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出版者:西安交通大学出版社

作者:（美）加德纳

出品人:

页数:0

译者:周进雄

出版时间:2002-9-1

价格:13.5

装帧:

isbn号码:9787756051562

丛书系列:

图书标签:

• 机构动态仿真
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• 动态仿真
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• 控制系统
• 建模
• 仿真
• 工程应用
• 机械工程
• 系统仿真

《工业流程优化与控制：基于模型预测的策略设计》 本书深入探讨了现代工业流程在复杂多变环境下实现高效运行和精准控制的关键技术。我们聚焦于“模型预测控制”（Model Predictive Control, MPC）这一强大而灵活的控制框架，它能够显著提升生产系统的性能、稳定性和安全性。 核心内容概览： 1. 工业流程建模基础： 数学建模方法： 介绍建立工业过程数学模型所需的多种技术，包括基于物理原理的建模（如质量守恒、能量守恒、动量守恒方程）和数据驱动的建模方法（如系统辨识，包括ARX、ARMAX、OE、BJ模型，以及状态空间模型）。我们将详细讲解如何选择合适的模型结构，如何处理非线性系统，并探讨模型在不同操作工况下的适应性。 状态空间与传递函数表示： 深入阐述状态空间方程和传递函数在描述和分析动态系统中的作用，以及它们在MPC设计中的转换关系。 模型验证与校准： 强调模型准确性的重要性，并提供系统化的方法来验证模型的预测能力，以及如何通过实验数据对模型进行校准和优化，确保其在实际应用中的可靠性。 2. 模型预测控制（MPC）理论与算法： MPC的基本原理： 详细阐述MPC的核心思想：利用过程模型预测未来一段时间内的系统行为，并求解一个优化问题，以确定最优的控制输入序列。解释其“滚动优化”和“末端约束”等关键概念。 线性MPC（LMPC）： 介绍在系统线性的前提下，如何构建和求解二次规划（Quadratic Programming, QP）问题来获得最优控制律。讨论不同成本函数和约束条件的设计。 非线性MPC（NMPC）： 针对实际工业中普遍存在的非线性系统，深入介绍NMPC的理论基础。我们将探讨如何处理非线性模型，以及求解非线性优化问题（NLP）的常用算法，如序列二次规划（SQP）和内点法。 约束处理： 详细讲解MPC在处理输入约束（如阀门开度限制、电机功率限制）、状态约束（如温度、压力、液位上限/下限）和输出约束方面的策略。重点介绍“软约束”和“硬约束”的处理方法，以及如何通过引入松弛变量来保证控制的可行性。 预测时域与控制时域： 探讨预测时域（Prediction Horizon）和控制时域（Control Horizon）的选择对MPC性能的影响，以及如何权衡计算复杂度与控制效果。 MPC的鲁棒性与稳定性： 分析MPC在模型不确定性存在时的鲁棒性问题，并介绍提高鲁棒性的方法，如鲁棒MPC（Robust MPC）。同时，讨论MPC系统的稳定性保证。 3. MPC在典型工业流程中的应用： 反应器控制： 以多组分连续搅拌反应器（CSTR）为例，演示如何建立动力学模型，设计MPC策略来优化产物收率、选择性，同时控制温度和压力。 蒸馏塔优化： 针对多组分连续蒸馏塔，讲解如何建立平衡或非平衡模型，并应用MPC实现产品纯度、能耗和操作稳定性的综合优化。 换热网络（Heat Exchanger Network, HEN）与传热过程控制： 探讨如何在复杂换热网络中利用MPC实现温度的精确控制，减少能源浪费，并应对负荷变化。 公用工程系统（如锅炉、压缩机组）的调度与优化： 分析如何通过MPC对公用工程系统进行协调控制，以满足生产需求，同时最大化能源效率。 化工集成与多变量耦合控制： 针对相互耦合的多个单元过程，演示MPC如何实现全局优化，克服单回路控制的局限性。 4. MPC的设计与实现流程： 问题定义与目标设定： 如何清晰地定义控制问题，确定需要优化的性能指标和必须满足的约束条件。 模型选择与建立： 指导读者根据具体流程特性选择合适的建模方法，并建立具有代表性的数学模型。 MPC控制器设计： 详细阐述MPC参数（如权重矩阵、预测/控制时域、约束参数）的整定方法，以及如何根据性能要求进行迭代优化。 仿真验证： 强调在部署到实际系统之前，通过详细的仿真进行充分验证的重要性，包括不同工况下的响应测试、扰动注入和故障模拟。 实际部署与在线调整： 讨论MPC在现场控制器（DCS/PLC）上的实现方式，以及在线参数调整和性能监控的策略。 5. 高级MPC主题与前沿发展： 自适应MPC： 介绍当系统模型参数随时间发生变化时，如何设计能够自动更新模型或控制器参数的自适应MPC。 学习型MPC： 探讨如何利用机器学习技术来增强MPC的建模能力或预测性能。 多速率MPC： 针对不同采样率的测量和执行设备，介绍如何设计能够有效处理多速率信号的MPC。 分布式MPC（DMPC）： 讨论在大型、分散式系统中，如何通过分布式MPC实现协同优化和资源共享。 与先进过程控制（APC）的其他技术结合： 探讨MPC与其他APC技术（如模糊控制、神经网络控制）的融合与互补。 本书旨在为化工、石化、制药、能源等领域的工程师、研究人员和高级学生提供一个系统、深入的学习平台，帮助他们掌握基于模型预测的先进控制技术，从而有效提升工业生产过程的智能化水平和经济效益。通过理论讲解、算法分析和丰富的实际案例，读者将能够独立设计、实现和优化适用于各类工业流程的MPC系统。

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了解到这本书是在研究平面双连杆机械臂的仿真时找到的一篇文章，里面的参考文献是这本机构动态仿真书籍，因此网上下载电子版书籍来学习。 如书籍所述，本书主线有两条，一是帮助读者使用已有的计算机仿真软件包来求解动力学方程，二是帮助读者利用牛顿力学方法建立完整的动力学...

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我最近一直在研究软件架构的演进，对微服务化转型中的数据一致性挑战感到非常头疼。这本书恰好在我最迷茫的时候出现，它没有用那些过于抽象的分布式系统术语来吓唬人，而是从一个高并发交易系统的实际业务场景入手，层层剥开了两阶段提交、Saga模式以及事件溯源（Event Sourcing）的内在机制。作者对每种模式的优缺点分析得极其客观和犀利，比如，它清晰地指出了在追求最终一致性时，系统如何平衡延迟和数据完整性的取舍。最让我印象深刻的是关于“补偿事务”设计的章节，书中给出了一个非常精妙的状态机模型，可以直观地展示事务失败后系统的回滚路径，这比我之前阅读的任何纯理论书籍都要清晰易懂。这本书更像是一部企业级架构师的“实战手记”，充满了可复用的设计思想和陷阱规避的经验，对于正在领导或参与大型系统重构的团队来说，是不可多得的宝藏。

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坦白讲，我最初是被这本书的封面设计吸引的，那种充满未来感的电路板纹理让我好奇里面到底讲述了什么硬核内容。翻开目录后，我发现它专注于一个非常细分的领域——非线性偏微分方程在材料力学中的数值解法。这本书的叙事节奏掌握得非常出色，它没有一开始就抛出复杂的张量分析，而是通过一个简单的二维弹性碰撞问题逐步引入应力波传播的复杂性。作者在推导过程中对每一步离散化选择的理由都解释得非常透彻，这对于我们习惯于使用有限元方法的读者来说尤其重要，它让我们不再是被动地套用公式，而是主动地理解和选择最适合当前物理问题的数值格式。书中对边界条件处理的章节，几乎可以作为一本独立的教程来使用，特别是对于处理非均匀介质和时间依赖性载荷时的数值稳定性问题，提供了详尽的对比和验证。这本书的价值在于它成功地架起了一座理论分析与工程实践之间的桥梁。

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好的，以下是为您精心准备的五段不同风格、内容详尽的图书评价，均以读者的口吻撰写，且不包含原书内容的任何信息： 这本关于现代光学成像技术的新书，简直是为我们这类在实验室里摸爬滚打多年的工程师量身定做的。作者的叙述方式非常平易近人，尽管涉及的理论深度不浅，但无论是对傅里叶光学基础的梳理，还是对计算成像前沿进展的介绍，都处理得恰到好处。我尤其欣赏它对实际案例的剖析，那些从理论推导到最终图像重建的完整流程展示，让人感觉不再是面对一堆冰冷的公式，而是真正理解了“光如何被塑形”的过程。书中对新型传感器阵列的性能评估部分，提供了许多在标准教科书中找不到的实战经验，比如如何在高噪声环境下优化去卷积算法的参数，以及不同噪声模型对最终图像质量的实际影响。读完后，我感觉自己对下一代高分辨率显微系统的设计有了更坚实的基础和更清晰的蓝图，强烈推荐给所有从事生物医学成像或无损检测领域的研究人员。它不仅仅是一本参考书，更像是一位经验丰富的前辈在手把手地传授毕生所学。

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这本书在量子计算的入门教材中算是独树一帜的存在，它几乎完全避开了狄拉克符号的繁复，而是直接利用矩阵代数和简单的线性变换概念来构建量子比特和逻辑门的操作模型。对于那些背景是传统计算机科学，对纯数学推导感到畏惧的读者来说，这本书无疑是最好的敲门砖。作者非常擅长用生动的比喻来解释叠加态和纠缠态的抽象概念，比如，将量子门操作比作在三维空间中旋转一个向量，使得原本难以捉摸的概率幅变得触手可及。书中对Shor算法和Grover算法的经典实现步骤讲解得非常清晰，并且重点强调了噪声对实际电路性能的影响，这一点在很多纯理论教材中是被忽略的。我尤其欣赏它在最后几章对当前硬件瓶颈的分析，这使得读者能对量子计算的近期发展方向有一个务实且不过分乐观的判断。总而言之，这是一本注重“动手理解”而非“符号记忆”的优秀入门读物。

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对于一个对历史哲学抱有浓厚兴趣的业余爱好者来说，这本书提供了一种非常新颖的视角来审视工业革命的社会影响。它超越了传统的经济史叙述，转而深入探讨了时间观念和劳动伦理的范式转变。作者的笔触细腻而富有洞察力，她巧妙地将19世纪工厂的钟声规律与现代人对“效率”的集体焦虑联系起来，构建了一个宏大而又微观的叙事框架。书中引用了大量当时作家的日记、工人的诉讼记录和工厂管理手册，使得论证充满了鲜活的历史细节，而非空泛的理论说教。例如，关于“工作节奏被机器接管后，人类如何重新定义休息”的讨论，极具启发性，让我对我们习以为常的工作日和周末制度产生了深刻的反思。这本书的阅读体验是沉浸式的，它不仅告诉我“发生了什么”，更重要的是让我体会到“人们是如何感知和体验这些变化的”。

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