工業(yè)過程辨識(shí)與控制

　　簡介 工業(yè)過程辨識(shí)與控制是自動(dòng)化專業(yè)本科生和控制科學(xué)與工程學(xué)科研究生重要的專業(yè)課，本書針對(duì)工業(yè)過程系統(tǒng)在辨識(shí)與控制方面對(duì)現(xiàn)有控制理論和方法提出的要求，重點(diǎn)介紹國內(nèi)外近年來的進(jìn)展。本書將控制理論中辨識(shí)、控制、優(yōu)化的方法與過程系統(tǒng)的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，著重講述如何利用控制理論的方法分析設(shè)計(jì)實(shí)際工業(yè)過程系統(tǒng)的問題，共有12章，大體分為三部分。第一部分為第1~4章，主要介紹過程控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括PID控制器的結(jié)構(gòu)形式、控制系統(tǒng)分析的主要方法、過程控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性以及串聯(lián)、前饋等基本的過程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第二部分為第5~9章，主要從過程控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的角度，分別講述單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)通過能夠被工業(yè)現(xiàn)場操作容許的繼電反饋和階躍測試進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)的方法。第三部分為第10~12章，主要分析了對(duì)于多變量控制系統(tǒng)進(jìn)行輸入/輸出配對(duì)分析、耦合性分析及分散控制器設(shè)計(jì)的方法與系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析。本書適合高等院?？刂瓶茖W(xué)與工程、計(jì)算機(jī)控制、系統(tǒng)工程和信息工程等專業(yè)的教師、研究生和高年級(jí)本科生，亦可供有關(guān)科技人員參考。 目錄目錄 1過程控制的基本概念 11工業(yè)過程控制系統(tǒng) 12PID 控制 121比例作用 122積分作用 123微分作用 124閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 13控制器設(shè)計(jì)的時(shí)域方法 14控制器設(shè)計(jì)的頻域方法 141基于頻域響應(yīng)穩(wěn)態(tài)增益的控制器設(shè)計(jì) 142采用頻域響應(yīng)判據(jù)設(shè)計(jì)控制器 2高級(jí)過程控制 21高級(jí)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 211直接合成 212內(nèi)模控制近似模型調(diào)整規(guī)律 22過程控制系統(tǒng)的積分飽和現(xiàn)象和抗飽和方案 221輸入受限 222反饋補(bǔ)償 223可實(shí)現(xiàn)參考值 224條件積分 23先進(jìn)PID控制器參數(shù)調(diào)整 231圖表法 232兩點(diǎn)法 233面積法 24繼電器反饋 3復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì) 31復(fù)雜過程動(dòng)態(tài)特性 32時(shí)間延遲系統(tǒng)的控制 321常規(guī)反饋控制器設(shè)計(jì) 322Smith預(yù)估器 323改進(jìn)的Smith預(yù)估器 33負(fù)響應(yīng)系統(tǒng) 331負(fù)響應(yīng)系統(tǒng)的控制 332負(fù)響應(yīng)補(bǔ)償 34開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng) 341控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn) 342兩步法設(shè)計(jì) 4復(fù)雜控制系統(tǒng) 41基本概念 42串級(jí)控制系統(tǒng) 421串級(jí)控制的基本原理 422串級(jí)控制器參數(shù)調(diào)整 423串級(jí)控制系統(tǒng)的防積分飽和 43前饋控制 431前饋控制器的設(shè)計(jì) 432實(shí)際中需要注意的事項(xiàng) 433反饋/前饋控制 44比值控制 45單個(gè)輸入控制多個(gè)輸出 46多個(gè)輸入控制單個(gè)輸出 47推斷控制 471反饋控制方法 472串級(jí)控制 473基于估計(jì)器的控制 474推斷控制 5工業(yè)過程系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)建模與辨識(shí) 51基礎(chǔ)概念 511過程辨識(shí)的基本定義 512經(jīng)驗(yàn)建模的原則 52最小二乘法 521線性方法 522線性化模型 523加權(quán)最小二乘法 524遞推最小二乘法 525指數(shù)型遺忘最小二乘法 53傅里葉理論 531傅里葉變換 532傅里葉變換的性質(zhì) 533離散傅里葉變換（DFT） 534快速傅里葉變換（FFT） 54描述函數(shù) 541基本概念 542描述函數(shù)估計(jì) 543典型的非線性環(huán)節(jié) 544極限環(huán) 6基于階躍響應(yīng)的參數(shù)辨識(shí) 61階躍響應(yīng)辨識(shí)的基本概念 62開環(huán)階躍測試的典型方法 621LOG方法 622兩點(diǎn)法 623面積法 63用于開環(huán)回路測試的最小二乘法 64經(jīng)典的閉環(huán)回路階躍測試 65系統(tǒng)在PID控制下的最小二乘法 651問題描述 652遞歸求解 653傳遞函數(shù)模型辨識(shí) 654應(yīng)用和仿真實(shí)例 7基于繼電測試的參數(shù)辨識(shí) 71繼電反饋的基本原理 711產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩 712估計(jì)傳遞函數(shù) 713傅里葉變換法 72改進(jìn)的繼電反饋測試 721不對(duì)稱的開關(guān)反饋 722帶磁滯的開關(guān) 723帶滯后的磁滯的實(shí)現(xiàn) 724不對(duì)稱磁滯開關(guān) 73非傳統(tǒng)的繼電反饋方法 731帶積分的開關(guān)反饋 732雙開關(guān)測試 733開關(guān)加階躍 8基于脈沖響應(yīng)的參數(shù)辨識(shí) 81脈沖響應(yīng)辨識(shí) 811基本原理 812一般理論 813簡單模型形式的辨識(shí) 814從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得矩 815從其他響應(yīng)中得到脈沖響應(yīng)數(shù)據(jù) 82基于脈沖響應(yīng)的頻率辨識(shí) 821頻率響應(yīng) 822頻譜 83用于自調(diào)節(jié)過程的辨識(shí) 84仿真實(shí)例 9多變量過程系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí) 91多變量系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)概念 92TITO過程閉環(huán)階躍測試 921分散辨識(shí) 922時(shí)域辨識(shí) 923頻域辨識(shí) 93一般MIMO過程的辨識(shí) 931測試過程和一般公式 932解耦辨識(shí)系統(tǒng) 94不對(duì)稱雙邊脈沖辨識(shí) 95仿真舉例 10多變量系統(tǒng)控制基礎(chǔ)知識(shí) 101基本概念 1011輸入/輸出配對(duì) 1012相互關(guān)聯(lián) 1013操作窗口 1014能控性與能觀測性 102多變量過程模型 1021狀態(tài)空間模型形式 1022傳遞函數(shù)模型形式 1023兩種模型之間的關(guān)系 103開環(huán)分析 1031解析解 1032穩(wěn)定性 1033開環(huán)傳遞函數(shù)分析 1034奇異性奇異值 1035動(dòng)態(tài)分析 104閉環(huán)動(dòng)態(tài)分析 1041多變量方框圖 1042閉環(huán)傳遞函數(shù) 1043閉環(huán)暫態(tài)響應(yīng) 1044閉環(huán)穩(wěn)定性 11多變量系統(tǒng)的耦合性分析 111預(yù)備知識(shí) 1111控制回路耦合性的測度 1112基于耦合分析的回路配對(duì) 112相對(duì)增益序列（RGA） 1121RGA的性質(zhì) 1122由第一原理計(jì)算RGA 1123計(jì)算RGA的矩陣方法 113利用RGA進(jìn)行回路配對(duì) 1131RGA 元素的說明 1132基本配對(duì)規(guī)則 114附加規(guī)則 1141Niederlinski定理 1142Niederlinski配對(duì)規(guī)則 1143Jacobi特征值判據(jù) 1144回路配對(duì)規(guī)則的應(yīng)用 115其他系統(tǒng)的配對(duì) 1151非線性系統(tǒng)的回路配對(duì) 1152帶積分環(huán)節(jié)的系統(tǒng)回路配對(duì) 1153非方系統(tǒng)的回路配對(duì) 1154時(shí)間解耦 1155無過程模型的回路配對(duì) 116相對(duì)干擾增益 12MIMO過程分散控制 121預(yù)備知識(shí) 1211一般概念 1212兩入兩出系統(tǒng) 122經(jīng)典的多回路控制器設(shè)計(jì) 1221采用試湊誤差法設(shè)計(jì)多回路控制器 1222采用最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)多回路控制器 1223采用RGA失調(diào)因子法設(shè)計(jì)多回路控制器 123基于回路分解的控制器設(shè)計(jì) 1231結(jié)構(gòu)分解 1232增益裕度和相角裕度設(shè)計(jì) 1233仿真實(shí)例 124基于Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)設(shè)計(jì) 1241分散控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 1242分散系統(tǒng)的穩(wěn)定域 1243仿真實(shí)例 參考文獻(xiàn)

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