工業(yè)過程辨識與控制

1 過程控制的基本概念
1.1 工業(yè)過程控制系統(tǒng)
1.2 pid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)計的時域方法
1.4 控制器設(shè)計的頻域方法
1.4.1 基于頻域響應(yīng)穩(wěn)態(tài)增益的控制器設(shè)計
1.4.2 采用頻域響應(yīng)判據(jù)設(shè)計控制器
習(xí)題與思考題
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)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
習(xí)題與思考題
3 復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的控制器設(shè)計
3.1 復(fù)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(shè)計
3.2.2 smith預(yù)估器
3.2.3 改進的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)補償
3.4 開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)
3.4.1 控制系統(tǒng)設(shè)計的難點
3.4.2 兩步法設(shè)計
習(xí)題與思考題
4 復(fù)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(shè)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
習(xí)題與思考題
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)
習(xí)題與思考題
6 基于階躍響應(yīng)的參數(shù)辨識
6.1 階躍響應(yīng)辨識的基本概念
6.2 開環(huán)階躍測試的典型方法
6.2.1 log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(yīng)用和仿真實例
習(xí)題與思考題
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
習(xí)題與思考題
8 基于脈沖響應(yīng)的參數(shù)辨識
8.1 脈沖響應(yīng)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(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
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
8.4 仿真實例
習(xí)題與思考題
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
9.2 tito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
習(xí)題與思考題
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(yīng)
10.4.4 閉環(huán)穩(wěn)定性
習(xí)題與思考題
11 多變量系統(tǒng)的耦合性分析
11.1 預(yù)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）
11.2.1 rga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
11.3.1 rga元素的說明
11.3.2 基本配對規(guī)則
11.4 附加規(guī)則
11.4.1 niederlinski定理
11.4.2 niederlinski 配對規(guī)則
11.4.3 jacobi特征值判據(jù)
11.4.4 回路配對規(guī)則的應(yīng)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
習(xí)題與思考題
12 mimo過程分散控制
12.1 預(yù)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(shè)計
12.2.1 采用試湊誤差法設(shè)計多回路控制器
12.2.2 采用最優(yōu)化方法設(shè)計多回路控制器
12.2.3 采用rga失調(diào)因子法設(shè)計多回路控制器
12.3 基于回路分解的控制器設(shè)計
12.3.1 結(jié)構(gòu)分解
12.3.2 增益裕度和相角裕度設(shè)計
12.3.3 仿真實例
12.4 基于nyquist穩(wěn)定性判據(jù)設(shè)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
習(xí)題與思考題
13 控制系統(tǒng)的性能評估與監(jiān)控
13.1 概述
13.2 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識
13.2.1 統(tǒng)計學(xué)
13.2.2 變量的標(biāo)度化
13.2.3 多元線性回歸（mlr）
13.2.4 正態(tài)分布
13.3 性能監(jiān)測
13.3.1 極限測試
13.3.2 性能參數(shù)的計算
13.3.3 ｘ－（斯華特）控制圖
13.3.4 s控制圖
13.4 統(tǒng)計過程控制
13.4.1 質(zhì)量過程控制的理論基礎(chǔ)
13.4.2 點圖測驗和西部電氣規(guī)則
13.4.3 cusum控制圖
13.4.4 ewma控制圖
習(xí)題與思考題
14 控制系統(tǒng)的構(gòu)成
14.1 概述
14.2 傳感器
14.2.1 選擇標(biāo)準(zhǔn)
14.2.2 溫度傳感器
14.2.3 流量傳感器
14.2.4 壓力傳感器
14.2.5 液位傳感器
14.2.6 在線分析儀
14.3 執(zhí)行器
14.3.1 選擇標(biāo)準(zhǔn)
14.3.2 閥門的主要特性
14.3.3 閥門的選擇和安裝
14.4 控制信號的傳輸
14.4.1 概述
14.4.2 模擬信號傳輸
14.4.3 數(shù)字通信
習(xí)題與思考題
參考文獻