工業(yè)過程辨識與控制

　　簡介 工業(yè)過程辨識與控制是自動化專業(yè)本科生和控制科學與工程學科研究生重要的專業(yè)課，本書針對工業(yè)過程系統(tǒng)在辨識與控制方面對現(xiàn)有控制理論和方法提出的要求，重點介紹國內(nèi)外近年來的進展。本書將控制理論中辨識、控制、優(yōu)化的方法與過程系統(tǒng)的特點有機結(jié)合，著重講述如何利用控制理論的方法分析設計實際工業(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)實際應用的角度，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行系統(tǒng)辨識的方法。第三部分為第10~12章，主要分析了對于多變量控制系統(tǒng)進行輸入/輸出配對分析、耦合性分析及分散控制器設計的方法與系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析。本書適合高等院?？刂瓶茖W與工程、計算機控制、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控制器設計的時域方法 14控制器設計的頻域方法 141基于頻域響應穩(wěn)態(tài)增益的控制器設計 142采用頻域響應判據(jù)設計控制器 2高級過程控制 21高級過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 211直接合成 212內(nèi)?？刂平颇Ｐ驼{(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反饋補償 223可實現(xiàn)參考值 224條件積分 23先進PID控制器參數(shù)調(diào)整 231圖表法 232兩點法 233面積法 24繼電器反饋 3復雜動態(tài)系統(tǒng)的控制器設計 31復雜過程動態(tài)特性 32時間延遲系統(tǒng)的控制 321常規(guī)反饋控制器設計 322Smith預估器 323改進的Smith預估器 33負響應系統(tǒng) 331負響應系統(tǒng)的控制 332負響應補償 34開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng) 341控制系統(tǒng)設計的難點 342兩步法設計 4復雜控制系統(tǒng) 41基本概念 42串級控制系統(tǒng) 421串級控制的基本原理 422串級控制器參數(shù)調(diào)整 423串級控制系統(tǒng)的防積分飽和 43前饋控制 431前饋控制器的設計 432實際中需要注意的事項 433反饋/前饋控制 44比值控制 45單個輸入控制多個輸出 46多個輸入控制單個輸出 47推斷控制 471反饋控制方法 472串級控制 473基于估計器的控制 474推斷控制 5工業(yè)過程系統(tǒng)的經(jīng)驗建模與辨識 51基礎(chǔ)概念 511過程辨識的基本定義 512經(jīng)驗建模的原則 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 543典型的非線性環(huán)節(jié) 544極限環(huán) 6基于階躍響應的參數(shù)辨識 61階躍響應辨識的基本概念 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 654應用和仿真實例 7基于繼電測試的參數(shù)辨識 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估計傳遞函數(shù) 713傅里葉變換法 72改進的繼電反饋測試 721不對稱的開關(guān)反饋 722帶磁滯的開關(guān) 723帶滯后的磁滯的實現(xiàn) 724不對稱磁滯開關(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基于脈沖響應的參數(shù)辨識 81脈沖響應辨識 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 814從實驗數(shù)據(jù)中獲得矩 815從其他響應中得到脈沖響應數(shù)據(jù) 82基于脈沖響應的頻率辨識 821頻率響應 822頻譜 83用于自調(diào)節(jié)過程的辨識 84仿真實例 9多變量過程系統(tǒng)的參數(shù)辨識 91多變量系統(tǒng)辨識的基礎(chǔ)概念 92TITO過程閉環(huán)階躍測試 921分散辨識 922時域辨識 923頻域辨識 93一般MIMO過程的辨識 931測試過程和一般公式 932解耦辨識系統(tǒng) 94不對稱雙邊脈沖辨識 95仿真舉例 10多變量系統(tǒng)控制基礎(chǔ)知識 101基本概念 1011輸入/輸出配對 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動態(tài)分析 104閉環(huán)動態(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 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預備知識 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 112相對增益序列（RGA） 1121RGA的性質(zhì) 1122由第一原理計算RGA 1123計算RGA的矩陣方法 113利用RGA進行回路配對 1131RGA 元素的說明 1132基本配對規(guī)則 114附加規(guī)則 1141Niederlinski定理 1142Niederlinski配對規(guī)則 1143Jacobi特征值判據(jù) 1144回路配對規(guī)則的應用 115其他系統(tǒng)的配對 1151非線性系統(tǒng)的回路配對 1152帶積分環(huán)節(jié)的系統(tǒng)回路配對 1153非方系統(tǒng)的回路配對 1154時間解耦 1155無過程模型的回路配對 116相對干擾增益 12MIMO過程分散控制 121預備知識 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計 1221采用試湊誤差法設計多回路控制器 1222采用最優(yōu)化方法設計多回路控制器 1223采用RGA失調(diào)因子法設計多回路控制器 123基于回路分解的控制器設計 1231結(jié)構(gòu)分解 1232增益裕度和相角裕度設計 1233仿真實例 124基于Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)設計 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仿真實例 參考文獻

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