預測控製的理論與方法（第2版） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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丁寶蒼著

圖書標籤:

預測控製
模型預測控製
最優控製
控製理論
自動化
係統工程
電氣工程
控製工程
算法
優化方法

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齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111560029

版次：2

商品編碼：12080021

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

頁數：242

具體描述

內容簡介

本書分為基礎篇和漫談篇。基礎篇介紹三類經典的啓發式預測控製算法（即模型算法控製、動態矩陣控製、廣義預測控製）、輸入非綫性係統的兩步法預測控製、具有穩定性保證的預測控製綜閤方法，並側重於魯棒預測控製和闡述啓發式算法與綜閤方法的關係。漫談篇從多個角度、各種算法齣發，講述狀態可測和輸齣反饋兩種情況下多胞描述模型的魯棒預測控製。對初步接觸預測控製的讀者，可通過學習基礎篇掌握一些學習和研究預測控製的基礎工具和算法。漫談篇適閤於對預測控製進行較長時間學習和研究的讀者，從中可以探索魯棒預測控製的發展規律，對魯棒預測控製還沒有解決的問題産生研究興趣等。

前言/序言

　　從２００８年齣版《預測控製的理論和方法》（機械工業齣版社）以來，預測控製研究領域發生瞭很多變化，網絡環境下的預測控製和分布式預測控製的設計、綜閤成為研究熱點，經濟預測控製以及集成實時優化的預測控製得到瞭廣泛的研究，在２０００年前興起的具有穩定性保證的預測控製（即預測控製綜閤方法）繼續在穩定性研究中占據主要地位，但其服務的主流模型和係統發生較大的轉移。但是，作者引用愛因斯坦的一句話來評價：“這正像我們坐在火車裏遠行一樣，要是我們隻低頭觀察靠近軌道的東西，那麼我們似乎是在極速地嚮前奔馳，但當我們注視遠處的山脈時，景色就變得完全不同瞭，哪裏似乎變化得非常慢”———預測控製的基本問題也是這樣。

　　因此，作者還是決定修訂《預測控製的理論和方法》，以彌補原來的不足，並增加自己在此領域的新見解。２００８年版是一本試圖繼承和發揚的書，因此第１章的前４節參考瞭本書作者的碩士導師袁璞教授的專著，１�保到諍停豹保方讜蠆慰劑瞬┦可�導師席裕庚教授的專著，１�保督誆捎昧俗髡叩牟┦柯畚牡男捶ǎ�１�保附讜蚴嗆筒┦扛鋇際�李少遠教授閤作的一篇論文，第１章剩下的努力是試圖將預測控製的諸多發展軌跡聯係起來；接下去，第２章參考瞭袁璞教授的專著和作者的碩士論文，第３章參考瞭席裕庚教授的專著，第４、５章參考瞭作者的博士論文等，第６章以後則更多地體現作者在博士畢業後的研究成果。本次修訂包含瞭基礎篇和漫談篇，它們既是關聯的又有一定的獨立性。基礎篇是對２００８年版的繼承，故作者沒有刻意地改變２００８年版的結構和編排，盡量保持其原汁原味。漫談篇是新版中增加的內容，但建立在基礎篇的基礎上。由於基礎篇盡量保持瞭原汁原味，所以漫談篇中稍微有一些重復的細節，但那應該不是主要的。

　　與此關聯的是，２００８年以來，作者沿著魯棒預測控製的路綫繼續開展輸齣反饋預測控製的研究，同時係統地研究瞭以動態矩陣控製（包括狀態空間實現）為主的工業雙層結構預測控製和遞階工業預測控製（已齣版《工業預測控製》一書），前者使得本書的“基礎篇”不再包含輸齣反饋魯棒預測控製（２００８年版第１０章），後者使得對２００８年版第３章（動態矩陣控製）大大簡化後閤並到第２章。由於輸齣反饋魯棒預測控製研究更加復雜，作者覺得可以不放在“基礎篇”中，而是放在“漫談篇”中。此外，作者在基礎篇中還做瞭若乾刪除、添加和修正。請讀者注意：本書同一個斜體字符在下標時可能變為正體，這時它所代錶的物理意義和斜體字符相同。

　　預測控製的主要應用對象是有約束、多變量係統。一般認為預測控製是２０世紀７０年代後期産生的計算機控製算法，那時齣現的動態矩陣控製和模型預測啓發控製受到的認可度一直很高。但在此之前，早在２０世紀７０年代初期就有關於滾動時域控製的研究。２０世紀８０年代，對自適應控製的研究很熱，英國學者Ｃｌａｒｋｅ又適時地提齣瞭廣義預測控製。廣義預測控製在當時的背景下比動態矩陣控製和模型預測啓發控製更適閤理論分析。到２０世紀９０年代，國際上對預測控製的理論研究主要轉嚮預測控製綜閤方法，並逐漸形成以最優控製為理論基礎的具有穩定性保證的預測控製的概略性思路。並且，綜閤型預測控製的早期形式就是２０世紀７０年代初的那些滾動時域控製。到目前為止，預測控製綜閤方法基本上無法應用到Ⅵ預測控製的理論與方法第２版實際工程中，原因在於它難以被完好地嵌入到遞階結構工業預測控製的框架中———即使是雙層結構預測控製也沒有順利地采用綜閤方法。

　　要細緻理解預測控製學術理論和工程實踐的差異，將涉及控製理論的各個方麵，包括係統辨識、模型近似和簡化、狀態估計、模型變換等等。正是這種復雜性使得人們從不同角度對預測控製方法進行突破。對一個係統采用簡單的控製器，如動態矩陣控製、模型預測啓發控製，可得到“難以琢磨”的閉環係統；對一個係統采用復雜的控製器，如預測控製綜閤方法，卻可得到容易分析的閉環係統；廣義預測控製采用瞭不太簡單的控製器（考慮辨識在內），得到瞭更加“難以琢磨”的閉環係統，但這是自適應控製不可避免的。預測控製的科研人員要理解各種方法的差異，深知差異的根源，采用辨證的眼光看待。對一個工程技術人員，要理解任何一種方法都不是萬能的，其成功和失敗都可有深刻的理論原因；要理解模型的選擇在預測控製實施中的重要性，不能概括為模型越準確越好，還有很多的理論支撐。

　　感謝上海交通大學席裕庚教授、上海交通大學李少遠教授、中國石油大學袁璞教授、加拿大Ａｌｂｅｒｔａ大學黃彪教授、新加坡南洋理工大學謝利華教授對我科研工作的支持和指導！

　　博士生鬍建晨、楊原青和研究生王彭軍、謝亞軍、陳橋參與瞭文稿校對工作。此外，著者的研究工作受到國傢自然科學基金（編號６１５７３２６９）和陝西省自然科學基礎研究計劃（編號２０１６ＪＭ６０４９）的資助，在此一並錶示感謝。

　　由於著者水平有限，本書會有很多不盡如人意之處，衷心希望讀者給予批評指正。

　　著者丁寶蒼２０１６年１０月於西安交通大學

　　序預測控製是２０世紀７０年代産生於工業過程控製領域的一類新型計算機控製算法。近３０年來，預測控製理論和實踐的發展都取得瞭豐碩的成果，不僅成為最有代錶性的先進控製算法受到工業界的青睞，而且形成瞭具有滾動優化特色的不確定性係統穩定和魯棒設計的理論體係。縱觀預測控製的發展曆程，大緻經曆瞭這樣三個高潮階段：一是２０世紀７０年代以階躍響應、脈衝響應為模型的工業預測控製算法，其典型算法如動態矩陣控製等，這些算法在模型選擇和控製思路方麵十分適閤工業應用的要求，因此從一開始就成為工業預測控製軟件的主體算法並得到廣泛應用，但理論分析的睏難使它們在應用中必須融入對實際過程的瞭解和調試的經驗；二是２０世紀８０年代由自適應控製發展而來的廣義預測控製等自適應預測控製算法，相對於工業預測控製算法而言，這類算法的模型和控製思路都更為控製界所熟悉，因此更適閤於理論分析，由此推動瞭預測控製的定量分析取得瞭一些新進展，然而，對於多變量、有約束、非綫性等情況，解析上的睏難成為定量分析中不可逾越的障礙，從而束縛瞭這一方嚮研究的深入發展；三是２０世紀９０年代以來發展起來的預測控製定性綜閤理論，在這一階段，人們因為定量分析所遇到的睏難而轉變瞭研究的思路，不再束縛於研究已有算法的穩定性，而在研究如何保證穩定性的同時發展新的算法，這些研究可以針對最一般的對象，由於充分藉鑒瞭最優控製、Ｌｙａｐｕｎｏｖ分析、不變集等成熟理論和方法，使預測控製的理論研究齣現瞭新的飛躍，取得瞭豐碩的研究成果，成為當前預測控製研究的主流，但這些成果與實際工業應用仍存在著很大的距離。

　　預測控製經過上述幾個階段的發展，已成為一個多元化的學科分支，包含瞭具有不同目的和不同特色的諸多發展軌跡。從全局的角度對這些發展進行辨證的反思和總結，將有助於研究者在這一領域中準確定位、把握方嚮。我很高興地看到，《預測控製的理論與方法》一書，正在嘗試做齣這方麵的努力。該書作者丁寶蒼博士早期曾參加過預測控製的工業應用項目，２０００年至２００３年在上海交通大學攻讀博士學位期間，首先研究瞭廣義預測控製係統的穩定性，然後以兩步法預測控製的分析和設計為主完成瞭博士論文，而後又轉嚮研究預測控製定性綜閤理論，特彆是魯棒預測控製的綜閤方法。盡管博士畢業後多次改變工作環境，但他始終堅持這一方嚮的研究，並且取得瞭豐碩的成果。因此，由他撰寫的這本專著，必定能反映齣他在涉足預測控製不同分支時對問題的深刻理解和豐富經驗。事實上，從該書的內容和寫作風格上我們很容易看到這一點。該書不僅介紹瞭預測控製不同發展軌跡的豐富知識，可以作為很好的入門書，而且特彆注重闡明基本的思路和不同研究領域間的相互關係，包括在每一章中以注釋和章末提示和理解給齣的、隻有經過深入研究和思考纔能體會到的要點和細節。我想，這也許是該書不同於其他預測控製書籍的最大特色，這對於預測控製的研究者無疑是大有啓發的。

　　Ⅳ預測控製的理論與方法第２版預測控製包含瞭從原理、算法到理論、策略的極其豐富的內容。研究預測控製，不僅僅是學會一兩種算法或瞭解若乾分析推導過程，而需要有廣闊的視野和知識，在此基礎上纔能領悟到算法和理論中的真諦。希望該書的齣版能為讀者提供這樣一個平颱，使讀者準確認識工業預測控製、自適應預測控製和現代預測控製定性綜閤方法的特點和思路，加深領悟和研究能力，為推動我國預測控製的研究和應用做齣貢獻。

　　席裕庚上海交通大學

《先進控製策略：模型預測控製精要與應用》內容簡介本書深入探討瞭現代控製理論的核心分支——模型預測控製（MPC）的精妙理論與廣泛應用。在復雜動態係統日益增多、對精確控製要求不斷提升的今天，MPC憑藉其強大的預測能力和靈活的約束處理機製，已成為解決工業自動化、機器人、航空航天、能源管理等眾多領域挑戰的利器。本書從最基礎的控製理論概念齣發，循序漸進地構建起理解MPC的堅實基礎。我們將迴顧經典控製理論中的穩定性、可控性、可觀性等基本要素，並引入狀態空間錶示法，為後續建立係統模型打下基礎。隨後，本書將詳細闡述構建精確係統模型的各種方法，包括從第一性原理齣發建立物理模型，以及利用數據驅動技術（如係統辨識）從實際觀測數據中學習模型。理解模型的準確性是MPC性能的關鍵，本書將對此給予充分的關注。接著，本書的核心內容——模型預測控製的理論框架將被全麵解析。我們將詳細介紹MPC的基本工作原理：利用係統的模型預測其未來一段時間內的動態行為，並在滾動時域內求解一個優化問題，以確定最優的控製輸入序列。本書將深入剖析MPC的幾個關鍵組成部分：預測模型：如何選擇和構建適閤MPC算法的係統模型，包括綫性模型、非綫性模型以及考慮不確定性的魯棒模型。目標函數（代價函數）：各種常見的性能指標，如平方和誤差、能量消耗、操縱變量變化率等，以及如何根據具體應用設計閤理的代價函數。約束處理： MPC最突齣的優勢之一在於其能夠直接處理狀態約束和操縱變量約束。本書將詳細介紹如何將這些約束有效地納入優化問題，並探討不同約束類型的處理方法，例如等式約束、不等式約束、軟約束等。滾動優化： MPC的核心思想是滾動時域優化。本書將闡述這一過程的工作機製，包括如何計算當前時刻的最優控製輸入，以及如何在下一個采樣時刻重復此過程。優化算法：針對MPC優化問題，本書將介紹一係列常用的數值優化算法，包括梯度下降法、牛頓法、序列二次規劃（SQP）等，並分析它們在MPC中的適用性和計算效率。本書不僅關注理論推導，更注重算法的實際實現和應用。因此，我們將詳細講解不同類型的MPC，包括：綫性模型預測控製 (LMPC)：針對綫性係統，其優化問題具有凸性，易於高效求解。非綫性模型預測控製 (NMPC)：適用於描述復雜非綫性動態的係統，雖然求解復雜度更高，但能實現更優的控製性能。二次型模型預測控製 (Quadratic MPC, QMPC)：一種LMPC的特例，其代價函數為二次型，允許使用高效的二次規劃求解器。約束模型預測控製 (Constrained MPC, CMPC)：強調MPC在處理各類約束方麵的能力。魯棒模型預測控製 (Robust MPC, RMPC)：針對模型不確定性或外部擾動，設計能夠保證一定魯棒性的MPC控製器。為瞭幫助讀者更好地理解和掌握MPC技術，本書將提供大量經過精心設計的算例，覆蓋瞭從理論驗證到實際應用的各個層麵。這些算例將涉及：經典的控製係統仿真：如一階、二階、高階綫性係統，以及具有非綫性特性的係統，展示MPC如何實現快速響應、抑製超調並滿足約束。工業過程控製：例如化工反應器溫度控製、鍋爐壓力調節、配料係統優化等，體現MPC在復雜工業流程中的應用價值。機器人與自動化：機器人軌跡跟蹤、路徑規劃、多機器人協同等問題，展示MPC在實現高精度運動控製方麵的優勢。能源係統管理：如智能電網負荷預測與調度、可再生能源接入優化、電池儲能係統管理等，探討MPC在提高能源利用效率和係統穩定性方麵的作用。航空航天應用：飛行器姿態控製、軌道機動、自主著陸等場景，展示MPC在滿足嚴格安全性和性能要求下的應用。本書的編寫風格力求嚴謹而不失易懂，理論推導清晰，公式證明詳盡，並輔以直觀的圖示和錶格。每章末尾均設有“習題與討論”，旨在鞏固讀者對所學知識的理解，並激發進一步的思考。本書的目標讀者包括但不限於：控製工程領域的本科生和研究生：為其提供深入學習MPC理論和方法的堅實基礎。自動化、電氣工程、機械工程、化學工程等相關專業的科研人員：幫助他們掌握MPC這一先進控製工具，解決實際工程問題。工業界的工程師和技術人員：提供將MPC技術應用於生産過程優化、産品升級和技術創新的實用指南。對先進控製技術感興趣的任何人士。通過係統學習本書，讀者將能夠：深刻理解模型預測控製的核心原理和算法框架。掌握構建MPC係統所需的模型辨識與選擇方法。熟練設計適用於不同應用場景的MPC控製器。有效地處理係統中的各種約束條件，提升控製係統的性能和安全性。理解MPC的優勢、局限性以及與其他控製方法的比較。具備將MPC技術應用於實際工程問題的能力。《先進控製策略：模型預測控製精要與應用》是一本集理論深度、算法廣度和應用實例於一體的專業著作，必將成為您探索和掌握模型預測控製技術的寶貴參考。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

我是一名對智能交通係統（ITS）非常感興趣的工程師，目前正在研究如何利用先進的控製技術來優化交通流量，減少擁堵，提高道路通行效率。模型預測控製（MPC）在這一領域有著巨大的潛力，因為它能夠預測未來一段時間內的交通流量變化，並根據預測結果來動態調整交通信號燈的配時、匝道控製器的參數等。我非常希望《預測控製的理論與方法（第2版）》能夠深入探討MPC在ITS中的理論和方法。我特彆關注書中是否能提供關於如何建立準確的交通流模型，以及如何利用MPC來解決交通信號控製、匝道閤並控製、以及車隊跟隨等問題。此外，交通係統具有非常強的耦閤性和不確定性，模型誤差和外部乾擾（如突發事故）都可能對控製效果産生影響。我希望書中能介紹關於MPC的魯棒性設計方法，以及如何處理數據缺失和延遲等問題。

評分☆☆☆☆☆

這本《預測控製的理論與方法（第2版）》我真是盼瞭好久瞭，上一版我就已經受益匪淺，這次聽說齣瞭第二版，我更是第一時間下單。我主要的研究方嚮是工業自動化和智能製造，而預測控製在這兩個領域的重要性不言而喻。過去幾年，我一直在將一些先進的預測控製算法應用到實際的生産綫上，比如化工過程的優化調度、機器人軌跡規劃等等，確實取得瞭不錯的效果。然而，在很多復雜係統，特彆是具有非綫性、時變特性以及存在大量不確定性的係統中，傳統的預測控製方法往往難以應對。我一直渴望能夠深入理解預測控製的最新發展，尤其是那些能夠處理更廣泛、更魯棒性問題的理論和方法。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個絕佳的學習機會。我尤其關注書中是否能詳細闡述模型預測控製（MPC）在應對多約束、大尺度、分布式係統等方麵的最新進展。同時，我也希望能看到關於如何設計更高效、更實時的預測模型，以及如何處理模型失配和外部擾動的新策略。這本書的理論深度和實踐指導意義，對我來說至關重要，我非常期待它能為我的研究和工作帶來新的突破。我個人認為，預測控製作為一種前饋與反饋結閤的優化控製策略，其核心在於“預測”，如何構建精準的係統模型，並在此基礎上進行前瞻性的優化決策，是整個技術鏈條的關鍵。而現實世界中的係統，往往是非綫性的，甚至是非綫性的程度很高，綫性化的模型預測控製器在某些工況下可能性能會大打摺扣，甚至齣現穩定性問題。因此，我迫切希望這本書能夠提供關於非綫性預測控製的理論基礎，例如基於Lagrange-Knopp定理的穩定條件下非綫性MPC的設計，以及各種非綫性模型辨識方法的最新進展。另外，隨著計算能力的飛速提升，模型預測控製在處理高維度、大規模係統方麵也展現齣巨大的潛力。分布式MPC，即多個獨立的控製器協同工作，共同管理一個大型係統，這在智能電網、交通流量控製等領域有著廣泛的應用前景。我希望書中能對分布式MPC的穩定性和收斂性分析，以及通信約束下的協同優化問題有深入的探討，這對於我理解和設計大規模分布式控製係統非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電力係統領域工作的工程師，我一直密切關注著預測控製技術在智能電網中的應用。隨著可再生能源（如風能、太陽能）的大規模接入，電力係統的動態特性變得越來越復雜，傳統的集中式、靜態的控製策略已經難以滿足需求。模型預測控製（MPC）能夠處理動態變化、多變量耦閤以及各種運行約束，尤其是在日前調度、實時頻率調整、電壓穩定控製等方麵展現齣巨大的潛力。我非常期待這本書能夠深入探討MPC在電力係統中的具體應用，包括如何建立精確的電力係統動態模型，如何處理新能源發電的隨機性和波動性，以及如何利用MPC實現電網的經濟運行和高可靠性。特彆地，我關注書中是否能提供關於分布式MPC在電網中的應用案例，例如在配電網自動化、微電網協調控製等方麵的研究。我也希望書中能對MPC的魯棒性問題進行深入的分析，因為電力係統對控製器的穩定性要求極高，任何控製失誤都可能導緻大範圍的停電。如何設計能夠應對係統模型不確定性、傳感器故障以及外部乾擾的魯棒MPC控製器，是我非常關心的問題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對機器人學和自動化控製有著濃厚興趣的學生，目前正在攻讀碩士學位，我的研究方嚮是多機器人協同操作。在機器人協同方麵，如何進行實時的路徑規劃、避障以及任務分配，是一個非常棘手的問題。我瞭解到模型預測控製（MPC）在處理這類問題上具有獨特的優勢，因為它能夠考慮未來一段時間的係統演化，並能夠同時滿足機器人的運動學和動力學約束、以及碰撞避免的約束。我非常期待《預測控製的理論與方法（第2版）》能夠提供關於MPC在多機器人係統中的理論基礎和應用方法。我希望書中能詳細介紹如何為多機器人係統建立準確的動力學模型，以及如何設計一種能夠處理多機器人之間相互乾擾和協同的MPC框架。此外，對於機器人這種需要實時交互和快速響應的係統，計算效率是關鍵。我迫切希望書中能夠提供一些關於如何優化MPC計算速度的策略，例如采用模型降階、或者利用近似MPC方法來減小計算負擔。我也很關注書中是否能介紹一些關於MPC的魯棒性設計，因為在實際的機器人操作中，傳感器噪聲、執行器誤差以及環境的不確定性都可能導緻控製性能下降，甚至引發碰撞。

評分☆☆☆☆☆

自從我開始接觸過程控製領域，預測控製（MPC）這個概念就深深吸引瞭我。我之前主要做的是傳統PID控製器和一些基於狀態反饋的控製器，在處理一些簡單的綫性係統時效果還不錯，但是當麵對一些復雜的工業過程，比如涉及多變量耦閤、存在顯著時滯、或者需要同時滿足多個約束條件時，PID控製器就顯得力不從心瞭。我一直想找到一種更強大的控製理論來解決這些問題，而MPC憑藉其能夠顯式處理約束、通過預測未來行為來進行優化控製的優勢，成為瞭我研究的重點。這次的《預測控製的理論與方法（第2版）》正好滿足瞭我的需求。我特彆期待書中能夠詳細介紹各種MPC的實現框架，比如傳統的二次規劃（QP）方法在求解MPC中的應用，以及如何針對不同類型的預測模型（例如，基於狀態空間模型、基於傳遞函數模型，甚至是基於數據驅動的模型）選擇閤適的優化算法。此外，對於一些計算資源受限的應用場景，實時性是一個巨大的挑戰。我希望書中能提供一些關於如何加速MPC計算的技術，例如模型降階、預設控製器（pre-set controllers）的設計，或者集成機器學習方法來快速估計最優控製序列的策略。我個人認為，MPC的魯棒性也是一個非常關鍵的研究方嚮。在實際應用中，係統模型總是存在不確定性，外部擾動也無法避免。如何設計齣對模型不確定性和外部擾動具有良好魯棒性的MPC控製器，是保證係統穩定運行和性能的關鍵。我希望這本書能夠提供一些關於魯棒MPC理論的深入講解，包括如何利用區間分析、模糊邏輯或隨機模型來處理不確定性，以及相應的魯棒優化算法。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在海洋工程領域工作的工程師，我們正在開發一種用於水下自主機器人的導航與控製係統。水下環境的復雜性，如聲速剖麵變化、洋流擾動、以及傳感器噪聲等，對機器人的定位和運動控製提齣瞭極高的要求。傳統的控製方法在麵對這些不確定性和耦閤性時，往往難以達到預期的性能。模型預測控製（MPC）能夠通過預測未來的運動軌跡，並考慮各種約束（如最大航速、最大轉嚮角、以及避免碰撞），來優化控製器的輸齣，在我看來是解決這些問題的理想方案。我非常期待《預測控製的理論與方法（第2版）》能夠為我提供關於MPC在海洋工程領域的理論基礎和應用方法。我希望書中能詳細介紹如何為水下自主機器人建立準確的動力學模型，以及如何設計能夠處理水下環境不確定性的MPC控製器。此外，對於水下機器人這種需要自主決策和長時間作業的平颱，計算效率和魯棒性至關重要。我非常關注書中關於MPC的實時計算優化策略，以及魯棒MPC的設計方法，這對我實現水下自主機器人的長期穩定運行至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字《預測控製的理論與方法（第2版）》讓我眼前一亮，因為我正麵臨著一個相當具有挑戰性的控製問題。我目前在研究一個大型的化工過程，這個過程的特點是存在非常顯著的非綫性、多變量耦閤以及大量的運行約束。傳統的PID控製器在這種復雜係統上效果非常差，根本無法保證産品的質量和過程的穩定性。模型預測控製（MPC）一直是我想深入學習的技術，它能夠通過預測係統未來的行為來優化控製器的輸齣，並且能夠顯式地處理各種約束條件，這對於我來說是解決當前問題的關鍵。我非常期待這本書能夠提供關於如何針對這類復雜化工過程構建準確的預測模型，以及如何設計齣穩定有效的MPC控製器。特彆是，我關注書中是否能詳細介紹非綫性MPC的設計方法，以及如何處理模型不確定性和外部擾動。此外，我希望書中能提供一些關於MPC在化工領域的實際應用案例，以及一些關於如何將MPC技術部署到實際生産係統的指導。

評分☆☆☆☆☆

我的研究方嚮是航空航天領域的製導、導航與控製（GNC）。在航天器姿態控製方麵，尤其是對於一些具有復雜動力學特性（如多自由度、非綫性耦閤）的航天器，如空間望遠鏡、空間站等，傳統的控製方法在麵對精度要求極高、同時又要滿足各種約束（如推進劑消耗限製、指令限製）時，顯得有些捉襟見肘。模型預測控製（MPC）憑藉其前瞻性優化和約束處理能力，在我看來是解決這些問題的有力工具。我非常期待《預測控製的理論與方法（第2版）》能夠為我提供關於MPC在航空航天領域的理論基礎和應用實例。我希望書中能詳細介紹如何為具有復雜動力學特性的航天器建立高精度的預測模型，以及如何設計相應的MPC控製器來保證姿態控製的精度和魯棒性。同時，我非常關注書中關於MPC的實時性問題，因為航天器在軌運行時，計算資源是有限的，需要高效的算法來完成實時的控製計算。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待，更多地源於我目前在無人機自主飛行控製領域遇到的瓶頸。我們團隊正在開發一種能夠在復雜環境中進行自主導航和避障的無人機係統，這需要非常精密的軌跡規劃和飛行姿態控製。傳統的基於模型的控製方法，比如PID或LQR，在麵對高速動態變化、以及需要同時滿足姿態、速度、加速度等多重約束的情況下，性能錶現並不理想，甚至會齣現震蕩或失控。預測控製，尤其是模型預測控製（MPC），因其能夠前瞻性地優化未來一段時間內的控製輸入，並能顯式地處理各種約束（例如，最大輸齣功率、最大角速度、機身傾斜角度限製等），在這方麵具有天然的優勢。我非常希望這本書能夠深入探討MPC在非綫性、欠驅動、以及強耦閤動力學係統中的應用。特彆是，我關注書中是否能提供關於如何建立準確的無人機動力學模型，以及如何針對模型中的非綫性項和不確定性設計有效的MPC控製器。此外，對於無人機這種需要實時響應和快速決策的應用，計算效率至關重要。我希望能學習到如何優化MPC的求解算法，或者采用一些近似MPC的方法，以滿足實時性要求。書中關於分布式MPC的討論，也可能對我有所啓發，因為未來我們可能會考慮多架無人機協同作業的場景，需要進行協同的路徑規劃和避障。

評分☆☆☆☆☆

作為一名生物醫學工程的研究者，我一直對如何利用控製理論來優化生物醫學設備的性能非常感興趣。例如，在胰島素泵的智能控製方麵，如何根據患者的實時生理數據（血糖水平、運動狀態等）來精確地預測未來一段時間的血糖變化，並據此動態調整胰島素的輸注率，以維持血糖在目標範圍內，是一個極具挑戰性的問題。模型預測控製（MPC）因其能夠處理動態變化、多變量耦閤以及各種生理約束，在這方麵展現齣巨大的潛力。我非常期待《預測控製的理論與方法（第2版）》能夠為我提供關於MPC在生物醫學工程領域的理論基礎和應用方法。我特彆關注書中是否能介紹如何建立準確的生理模型，例如人體血糖穩態模型，以及如何利用MPC來解決胰島素泵的智能控製問題。此外，生物係統具有很大的個體差異性和不確定性，我希望書中能對MPC的魯棒性設計進行深入的探討，以確保控製器在麵對個體差異和外部擾動時仍能保持良好的性能。

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