导语

  

内容提要

  

    本书系统地介绍了一套面向工业过程控制工程的辨识建模和控制系统设计方法及应用技术，主要基于第一作者和合作者们关于工业过程辨识建模和控制方面的成果整理而形成，并且汇编了一些必要的基础知识，以便读者从零开始学习并最终掌握这套工程技术理论与应用方法。
    本书分两部分：第一部分针对过程控制工程领域中，按照阶跃响应特性划分的对象类型，详细阐述了开环稳定、积分和不稳定过程的动态特性辨识建模方法以及采样系统和非线性系统的参数估计方法；第二部分从基本的单回路控制结构和内模控制原理开始，逐步深入介绍了先进的两自由度控制、采样控制、主动抗扰控制、反饱和控制、串级控制、多回路控制、多变量解耦控制以及批次过程控制与运行优化理论和应用方法等。
    本书的特点是由浅入深地介绍过程控制工程基本理论与研究成果，注重理论分析与实际应用相结合，每章介绍的主要方法都配有仿真或工程应用案例，并且在各章后附有主要方法的仿真程序，以便读者参考和应用测试。同时，各章后配有练习题和仿真作业，以便教师教学使用。
    本书可作为自动化类及相关专业本科生及研究生的教材，也可供工业过程控制工程领域的学者和技术人员参考。

  第1章  绪论
    1.1  过程动态特性辨识建模
      1.1.1  过程辨识建模的对象范围
      1.1.2  典型的过程动态特性描述模型
    1.2  模型拟合准则与评价指标
    1.3  过程控制系统组成与技术发展
      1.3.1  过程控制系统组成与主要任务
      1.3.2  过程控制技术的发展
    1.4  控制系统稳定性与性能指标
      1.4.1  稳定性判据
      1.4.2  控制性能指标
    1.5  本章小结
    习题
    参考文献
第一部分  过程辨识建模
  第2章  基于阶跃响应实验辨识开环稳定过程
    2.1  阶跃实验与频率响应估计
    2.2  常用模型结构的参数辨识方法
      2.2.1  带时滞参数的一阶模型和重复极点高阶模型
      2.2.2  带时滞参数和不同极点的二阶模型
      2.2.3  带时滞参数和不同极点的高阶模型
      2.2.4  一致性参数估计分析和模型结构选择
      2.2.5  应用案例
    2.3  抗扰辨识模型参数的方法
      2.3.1  阶跃响应实验设计
      2.3.2  模型参数辨识
      2.3.3  应用案例
    2.4  基于闭环系统阶跃响应实验辨识模型参数
      2.4.1  对象频率响应估计
      2.4.2  模型参数辨识
      2.4.3  应用案例
    2.5  本章小结
    习题
    参考文献
    附  辨识算法程序
  第3章  基于阶跃响应实验辨识积分和不稳定过程
    3.1  基于阶跃响应实验辨识积分过程
      3.1.1  频率响应估计
      3.1.2  模型参数辨识
      3.1.3  应用案例
    3.2  基于闭环系统阶跃响应实验辨识积分和不稳定过程
      3.2.1  积分型过程模型辨识
      3.2.2  不稳定型过程模型辨识
      3.2.3  应用案例
    3.3  本章小结
    习题
    参考文献
    附  辨识算法程序
  第4章  基于持续激励实验抗扰辨识采样系统
    4.1  线性模型参数估计
    4.2  迭代辨识算法
    4.3  收敛性分析
    4.4  应用案例
    4.5  本章小结
    习题
    参考文献
    附  辨识算法程序
  第5章  基于持续激励实验辨识积分型采样系统
    5.1  输入激励设计
    5.2  模型参数辨识算法
    5.3  收敛性分析
    5.4  应用案例
    5.5  本章小结
    习题
    参考文献
    附  辨识仿真程序
  第6章  基于持续激励实验辨识非线性系统参数
    6.1  自适应参数辨识算法
    6.2  收敛性分析
    6.3  应用案例
    6.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  辨识算法程序
第二部分  控制系统设计
  第7章  单回路控制
    7.1  内模控制（IMC）原理
    7.2  改进的IMC滤波器设计
      7.2.1  FOPDT稳定过程
      7.2.2  SOPDT稳定过程
    7.3  PID整定
      7.3.1  基于IMC设计的PID整定
      7.3.2  离散域PID整定
    7.4  应用案例
    7.5  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第8章  两自由度控制
    8.1  开环稳定和积分过程
      8.1.1  抗扰控制器
      8.1.2  设定点跟踪控制器
      8.1.3  鲁棒稳定性分析
      8.1.4  应用案例
    8.2  开环不稳定过程
      8.2.1  设定点跟踪控制器
      8.2.2  抗扰控制器
      8.2.3  鲁棒稳定性分析
      8.2.4  应用案例
    8.3  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第9章  采样控制系统
    9.1  含时滞的开环稳定过程
      9.1.1  抗扰控制器
      9.1.2  设定点跟踪控制器
      9.1.3  控制性能评估
      9.1.4  鲁棒稳定性分析
      9.1.5  应用案例
    9.2  含时滞的积分和不稳定过程
      9.2.1  抗扰控制器
      9.2.2  设定点跟踪控制器
      9.2.3  鲁棒稳定性分析
      9.2.4  应用案例
    9.3  基于通用无时滞输出预估器的两自由度控制
      9.3.1  通用的无时滞输出预估器
      9.3.2  两自由度控制方案
      9.3.3  闭环抗扰控制器
      9.3.4  设定点跟踪控制器
      9.3.5  系统稳定性分析
      9.3.6  应用案例
    9.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第10章  主动抗扰控制（ADRC）
    10.1  含有不确定性和干扰的对象描述
    10.2  基于无时滞输出预估的ADRC设计
      10.2.1  扩张状态观测器（ESO）
      10.2.2  两自由度控制器
    10.3  系统稳定性分析
    10.4  应用案例
    10.5  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第11章  反饱和控制
    11.1  含有输入饱和约束的过程描述
    11.2  基于ADRC的反对称输入饱和控制
      11.2.1  反饱和扩张状态观测器
      11.2.2  无时滞输出预估器
      11.2.3  两自由度控制器
      11.2.4  系统稳定性分析
      11.2.5  应用案例
    11.3  基于ADRC的反非对称输入饱和控制
      11.3.1  对称饱和约束变换
      11.3.2  反饱和扩张状态观测器
      11.3.3  广义预测器与控制器
      11.3.4  系统稳定性分析
      11.3.5  应用案例
    11.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第12章  串级控制系统
    12.1  开环稳定过程的串级控制
      12.1.1  控制器设计
      12.1.2  鲁棒稳定性分析
    12.2  开环不稳定过程的串级控制
      12.2.1  控制器设计
      12.2.2  鲁棒稳定性分析
    12.3  应用案例
    12.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第13章  多回路控制系统
    13.1  系统输入-输出变量配对选择
      13.1.1  相对增益阵列（RGA）
      13.1.2  奇异值分解（SVD）
    13.2  多回路系统的可控性
    13.3  多回路控制设计
      13.3.1  期望的对角传递函数矩阵
      13.3.2  多回路PI/PID整定
    13.4  稳定性分析
    13.5  应用案例
    13.6  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第14章  多变量解耦控制系统
    14.1  双输入双输出系统的解耦控制
      14.1.1  解耦控制前提
      14.1.2  期望系统传递函数矩阵
      14.1.3  解耦控制器矩阵设计
      14.1.4  稳定性分析
      14.1.5  应用案例
    14.2  多输入多输出系统的解耦控制
      14.2.1  解耦控制前提
      14.2.2  期望系统传递函数矩阵
      14.2.3  解耦控制器矩阵设计
      14.2.4  稳定性分析
      14.2.5  应用案例
    14.3  多变量系统的两自由度解耦控制
      14.3.1  期望设定点跟踪和闭环抗扰传递函数矩阵
      14.3.2  解耦控制器矩阵设计
      14.3.3  稳定性分析
      14.3.4  应用案例
    14.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
  第15章  批次过程控制
    15.1  基于IMC结构的迭代学习控制（ILC）
      15.1.1  ILC方案
      15.1.2  IMC控制器
      15.1.3  ILC控制器
      15.1.4  稳定性分析
      15.1.5  应用案例
    15.2  基于PI回路的间接型ILC方法
      15.2.1  间接型ILC方案和二维系统描述
      15.2.2  鲁棒PI控制器整定
      15.2.3  ILC控制律设计
      15.2.4  应用案例
    15.3  基于广义ESO的间接型ILC方法
      15.3.1  闭环反馈控制器
      15.3.2  间接型ILC设计
      15.3.3  应用案例
    15.4  本章小结
    习题
    参考文献
    附  控制仿真程序
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