内容简介
控制是一门随着生产过程对控制系统要求不断提高而迅速发展起来的控制技术。《控制技术》针对复杂工业过程可能具有的非线、大滞后、强干扰、参数时变、变量耦合及部分变量不可测等问题，介绍了目前能有效解决这些问题的控制技术和方法，其括一些作者及同行的教学经验及科研成果，主括推理控制、自适应控制、预测控制、多变量控制、智能控制、过程优化及故障检测与诊断等相关内容。
目录
前言 ; ;;第1章 绪论 1 ; ;;1.1 过程控制系统的基本组成 1 ; ;;1.2 复杂工业过程的特点及对控制系统的要求 2 ; ;;1.2.1 复杂工业过程的特点 2 ; ;;1.2.2 复杂工业过程对控制系统的要求 2 ; ;;1.3 控制技术的产生背景 4 ; ;;1.3.1 PID控制器的特点 4 ; ;;1.3.2 控制技术的产生背景 5 ; ;;第2章 推理控制 7 ; ;;2.1 概述 7 ; ;;2.2 推理控制系统的原理 7 ; ;;2.2.1 问题的提出 7 ; ;;2.2.2 推理控制系统的组成 10 ; ;;2.2.3 推理控制器的设计 12 ; ;;2.2.4 推理灢反馈控制系统 14 ; ;;2.3 推理控制系统模型误差对系统能的影响 16 ; ;;2.3.1 扰动通道模型误差的影响 16 ; ;;2.3.2 控制通道模型误差的影响 17 ; ;;2.4 输出可测条件下的推理控制 19 ; ;;2.4.1 系统构成 19 ; ;;2.4.2 模型误差对系统能的影响 20 ; ;;2.5 多变量推理控制 21 ; ;;2.5.1 多变量推理控制系统的基本结构 21 ; ;;2.5.2 多变量推理控制器的V规范型结构 22 ; ;;2.5.3 带时间滞后多变量系统的V规范型推理控制器设计 24 ; ;;2.5.4 滤波矩阵的选择 33 ; ;;第3章 自适应控制 35 ; ;;3.1 自适应控制概述 35 ; ;;3.1.1 自适应控制系统能及特点 35 ; ;;3.1.2 自适应控制系统的分类 36 ; ;;3.1.3 自适应控制系统的发展及应用 38 ; ;;3.2 模型参考自适应控制 38 ; ;;3.2.1 模型参考自适应控制的数学描述 38 ; ;;3.2.2 采用Lyapunov稳定理论的设计方法 42 ; ;;3.2.3 模型参考自适应系统的鲁棒 49 ; ;;3.3 自校正控制 50 ; ;;3.3.1 概述 50 ; ;;3.3.2 动态过程参数估计的*小二乘法 51 ; ;;3.3.3 *小方差自校正控制器 56 ; ;;3.3.4 广义*小方差自校正控制器 60 ; ;;3.3.5 零极点配置自校正控制器 63 ; ;;3.3.6 自校正PID控制器 68 ; ;;3.4 多变量自校正控制器 71 ; ;;3.4.1 多变量*小方差自校正控制器 71 ; ;;3.4.2 多变量广义自校正控制器 74 ; ;;第4章 预测控制 82 ; ;;4.1 概述 82 ; ;;4.2 预测控制的基本原理 83 ; ;;4.3 模型算法控制 85 ; ;;4.3.1 预测模型 85 ; ;;4.3.2 模型校正 86 ; ;;4.3.3 参考轨迹 88 ; ;;4.3.4 滚动优化 88 ; ;;4.4 动态矩阵控制的基本原理 89 ; ;;4.4.1 预测模型 90 ; ;;4.4.2 反馈校正 90 ; ;;4.4.3 滚动优化 91 ; ;;4.4.4 动态矩阵控制的基本算法 91 ; ;;4.4.5 动态矩阵控制的能分析 101 ; ;;4.5 广义预测控制 106 ; ;;4.5.1 预测模型 106 ; ;;4.5.2 预测模型参数的求取 107 ; ;;4.5.3 滚动优化 110 ; ;;4.5.4 反馈校正 113 ; ;;4.5.5 广义预测控制的稳定 113 ; ;;4.6 面向实际应用中的预测控制 115 ; ;;4.6.1 前馈灢反馈预测控制 115 ; ;;4.6.2 串级预测控制 118 ; ;;第5章 多变量控制 119 ; ;;5.1 概述 119 ; ;;5.2 多变量系统的数学描述 119 ; ;;5.2.1 对象模型的内部描述法 120 ; ;;5.2.2 对象模型的外部描述法 121 ; ;;5.3 多变量系统分析 126 ; ;;5.3.1 闭环系统的传递函数矩阵 127 ; ;;5.3.2 闭环传递函数矩阵的极点和零点 128 ; ;;5.3.3 系统的极点和零点 130 ; ;;5.3.4 能控和能观 133 ; ;;5.4 互联分析 137 ; ;;5.4.1 多回路控制系统的互联 137 ; ;;5.4.2 互联的度量 139 ; ;;5.5 极点配置问题 144 ; ;;5.5.1 状态反馈极点配置 145 ; ;;5.5.2 输出反馈极点配置 149 ; ;;5.6 解耦控制 152 ; ;;5.6.1 串联解耦 152 ; ;;5.6.2 线状态反馈解耦 154 ; ;;5.6.3 线输出反馈解耦 159 ; ;;第6章 智能控制 163 ; ;;6.1 模糊控制 163 ; ;;6.1.1 模糊数学简介 163 ; ;;6.1.2 模糊控制的工作原理 170 ; ;;6.1.3 模糊控制器的基本结构与组成 171 ; ;;6.1.4 基本模糊控制器的设计 171 ; ;;6.1.5 模糊PID控制器 179 ; ;;6.2 神经网络控制 181 ; ;;6.2.1 神经网络简介 181 ; ;;6.2.2 神经网络直接反馈控制 185 ; ;;6.2.3 神经网络逆控制 185 ; ;;6.2.4 神经网络自适应控制 186 ; ;;6.2.5 神经网络PID控制 187 ; ;;6.2.6 神经网络预测控制 190 ; ;;6.3 191 ; ;;6.3.1 专家系统概述 191 ; ;;6.3.2 系统 193 ; ;;6.3.3 系统应用实例 198 ; ;;第7章 过程优化 204 ; ;;7.1 概述 204 ; ;;7.1.1 基本概念 204 ; ;;7.1.2 过程优化的主要工作 205 ; ;;7.2 过程优化模型 206 ; ;;7.2.1 目标函数 206 ; ;;7.2.2 决策变量 208 ; ;;7.2.3 约束条件 208 ; ;;7.2.4 过程优化模型的建立 210 ; ;;7.3 过程优化模型的求解 214 ; ;;7.3.1 优化算法的选择 214 ; ;;7.3.2 遗传算法 214 ; ;;7.3.3 过程优化实例 218 ; ;;7.3.4 过程优化控制的结构 219 ; ;;7.4 大工业过程稳态优化 220 ; ;;7.4.1 大工业过程稳态优化问题的引入 220 ; ;;7.4.2 大工业过程稳态优化问题的数学描述 223 ; ;;7.4.3 三种基本协调方法 225 ; ;;第8章 故障检测与诊断 232 ; ;;8.1 概述 232 ; ;;8.1.1 故障诊断技术的发展 232 ; ;;8.1.2 故障的定义及分类 233 ; ;;8.1.3 故障诊断的定义及分类 234 ; ;;8.1.4 故障诊断系统能评价 235 ; ;;8.1.5 故障诊断方法 236 ; ;;8.2 基于状态估计的故障诊断 238 ; ;;8.2.1 引言 238 ; ;;8.2.2 冗余信号的产生 238 ; ;;8.2.3 IFD诊断方案 239 ; ;;8.2.4 IFD系统实例 242 ; ;;8.3 基于时序分析的故障诊断 244 ; ;;8.3.1 引言 244 ; ;;8.3.2 时序建模 245 ; ;;8.3.3 判别函数 246 ; ;;8.4 基于多元统计的故障诊断 248 ; ;;8.4.1 主成分分析原理 248 ; ;;8.4.2 基于主元分析的故障检测 250 ; ;;8.4.3 基于主元分析的故障诊断 252 ; ;;8.4.4 基于主成分分析的故障诊断实例 253 ; ;;8.5 智能故障诊断方法 257 ; ;;8.5.1 引言 257 ; ;;8.5.2 基于专家系统的故障诊断 257 ; ;;8.5.3 基于RBF神经网络的故障诊断 260 ; ;;参考文献 264
摘要与插图
1.2复杂工业过程的特点及对控制系统的要求
在一般的生产过程中，常规比例、积分和微分(以下简称PID)控制器能满足
1.2.1复杂工业过程的特点要求，这从PID控制器应用的广泛程度可得出结论。据有关资料介绍，在现代
化的大型企业中，85%~95%的控制系统采用常规PID控制器。但当被控对象比
较复杂或对控制系统品质要求较高时(例如不仅希望调节时间短，同时还希望超
调量小)，常规PID控制器无法满足生产工艺要求了，主要原因可归纳为如下
有的被控对象非线特比较严重，不能用简单的分段线化的方行处
几点。
1)非线
理，如pH控制、聚合反应过程控制等。
在实际生产过中，部分被控对象的参数是时变的，而且变化幅度比较大，例如
电炉炼钢电极升降系统中的电弧梯度(与系统开环放大系数成正比)，在冶炼开始
2）时变
时约为10V/mm，到冶炼结束时约为1.1V/mm，其间大约变化10倍，显然在
整个炼钢过程中，采用一个固定参数的控制器不可能满足生产工艺要求。
有些多变量系统相互耦合比较严重，不能简单地按单回路来处理，如隧道窑3）耦合
各区温度、精馏过程及电站锅炉燃烧过程的诸多控制回路中均存在较强的耦合关系。
在实际控制过程中，存在一些在现有技术条件下无法在线测量的参数，或虽
4)被控量不能在线测量
能测量，但设备昂贵且难以维护或者需离线且滞后较大，这些都给闭环控制造成困难，影响控制效果。如精馏过程塔顶(底)产品成分、聚合反应物均分子量、湿法冶金的浸出率等。
5）大滞后
纯滞后的存在使闭环控制系统的能变差，严重时将导致系统不稳定。
1.2.2复杂工业过程对控制系统的要求
通常把被控量处于调节状态的过程称为动态过程或暂态过程，而把被控量处于相对稳定的状态称为静态或稳态，控制系统的指标通常用稳定、稳态能和动态能来衡量……
