工业过程辨识与控制

　　简介 工业过程辨识与控制是自动化专业本科生和控制科学与工程学科研究生重要的专业课，本书针对工业过程系统在辨识与控制方面对现有控制理论和方法提出的要求，重点介绍国内外近年来的进展。本书将控制理论中辨识、控制、优化的方法与过程系统的特点有机结合，着重讲述如何利用控制理论的方法分析设计实际工业过程系统的问题，共有12章，大体分为三部分。第一部分为第1~4章，主要介绍过程控制系统的动态特性和系统结构，包括PID控制器的结构形式、控制系统分析的主要方法、过程控制系统动态特性以及串联、前馈等基本的过程系统结构。第二部分为第5~9章，主要从过程控制系统实际应用的角度，分别讲述单变量系统和多变量系统通过能够被工业现场操作容许的继电反馈和阶跃测试进行系统辨识的方法。第三部分为第10~12章，主要分析了对于多变量控制系统进行输入/输出配对分析、耦合性分析及分散控制器设计的方法与系统稳定性的分析。本书适合高等院校控制科学与工程、计算机控制、系统工程和信息工程等专业的教师、研究生和高年级本科生，亦可供有关科技人员参考。 目录目录 1过程控制的基本概念 11工业过程控制系统 12PID 控制 121比例作用 122积分作用 123微分作用 124闭环系统的稳定性 13控制器设计的时域方法 14控制器设计的频域方法 141基于频域响应稳态增益的控制器设计 142采用频域响应判据设计控制器 2高级过程控制 21高级过程控制系统结构 211直接合成 212内模控制近似模型调整规律 22过程控制系统的积分饱和现象和抗饱和方案 221输入受限 222反馈补偿 223可实现参考值 224条件积分 23先进PID控制器参数调整 231图表法 232两点法 233面积法 24继电器反馈 3复杂动态系统的控制器设计 31复杂过程动态特性 32时间延迟系统的控制 321常规反馈控制器设计 322Smith预估器 323改进的Smith预估器 33负响应系统 331负响应系统的控制 332负响应补偿 34开环不稳定系统 341控制系统设计的难点 342两步法设计 4复杂控制系统 41基本概念 42串级控制系统 421串级控制的基本原理 422串级控制器参数调整 423串级控制系统的防积分饱和 43前馈控制 431前馈控制器的设计 432实际中需要注意的事项 433反馈/前馈控制 44比值控制 45单个输入控制多个输出 46多个输入控制单个输出 47推断控制 471反馈控制方法 472串级控制 473基于估计器的控制 474推断控制 5工业过程系统的经验建模与辨识 51基础概念 511过程辨识的基本定义 512经验建模的原则 52最小二乘法 521线性方法 522线性化模型 523加权最小二乘法 524递推最小二乘法 525指数型遗忘最小二乘法 53傅里叶理论 531傅里叶变换 532傅里叶变换的性质 533离散傅里叶变换（DFT） 534快速傅里叶变换（FFT） 54描述函数 541基本概念 542描述函数估计 543典型的非线性环节 544极限环 6基于阶跃响应的参数辨识 61阶跃响应辨识的基本概念 62开环阶跃测试的典型方法 621LOG方法 622两点法 623面积法 63用于开环回路测试的最小二乘法 64经典的闭环回路阶跃测试 65系统在PID控制下的最小二乘法 651问题描述 652递归求解 653传递函数模型辨识 654应用和仿真实例 7基于继电测试的参数辨识 71继电反馈的基本原理 711产生稳定的振荡 712估计传递函数 713傅里叶变换法 72改进的继电反馈测试 721不对称的开关反馈 722带磁滞的开关 723带滞后的磁滞的实现 724不对称磁滞开关 73非传统的继电反馈方法 731带积分的开关反馈 732双开关测试 733开关加阶跃 8基于脉冲响应的参数辨识 81脉冲响应辨识 811基本原理 812一般理论 813简单模型形式的辨识 814从实验数据中获得矩 815从其他响应中得到脉冲响应数据 82基于脉冲响应的频率辨识 821频率响应 822频谱 83用于自调节过程的辨识 84仿真实例 9多变量过程系统的参数辨识 91多变量系统辨识的基础概念 92TITO过程闭环阶跃测试 921分散辨识 922时域辨识 923频域辨识 93一般MIMO过程的辨识 931测试过程和一般公式 932解耦辨识系统 94不对称双边脉冲辨识 95仿真举例 10多变量系统控制基础知识 101基本概念 1011输入/输出配对 1012相互关联 1013操作窗口 1014能控性与能观测性 102多变量过程模型 1021状态空间模型形式 1022传递函数模型形式 1023两种模型之间的关系 103开环分析 1031解析解 1032稳定性 1033开环传递函数分析 1034奇异性奇异值 1035动态分析 104闭环动态分析 1041多变量方框图 1042闭环传递函数 1043闭环暂态响应 1044闭环稳定性 11多变量系统的耦合性分析 111预备知识 1111控制回路耦合性的测度 1112基于耦合分析的回路配对 112相对增益序列（RGA） 1121RGA的性质 1122由第一原理计算RGA 1123计算RGA的矩阵方法 113利用RGA进行回路配对 1131RGA 元素的说明 1132基本配对规则 114附加规则 1141Niederlinski定理 1142Niederlinski配对规则 1143Jacobi特征值判据 1144回路配对规则的应用 115其他系统的配对 1151非线性系统的回路配对 1152带积分环节的系统回路配对 1153非方系统的回路配对 1154时间解耦 1155无过程模型的回路配对 116相对干扰增益 12MIMO过程分散控制 121预备知识 1211一般概念 1212两入两出系统 122经典的多回路控制器设计 1221采用试凑误差法设计多回路控制器 1222采用最优化方法设计多回路控制器 1223采用RGA失调因子法设计多回路控制器 123基于回路分解的控制器设计 1231结构分解 1232增益裕度和相角裕度设计 1233仿真实例 124基于Nyquist稳定性判据设计 1241分散控制系统稳定性分析 1242分散系统的稳定域 1243仿真实例 参考文献

暂缺《工业过程辨识与控制》作者简介

1过程控制的基本概念
11工业过程控制系统
12pid 控制
121比例作用
122积分作用
123微分作用
124闭环系统的稳定性
13控制器设计的时域方法
14控制器设计的频域方法
141基于频域响应稳态增益的控制器设计
142采用频域响应判据设计控制器
2高级过程控制
21高级过程控制系统结构
211直接合成
212内模控制近似模型调整规律
22过程控制系统的积分饱和现象和抗饱和方案
221输入受限
222反馈补偿
223可实现参考值
224条件积分
23先进pid控制器参数调整
231图表法
232两点法
233面积法
24继电器反馈
3复杂动态系统的控制器设计
31复杂过程动态特性
32时间延迟系统的控制
321常规反馈控制器设计
322smith预估器
323改进的smith预估器
33负响应系统
331负响应系统的控制
332负响应补偿
34开环不稳定系统
341控制系统设计的难点
342两步法设计
4复杂控制系统
41基本概念
42串级控制系统
421串级控制的基本原理
422串级控制器参数调整
423串级控制系统的防积分饱和
43前馈控制
431前馈控制器的设计
432实际中需要注意的事项
433反馈/前馈控制
44比值控制
45单个输入控制多个输出
46多个输入控制单个输出
47推断控制
471反馈控制方法
472串级控制
473基于估计器的控制
474推断控制
5工业过程系统的经验建模与辨识
51基础概念
511过程辨识的基本定义
512经验建模的原则
52最小二乘法
521线性方法
522线性化模型
523加权最小二乘法
524递推最小二乘法
525指数型遗忘最小二乘法
53傅里叶理论
531傅里叶变换
532傅里叶变换的性质
533离散傅里叶变换(dft)
534快速傅里叶变换(fft)
54描述函数
541基本概念
542描述函数估计
543典型的非线性环节
544极限环
6基于阶跃响应的参数辨识
61阶跃响应辨识的基本概念
62开环阶跃测试的典型方法
621log方法
622两点法
623面积法
63用于开环回路测试的最小二乘法
64经典的闭环回路阶跃测试
65系统在pid控制下的最小二乘法
651问题描述
652递归求解
653传递函数模型辨识
654应用和仿真实例
7基于继电测试的参数辨识
71继电反馈的基本原理
711产生稳定的振荡
712估计传递函数
713傅里叶变换法
72改进的继电反馈测试
721不对称的开关反馈
722带磁滞的开关
723带滞后的磁滞的实现
724不对称磁滞开关
73非传统的继电反馈方法
731带积分的开关反馈
732双开关测试
733开关加阶跃
8基于脉冲响应的参数辨识
81脉冲响应辨识
811基本原理
812一般理论
813简单模型形式的辨识
814从实验数据中获得矩
815从其他响应中得到脉冲响应数据
82基于脉冲响应的频率辨识
821频率响应
822频谱
83用于自调节过程的辨识
84仿真实例
9多变量过程系统的参数辨识
91多变量系统辨识的基础概念
92tito过程闭环阶跃测试
921分散辨识
922时域辨识
923频域辨识
93一般mimo过程的辨识
931测试过程和一般公式
932解耦辨识系统
94不对称双边脉冲辨识
95仿真举例
10多变量系统控制基础知识
101基本概念
1011输入/输出配对
1012相互关联
1013操作窗口
1014能控性与能观测性
102多变量过程模型
1021状态空间模型形式
1022传递函数模型形式
1023两种模型之间的关系
103开环分析
1031解析解
1032稳定性
1033开环传递函数分析
1034奇异性奇异值
1035动态分析
104闭环动态分析
1041多变量方框图
1042闭环传递函数
1043闭环暂态响应
1044闭环稳定性
11多变量系统的耦合性分析
111预备知识
1111控制回路耦合性的测度
1112基于耦合分析的回路配对
112相对增益序列(rga)
1121rga的性质
1122由第一原理计算rga
1123计算rga的矩阵方法
113利用rga进行回路配对
1131rga 元素的说明
1132基本配对规则
114附加规则
1141niederlinski定理
1142niederlinski配对规则
1143jacobi特征值判据
1144回路配对规则的应用
115其他系统的配对
1151非线性系统的回路配对
1152带积分环节的系统回路配对
1153非方系统的回路配对
1154时间解耦
1155无过程模型的回路配对
116相对干扰增益
12mimo过程分散控制
121预备知识
1211一般概念
1212两入两出系统
122经典的多回路控制器设计
1221采用试凑误差法设计多回路控制器
1222采用最优化方法设计多回路控制器
1223采用rga失调因子法设计多回路控制器
123基于回路分解的控制器设计
1231结构分解
1232增益裕度和相角裕度设计
1233仿真实例
124基于nyquist稳定性判据设计
1241分散控制系统稳定性分析
1242分散系统的稳定域
1243仿真实例
参考文献