模型预测控制工程应用导论 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:化学工业

作者:邹涛//丁宝苍//张端

出品人:

页数:222

译者:

出版时间:2010-8

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787122082374

丛书系列:

图书标签:

模型预测控制
MPC
控制工程
自动化
优化控制
系统控制
过程控制
工业控制
MATLAB
仿真
算法

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具体描述

《模型预测控制工程应用导论》全面介绍工业模型预测控制及相关建模、优化、性能评估的理论与方法，侧重于模型预测控制技术实施的完整性。主要由四部分内容组成：一是概述了模型预测控制的机理、特征，细致描述了它的典型算法、技术细节，并进行了稳定性分析；二是系统性地介绍了工业过程的模型化方法，以系统辨识方法为主，展示了工程中常用建模方法的基本原理及存在问题；三是介绍了模型预测控制上层的工业过程实时优化与稳态目标计算方法，其中详尽地给出了软约束调整方法中的优先级策略，并首次使用“点”模型概念解决了积分过程的稳态目标计算问题；四是介绍了模型预测控制的性能评估，突出了约束与经济性能这两大特征。

《模型预测控制工程应用导论》可作为高等学校化学工程、自动化类专业的研究生教材，预测控制理论研究者和工程技术人员的参考用书。

好的，以下是一份关于一本与《模型预测控制工程应用导论》内容无关的图书简介，旨在提供一个独立、详尽的描述： --- 《先进材料的微观结构与宏观性能：设计与表征前沿》图书简介聚焦跨学科前沿，深入材料科学的微观世界与宏观应用本书旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一份全面、深入且具有前瞻性的指南，聚焦于先进材料的微观结构、构筑方法及其与宏观性能之间的内在关联。本书摒弃了对传统材料学的简单复述，而是将重点放在当前材料设计与制造领域最具挑战性、最具创新性的前沿课题上，特别是那些涉及多尺度分析、智能响应以及极端环境适应性的新兴材料体系。第一部分：微观结构调控的理论基础与实验表征本书首先建立了一个坚实的理论框架，阐述了从原子尺度到纳米尺度的结构演变规律。我们详细探讨了晶体缺陷、相界面、晶界工程在决定材料力学、电学和热学性质中的关键作用。不同于传统的结构分析方法，本部分深入介绍了同步辐射技术、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）中的先进成像模式，以及同步辐射小角X射线散射（SAXS）在揭示纳米尺度结构演变动力学方面的最新进展。重点讨论了原位（in-situ）和非原位（operando）表征技术如何捕获材料在受力、加热或电化学反应过程中的实时微观结构变化，为理解材料失效机理和优化性能提供了直接证据。第二部分：功能性复合材料与界面工程复合材料是现代工程领域的核心驱动力之一。本书将材料的界面视为性能的决定性因素，而非简单的连接点。我们系统性地分析了纤维增强、颗粒增强以及层状结构复合材料的有效场理论模型，并着重于界面的化学相容性、应力传递效率及其热膨胀失配问题。在功能性复合材料方面，内容涵盖了压电/铁电复合材料的非线性耦合效应、金属基复合材料（MMC）中陶瓷强化相的均匀分散技术，以及聚合物基复合材料（PMC）中纳米填料的聚集控制策略。特别地，针对高熵合金（HEA）和多相结构材料，本书探讨了利用机器学习辅助的“材料基因组计划”方法，加速具有特定微观结构特征的复合体系的筛选与性能预测。第三部分：动态材料与智能响应系统的设计随着对材料功能性要求的提升，如何设计能够感知环境变化并做出可逆响应的材料成为研究热点。本部分详细阐述了形状记忆合金、自修复聚合物、以及刺激响应型水凝胶的分子设计原则。关于自修复材料，我们剖释了微胶囊破裂-聚合机制、血管网络构建方法，以及动态共价键/超分子键在实现材料宏观功能恢复中的作用。对于智能传感与驱动，内容聚焦于应变梯度材料、可编程超材料（Metamaterials）的结构设计，以及如何通过外部刺激（如光、磁场、pH值）精确调控其光学、力学或电学输出。这部分内容强调了结构几何与材料本征属性的协同作用，以实现跨尺度的功能集成。第四部分：极端环境下的材料行为与寿命预测现代工业对材料在极端载荷（高温、高压、强辐射、腐蚀）下的可靠性提出了前所未有的要求。本书专门开辟章节讨论了高温合金的蠕变与微观结构稳定性、核反应堆材料的辐照损伤机制（如空洞形成与位错攀移），以及深海或航空航天用材料的腐蚀与疲劳协同损伤模型。特别强调了基于密度泛函理论（DFT）的计算模拟在预测材料在极端环境下的缺陷形成能、扩散路径以及表面反应动力学中的应用。同时，我们探讨了如何利用疲劳寿命的统计学模型（如Weibull分布）和损伤累积模型，结合在线监测数据，实现对关键部件健康状态的精确评估和剩余寿命预测。第五部分：先进制造技术对材料微观结构的影响先进制造，特别是增材制造（3D打印），正在颠覆传统的材料加工范式。本书深入分析了选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术在金属粉末床上的熔化与凝固过程，以及由此导致的特有微观结构——例如快速冷却速率导致的非平衡态相、柱状晶的形成与再结晶行为。此外，我们探讨了定向凝固技术在优化涡轮叶片等关键部件微结构中的应用，以及增材制造过程中固有的残余应力与孔隙率控制策略。这部分内容的核心在于理解制造过程参数如何直接决定最终部件的微观组织，并进而影响其宏观服役性能。总结《先进材料的微观结构与宏观性能：设计与表征前沿》不仅是一本技术手册，更是一本引导未来研究方向的路线图。它要求读者将材料科学视为一个多尺度、多物理场耦合的复杂系统，通过跨越原子、缺陷、微区、宏观性能的链条，实现对新一代高性能、多功能材料的理性设计和可靠应用。本书适合研究生及以上水平的科研人员、以及致力于提升产品性能和可靠性的工程技术人员深入研读。 ---

作者简介

目录信息

第1章模型预测控制概述 1．1 先进过程控制 1．2 模型预测控制的基本原理 1．2．1 预测模型 1．2．2 滚动优化 1．2．3 反馈校正 1．2．4 参考轨迹 1．3 模型预测控制的应用场合 1．4 模型预测控制的发展历史及趋势 1．4．1 理论路线 1．4．2 技术路线第2章工业过程的模型化 2．1 工业过程的数学模型 2．1．1 模型的含义 2．1．2 时域模型与频域模型及信号谱 2．1．3 动态模型与稳态模型 2．1．4 工业过程的多输入多输出模型 2．1．5 机理建模与系统辨识 2．1．6 模型的可视化输出 2．1．7 小结 2．2 工业过程的测试 2．2．1 工业过程的预测试(模型辨识环节) 2．2．2 测试信号 2．2．3 过程测试的几个原则 2．2．4 数据采集 2．2．5 数据预处理 2．3 线性模型及辨识 2．3．1 线性叠加原理与线性系统的卷积响应 2．3．2 FIR模型及辨识 2．3．3 FSR模型及辨识 2．3．4 离散传递函数模型及辨识 2．3．5 状态空间模型及辨识(简述) 2．3．6 小结 2．4 非线性模型与辨识 2．4．1 非线性输入输出模型与辨识 2．4．2 非线性状态空间模型与辨识 2．4．3 非线性机理模型的建立 2．5 本章总结第3章状态空间模型的辨识——子空间方法 3．1 引言 3．1．1 状态空间模型的一般描述 3．1．2 Kalman滤波 3．1．3 子空间模型辨识的基本思想 3．2 几何工具 3．2．1 正交投影 3．2．2 斜向投影 3．3 子空间矩阵描述 3．3．1 Hankel矩阵 3．3．2 系统矩阵 3．3．3 系数矩阵 3．4 子空间矩阵的线性回归方法 3．5 子空间辨识算法基本步骤 3．5．1 能观性矩阵／状态序列估计 3．5．2 状态空间模型计算 3．6 本章总结第4章工业过程实时优化技术 4．1 引言 4．2 过程优化基础 4．2．1 过程优化的应用领域 4．2．2 过程优化问题的数学模型 4．3 化工过程实时优化技术 4．3．1 化工过程实时优化技术特点与现状 4．3．2 化工过程实时优化的关键技术 4．3．3 化工过程实时优化的工程化 4．4 本章总结第5章稳态目标计算方法 5．1 引言 5．2 稳态目标计算问题描述 5．2．1 线性过程的稳态数学模型 5．2．2 稳态目标计算的自优化方法 5．2．3 稳态目标计算的目标跟踪方法 5．2．4 稳态目标计算的推广 5．3 稳态目标计算的可行性判定与软约束调整 5．3．1 可行性判定与软约束调整的加权方法 5．3．2 可行性判定与软约束调整的优先级方法 5．3．3 软约束调整与优化日标的协调 5．4 一种基于状态空间模型的稳态目标计算方法 5．5 本章总结知识链接1．数学规划与最优性条件 2．线性规划与二次规划第6章模型预测控制算法 6．1 引言 6．2 DMC 6．2．1 单变量DMC算法 6．2．2 适用于一阶积分过程的DMC算法 6．2．3 多变量DMC算法 6．2．4 QDMC 6．2．5 集成稳态目标计算的DMC算法 6．2．6 DMC处理可测扰动的方法 6．3 状态空间模型预测控制算法 6．3．1 最优控制 6．3．2 线性状态空间模型预测控制算法 6．4 无静差线性模型预测控制的扰动建模方法 6．4．1 模型预测控制问题描述 6．4．2 不可测扰动的建模 6．4．3 控制系统的可检测性 6．4．4 状态估计 6．4．5 被控变量的目标跟踪 6．4．6 无静差控制 6．4．7 仿真 6．4．8 小结 6．5 非线性模型预测控制算法 6．6 模型预测控制稳定性的研究现状及常用方法 6．6．1 几种典型的模型预测控制描述形式 6．6．2 原始形式及Kleinman控制器的稳定性研究 6．6．3 终端零约束和终端等式约束预测控制 6．6．4 终端约束的放松和终端约束集 6．6．5 终端代价函数的引入 6．6．6 具有终端约束集和终端代价函数的稳定预测控制算法 6．6．7 预测控制稳定性研究的常用方法 6．7 总结知识链接控制系统的能控性、可镇定性、能观性、可检测性第7章模型预测控制工程化的更多细节 7．1 模型预测控制工程化的一些实用方法 7．1．1 模型预测 7．1．2 非线性变换处理方法 7．2 模型预测控制的项目实施流程 7．2．1 效益分析与初步设计 7．2．2 预测试 7．2．3 动态响应测试与模型辨识 7．2．4 控制器离线仿真与参数整定 7．2．5 控制器投运与培训 7．2．6 控制器维护第8章模型预测控制系统的性能评估 8．1 引言 8．2 控制系统性能评估的研究概述 8．2．1 基于最小方差基准的性能评估方法 8．2．2 性能评估的其他方法 8．3 约束模型预测控制系统的性能评估 8．3．1 概述 8．3．2 最小方差控制器设计中的预测方法 8．3．3 有限时域最小方差控制器 8．3．4 约束最小方差控制器 8．3．5 约束模型预测控制系统的性能评估 8．3．6 小结 8．4 模型预测控制关于变化性和约束调整的性能评估 8．4．1 概述 8．4．2 问题描述 8．4．3 优化问题的求解 8．4．4 一种系统性方法 8．4．5 案例研究知识链接最小方差控制 8．4．6 小结第9章讨论与总结中英文对照表参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

读完此书，我感到自己对现代控制工程的理解上升到了一个新的维度。它没有那种浮夸的“速成”承诺，而是脚踏实地，一步一个脚印地带领读者攀登知识的高峰。尤其让我印象深刻的是，它在讨论实时性与最优性之间的权衡时，引入了非常贴近工业标准的评估指标体系，这对于准备进行实际项目开发的工程师来说，是极其宝贵的实战经验。书中对复杂系统建模中不确定性的量化方法阐述得非常透彻，不同于许多书籍只是简单地将不确定性视为噪声，这里更深入地探讨了参数误差和模型失配对最终控制性能的综合影响。总而言之，这本书是一部集理论深度、工程实用性与清晰逻辑于一身的典范之作，其厚重感和知识密度，保证了它在很长一段时间内，都将是控制工程领域案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版设计，也透露出一种低调的精致感。纸张的质地适中，墨色浓淡均匀，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻。这在厚重的工程类书籍中是难能可贵的。内容组织上，它采用了螺旋上升的结构，使得读者在每次重复接触某个核心概念时，都能发现新的、更深层次的理解。我特别喜欢它在引入高级主题（比如非线性处理或鲁棒性设计）之前，都设置了“回顾与展望”的小节，这既是对前文的总结，也是对后续内容的预告，使得阅读的连贯性非常强，完全不会有章节间知识断裂的感觉。唯一可能让部分读者感到挑战的是，书中对于数学推导的细节保留得相当充分，要求读者具备一定的微积分和线性代数功底。但这反过来也保证了内容的深度，避免了那种为了追求易读性而牺牲严谨性的弊端。它在“易懂”和“严谨”之间找到了一个绝佳的平衡点。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验，更像是在跟随一位经验丰富、耐心十足的导师进行一对一的私塾教育。它没有那种教科书特有的生硬和距离感。我注意到作者在解释一些关键性的约束处理机制时，用了非常形象的比喻，比如将优化问题比作在一个拥挤的城市中寻找最短路径，同时还要遵守各种交通法规，这种生动的叙述方式极大地降低了初学者的理解门槛。更让我感到惊喜的是，书中对不同控制策略的优缺点进行了非常细致的对比分析，而不是简单地罗列公式。比如，它会深入探讨在采样时间有限、计算资源受限的实际工控机上，不同求解器的性能差异，这无疑是很多纯理论书籍会忽略的“软知识”。每当我觉得某个概念即将变得模糊不清时，总能在这本书里找到一个恰到好处的图示或注解，将原本盘根错节的逻辑线索梳理得井井有条。这绝对是一本可以伴随读者从入门走向精通的良师益友。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，不仅仅在于它提供了“怎么做”的步骤，更重要的是它阐释了“为什么这样做”的底层逻辑。在处理多变量耦合系统时，作者并没有直接套用现成的标准算法模板，而是花了大篇幅去剖析耦合现象产生的根源，以及不同解耦策略背后的物理意义。这使得读者在面对全新的、教科书上没有的控制对象时，能够迅速地将其模型化，并选择最恰当的控制框架。例如，它对约束条件处理的章节，简直可以作为独立手册来使用。如何在线性规划（LP）和二次规划（QP）之间进行快速切换，如何在实时计算的压力下选择合适的内点法或单纯形法变种，书中的分析极具前瞻性和指导性。它培养的不是一个只会套公式的“操作员”，而是一个具备深刻洞察力的“系统设计师”。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是拿到了一本陈年的老地图，泛黄的纸张上依稀可见墨迹的痕迹，每一个折痕都诉说着过去的岁月，然而，它所指引的方向却是如此的清晰和现代。初翻开来，我就被那种深厚的学术底蕴所吸引。作者在阐述复杂的控制理论时，似乎毫不费力地将那些抽象的数学模型与现实世界中的工程问题巧妙地编织在一起。我尤其欣赏它对基础理论的扎实构建，没有急于求成地跳到高深的算法，而是耐心地铺垫了足够的背景知识，这对于我们这些希望打下坚实基础的读者来说，简直是福音。书中对于系统辨识和状态估计的论述，详略得当，既有理论推导的严谨性，又不失工程实践中的直观性。它不是那种只适合理论研究者阅读的“高冷”教材，而是真正面向工程师的“工具箱”，每一个章节的案例分析都力求贴近工业现场的真实场景，让人读完后，仿佛已经能站在生产线上，亲手调试那些复杂的闭环系统。

评分☆☆☆☆☆