在線辨識與校正
4.3 基於狀態空間模型的預測控制算法
4.3.1 預測控制的基本表述
4.3.2 求解無約束預測控制問題
習題
第5章 約束預測控制的優化求解
5.1 基於狀態空間模型的約束預測控制
5.1.1 利用二次規劃（QP）求解
5.1.2 控制器的結構
5.1.3 求解QP問題
5.1.4 約束軟化與管理
5.2 基於階躍響應模型的約束預測控制
5.3 兩種模型描述方式的預測控制算法比較
習題
第6章 穩定性和魯棒性分析
6.1 穩定性分析
6.1.1 終端等式約束
6.1.2 無限時域
6.1.3 終端加權
6.2 魯棒性分析
6.2.1 線性矩陣不等式
6.2.2 模型不確定性
6.2.3 基於LMI的魯棒預測控制算法
附錄
習題
第7章 工業多變量預測控制技術
7.1 工業預測控制技術評述
7.1.1 工業MPC技術發展的簡要回顧
7.1.2 工業MPC控制技術評述
7.2 工業多變量預測控制器的實現技術
7.2.1 兩個層次的最優化算法
7.2.2 工業MPC中提高系統魯棒性的技術
7.2.3 一種可以處理積分對象的工業MPc算法
7.2.4 在遞階控制體系中穩態——動態兩層結構的預測控制系統的功能分析
7.2.5 一個工業MPC算法的結構及功能簡介
習題
第8章 工業預測控制應用設計與實例
參考文獻