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陳虹 著

圖書標籤:

• 模型預測控製
• 按需印刷
• 控製理論
• 優化算法
• 係統辨識
• 嵌入式係統
• 自動化
• 機器人控製
• 過程控製
• 智能控製

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030381439

商品編碼：1257265770

包裝：平裝

叢書名： 係統與控製叢書

開本：B5

齣版時間：2013-07-29

頁數：409

字數：526000

正文語種：漢語

內容介紹
《係統與控製叢書：模型預測控製》在狀態空間理論的統一框架下係統深入地介紹瞭預測控製的滾動優化原理、算法和閉環性能。首先通過本科生熟悉的狀態空間模型建立起預測控製從原理到算法和性能分析的每一個細節，然後，介紹瞭階躍響應模型和脈衝響應模型的狀態空間描述，給齣瞭與傳統捲積描述的一緻性，據此，遵循預測控製的三個步驟“預測係統未來動態一求解優化問題一解的第*個元素作用於係統”和“滾動時域、重復進行”機製推導瞭無約束的動態矩陣控製（DMC）和模型算法控製（MAC），分析瞭閉環性能，給齣瞭閉環穩定性的分離原理，然後，依次討論瞭時滯預測控製、約束預測控製、非綫性預測控製，以及穩定性和魯棒性研究的zui新進展，zui後，介紹瞭基於滾動優化原理的滾動時域估計和基於現場可編程門陣列（FPGA）的預測控製器實現技術。
《係統與控製叢書：模型預測控製》可作為高等學校自動化及相關專業教師、研究生和高年級本科生的教材或教學參考書，也可供從事控製係統研發工作的科研人員和工程技術人員參考。

目錄
編者的話
序

第1章 緒論
1.1 為什麼齣現預測控製
1.2 預測控製的基本原理
1.3 預測控製的基本特點
1.3.1 基於模型的預測
1.3.2 滾動優化
1.3.3 前饋-反饋控製結構
1.4 本書概貌

第2章 基於狀態空間模型的預測控製
2.1 狀態空間模型
2.2 預測方程
2.3 無約束預測控製
2.3.1 開環優化問題的數學描述
2.3.2 開環優化問題的求解
2.3.3 預測控製閉環解
2.4 無約束預測控製的閉環係統分析
2.4.1 穩定性分析
2.4.2 性能分析
2.5 基於估計的無約束預測控製
2.5.1 狀態估計
2.5.2 預測控製及其閉環解
2.5.3 閉環係統分析

第3章 基於階躍響應的無約束預測控製
3.1 SISO階躍響應模型的狀態空間描述
3.1.1 穩定SISO係統的階躍響應模型
3.1.2 與捲積單位階躍響應模型的一緻性
3.1.3 SISO積分係統的階躍響應模型
3.2 SISO係統的動態矩陣控製（DMC）
3.2.1 被控係統描述
3.2.2 狀態估計
3.2.3 預測方程
3.2.4 DMC算法及其控製律
3.2.5 閉環係統分析
3.3 SISO時滯係統的動態矩陣控製
3.3.1 SISO時滯係統的DMC算法
3.3.2 閉環係統分析
3.4 MIMO係統的動態矩陣控製
3.4.1 階躍響應模型的狀態空間描述
3.4.2 狀態估計
3.4.3 預測方程
3.4.4 MIMO-DMC算法及其控製律
3.4.5 閉環係統分析
3.5 三容液位實驗係統的預測控製

第4章 基於脈衝響應的無約束預測控製
4.1 SISO脈衝響應模型的狀態空間描述
4.1.1 穩定係統的脈衝響應模型
4.1.2 積分係統的脈衝響應模型
4.2 SISO係統模型算法控製（MAC）
4.2.1 被控係統描述
4.2.2 狀態估計
4.2.3 預測方程
4.2.4 MAC算法及其控製律
4.2.5 閉環係統分析
4.3 改進的SISO係統模型算法控製
4.3.1 被控係統描述
4.3.2 狀態估計
4.3.3 預測方程
4.3.4 改進MAC算法及其控製律
4.3.5 閉環係統分析
4.4 MIMO係統的模型算法控製
4.4.1 脈衝響應模型的狀態空間描述
4.4.2 狀態估計
4.4.3 預測方程
……
第5章 綫性係統約束預測控製
第6章 非綫性預測控製
第7章 魯棒預測控製
第8章 滾動時域估計
第9章 預測控製器的FPGA實現

[按需印刷] 模型預測控製：解構復雜係統的智慧之鑰 在這個瞬息萬變的時代，我們所處的係統變得越來越復雜，從精密的工業生産流程到龐大的人員交通網絡，再到不可捉摸的經濟金融市場，乃至我們賴以生存的自然環境，都展現齣高度的動態性和耦閤性。傳統的控製方法在麵對這些復雜係統時，往往顯得力不從心，難以實現最優化的運行和精準的預測。然而，一種強大且富有遠見的控製理論——模型預測控製（Model Predictive Control, MPC），正日益成為解鎖這些復雜係統潛能的關鍵。 本書旨在深入淺齣地揭示模型預測控製的精髓，帶領讀者一步步領略其強大的理論基礎、精巧的算法設計以及在各領域的廣泛應用。我們不預設讀者在控製理論方麵擁有深厚的背景，而是從最基礎的概念入手，逐步構建起讀者對MPC的認知框架。本書將重點關注MPC的核心思想：如何利用係統模型來預測未來行為，並基於這些預測來優化控製決策，以達到期望的目標。 核心概念的層層剝離 MPC的核心魅力在於其前瞻性和優化性。不同於傳統的反饋控製，MPC不僅僅是根據當前的偏差來調整輸齣，而是會“展望”係統的未來。這個“展望”的實現，依賴於對被控對象的精確數學建模。本書將花費大量篇幅來討論模型的重要性，從綫性模型到非綫性模型，從狀態空間模型到傳遞函數模型，以及如何根據實際情況選擇和構建閤適的模型。我們將探討如何通過數據辨識、物理機理建模等多種途徑來獲取精確的模型，並分析模型誤差對MPC性能的影響。 在模型構建之後，MPC的關鍵步驟便是“預測”。基於已建立的模型，MPC能夠模擬係統在未來一段時間內的動態演變。這段時間被稱為“預測時域”。在此基礎上，MPC會生成一係列未來的控製輸入序列，並計算這些輸入序列對未來係統輸齣的影響。 而MPC的精髓，則體現在“控製”環節。MPC並非簡單地將預測到的未來輸齣與目標進行對比，而是將此過程轉化為一個在綫的優化問題。在每一個采樣時刻，MPC都會在預測時域內，尋找一組最優的控製輸入，使得係統的未來輸齣能夠盡可能地接近預設的軌跡，同時滿足各種約束條件。這些約束條件可能是設備運行的物理限製（如執行器的飽和）、安全性的要求、能源消耗的限製，甚至是經濟效益的最大化。本書將詳細介紹如何將這些復雜的約束條件轉化為數學語言，並融入到優化問題中。 優化問題的求解之道 求解MPC中的優化問題是其技術難點也是其強大能力的來源。本書將詳細介紹求解優化問題常用的方法，例如綫性規劃（LP）、二次規劃（QP）以及更通用的非綫性規劃（NLP）。我們將探討不同優化求解器（solver）的特點、效率以及適用範圍，並給齣在實際應用中選擇和配置求解器的建議。對於初學者，我們將從簡單的綫性MPC入手，逐步過渡到更為復雜的非綫性MPC。 MPC的架構與實現 理解MPC的運行架構對於掌握其應用至關重要。本書將深入剖析MPC的整體框架，包括模型的更新、預測的生成、優化問題的求解以及控製指令的下發等環節。我們將討論MPC的采樣時間選擇、預測時域和控製時域的設置對係統性能的影響。此外，我們還將探討MPC在計算資源方麵的要求，以及如何通過模型降階、簡化優化問題等方法來提高MPC的實時性，使其能夠適用於高速動態係統。 超越理論：MPC的廣泛應用 模型預測控製並非空中樓閣，其強大的性能使其在眾多領域都取得瞭顯著的成功。本書將通過豐富的案例研究，展示MPC在以下領域的應用： 工業過程控製： 從煉油化工、電力係統到食品生産，MPC能夠實現對復雜生産過程的精確控製，提高産品質量，降低能耗，優化生産效率。我們將探討如何為具體的工業過程建立模型，並設計相應的MPC控製器。 機器人與自動化： 在機器人路徑規劃、運動控製以及多機器人協同等方麵，MPC能夠實現更加平滑、精確且符閤約束的運動，提高機器人的智能化水平。 汽車工程： 自動駕駛、巡航控製、動力係統優化等都受益於MPC技術，使其能夠更安全、高效地運行。 航空航天： 飛行器姿態控製、軌道維持等需要高精度和魯棒性的控製，MPC在此領域展現齣巨大的潛力。 能源係統： 智能電網的調度優化、可再生能源的接入管理、儲能係統的協調控製等，MPC都扮演著至關重要的角色。 樓宇自動化： 智能建築的能源管理、溫濕度控製等，MPC能夠實現更加舒適和節能的運行。 金融與經濟建模： 雖然在這些領域應用相對較新，但MPC的優化預測能力也開始被探索應用於宏觀經濟調控、投資組閤管理等方麵。 在每一個應用案例中，我們都將力求詳細闡述MPC如何被具體地應用於該場景，包括模型的選擇、約束條件的設定、優化目標的定義以及最終實現的控製效果。這些案例不僅能幫助讀者理解MPC的實際價值，更能啓發讀者將其應用於自身的研究和工程實踐中。 挑戰與未來展望 盡管MPC優勢眾多，但在實際應用中也麵臨著一些挑戰，例如模型的準確性問題、實時計算的壓力、魯棒性設計以及高維係統的求解難度等。本書將對這些挑戰進行深入的分析，並介紹一些前沿的研究方嚮和技術進展，例如： 魯棒MPC： 如何在模型不確定或存在擾動的情況下，依然保證控製係統的穩定性和性能。 自適應MPC： 如何使MPC能夠根據係統運行狀態的變化，自動調整模型或控製策略。 強化學習與MPC的結閤： 利用強化學習的強大感知和決策能力，與MPC的優化規劃能力相結閤，實現更智能的控製。 分布式MPC： 如何在大型復雜係統中，通過分布式計算和協同控製，實現整體的最優。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的MPC學習平颱。我們相信，通過對本書內容的學習和消化，讀者將能夠深刻理解模型預測控製的強大之處，並將其靈活應用於解決現實世界中的復雜控製問題，從而真正掌握解構復雜係統的智慧之鑰。無論您是學生、研究人員，還是工程師，本書都將是您探索模型預測控製領域不可或缺的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

我對於《[按需印刷] 模型預測控製》的理解，更多地停留在它所代錶的技術理念上，而非具體的應用細節。我設想，這本書或許會深入探討模型預測控製（MPC）的核心算法和數學原理。它會詳細闡述MPC的滾動優化思想，即在每個時刻，基於當前的係統狀態和未來一段有限時間內的預測，求解一個最優控製序列，然後隻執行第一個控製指令，並在下一個時刻重新進行優化。這背後涉及到復雜的數學優化問題，例如綫性規劃、二次規劃，甚至是非綫性規劃。 我非常好奇，這本書會以何種方式來講解這些復雜的優化過程。是會提供詳細的推導過程，幫助讀者理解其數學根基？還是會側重於算法的實現和應用，提供一些僞代碼或者實際的編程示例？我希望它能夠平衡理論深度和實踐指導，讓初學者也能逐步掌握MPC的精髓，同時也能為有經驗的工程師提供更深入的見解。此外，MPC在處理約束條件方麵有著獨特的優勢，例如輸入約束、狀態約束等，我期待這本書能詳細介紹如何在MPC框架下有效地處理這些約束。

評分☆☆☆☆☆

我對《[按需印刷] 模型預測控製》這個書名，有一種直觀的聯想，它似乎與“智能製造”和“工業4.0”這些時代潮流緊密相連。我猜測，這本書會不僅僅局限於理論講解，更會著眼於MPC在實際工業生産中的落地應用。 我好奇它會提供哪些關於“按需印刷”的理解？是說MPC的算法可以根據不同應用場景進行定製化開發，還是說MPC本身就是一種高度靈活、可以根據實時需求進行調整的控製策略？這本書會深入分析MPC在提高生産效率、降低能耗、優化資源配置、保證産品質量等方麵的作用嗎？我期待它能帶來一些關於如何將MPC與物聯網、大數據、人工智能等前沿技術結閤的思路，以實現更高級彆的智能化生産。

評分☆☆☆☆☆

《[按需印刷] 模型預測控製》這個書名，讓我聯想到一種更加動態和智能的控製哲學。我猜想，這本書可能會從更宏觀的視角來審視控製理論的發展，並重點介紹模型預測控製（MPC）在其中的獨特地位和優勢。 我很好奇，它會如何解釋“模型”在MPC中的重要性，以及“預測”是如何賦予控製係統前瞻性的。這本書是否會探討MPC相對於傳統控製方法的創新之處，例如其在處理非綫性係統、考慮未來約束以及優化多目標函數方麵的突齣錶現？我期待它能夠提供一些關於MPC的理論基礎，例如如何建立係統模型，如何進行預測，以及如何進行優化。同時，我也希望它能分享一些實際應用中的經驗和教訓，讓讀者能夠更全麵地理解MPC的潛力和局限性。

評分☆☆☆☆☆

這本《[按需印刷] 模型預測控製》的書名，光是聽起來就讓我對它充滿瞭好奇。我一直對控製係統領域有著濃厚的興趣，尤其是那種能夠“預測”和“控製”的智能算法。它似乎預示著一種更主動、更高效的控製方式，而非僅僅被動地響應。想象一下，在一個復雜的動態係統中，我們不再是等到係統齣現偏差纔去修正，而是能夠提前洞察未來的走嚮，並提前采取最優的乾預措施，這無疑是令人興奮的。 我很好奇這本書是如何將“模型”和“預測控製”這兩個概念巧妙地結閤在一起的。我猜測，它會深入講解如何構建精確的係統模型，這本身就是一項挑戰。模型的好壞直接決定瞭預測的準確性，也直接影響著控製的有效性。這本書是否會提供一些實用的建模技巧和方法？例如，針對不同類型的係統，例如綫性係統、非綫性係統，甚至是具有時延的係統，是否有相應的建模策略？我特彆期待它能涵蓋一些關於如何處理模型不確定性、如何從數據中學習模型，以及如何驗證模型準確性的內容。畢竟，一個不準確的模型，其預測控製的意義將大打摺扣。

評分☆☆☆☆☆

《[按需印刷] 模型預測控製》這個書名，在我看來，不僅指嚮瞭一種控製技術，更可能是一種解決工程難題的思維方式。我猜想，這本書會強調MPC在處理復雜、多變量、具有約束條件的動態係統方麵的強大能力。在實際工程應用中，許多係統往往不是簡單的綫性係統，而是充滿瞭非綫性和各種各樣的限製。 我對此非常感興趣，因為我曾經遇到過一些棘手的控製問題，傳統的PID控製或者狀態反饋控製在麵對這些復雜係統時顯得力不從心。MPC的齣現，是否能夠為這些問題提供一種更優雅、更有效的解決方案？這本書會如何闡述MPC在化工、航空航天、電力係統、機器人等領域的具體應用案例嗎？我渴望瞭解它是如何解決諸如多變量耦閤、參數時變、設備運行限製等實際工程挑戰的。

評分☆☆☆☆☆

書不錯，很好，就是價格高，等瞭很久

評分☆☆☆☆☆

還行吧

評分☆☆☆☆☆

正版書發貨慢

評分☆☆☆☆☆

不錯。。。。

評分☆☆☆☆☆

還行吧

評分☆☆☆☆☆

書的質量非常非常好。但是客服服務稍微有點慢。

評分☆☆☆☆☆

店傢沒有開發票，跟對方聯係，客服長時間不迴復，然後等到不在綫的時候給你迴復一下。態度非常讓人不滿意！！！！

評分☆☆☆☆☆

印刷質量很好。喜歡，不過封麵不像這個一樣，軟封麵，估計不經翻閱。

評分☆☆☆☆☆

書一般，質量還可以。但是客服特彆差，基本都不搭理你。太失望瞭。因為第一次忘瞭要發票，問瞭兩次都沒有迴復。客服真的太差瞭！！！