描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787122330802丛书名: “中国制造2025”出版工程
第1章 网络化分布式系统的研究现状1
1.1 背景 / 2
1.2 网络化分布式系统预测控制研究现状 / 4
1.2.1 网络化滚动时域估计的研究现状 / 4
1.2.2 分布式预测控制的研究现状及分类 / 5
1.3 本书的主要内容 / 8
参考文献 / 9
第2章 具有随机丢包的网络化系统的滚动时域状态估计13
2.1 概述 / 14
2.2 具有反馈通道丢包的网络化系统的滚动时域状态估计 /
15
2.2.1 问题描述 / 15
2.2.2 网络化滚动时域状态估计器设计 / 17
2.2.3 估计器的性能分析 / 20
2.2.4 数值仿真 / 26
2.3 具有两通道丢包的网络化系统的滚动时域状态估计 /
30
2.3.1 问题描述 / 30
2.3.2 网络化滚动时域状态估计器设计 / 32
2.3.3 估计器的性能分析 / 36
2.3.4 数值仿真 / 40
2.4 本章小结 / 46
参考文献 / 47
第3章 网络化系统的预测控制器设计49
3.1 概述 / 50
3.2 具有有界丢包的网络化控制系统的预测控制 / 51
3.2.1 网络化控制系统的建模 / 52
3.2.2 基于终端凸集约束的网络化预测控制器设计 /
55
3.2.3 网络化预测控制器的可行性与稳定性分析 /
59
3.2.4 数值仿真 / 63
3.3 具有控制输入量化的网络化控制系统的鲁棒预测控制 /
67
3.3.1 网络化控制系统的建模 / 67
3.3.2 稳定性分析和鲁棒预测控制器设计 / 70
3.3.3 数值仿真 / 84
3.4 本章小结 / 88
参考文献 / 89
第4章 具有通信约束的网络化系统的滚动时域调度91
4.1 概述 / 92
4.2 网络化滚动时域调度 / 93
4.2.1 问题描述 / 93
4.2.2 滚动时域调度策略 / 95
4.3 网络化控制系统的滚动时域状态估计 / 99
4.4 网络化滚动时域估计器的性能分析 / 101
4.5 数值仿真与物理实验 / 106
4.5.1 数值仿真 / 106
4.5.2 双容液位系统实验 / 110
4.6 本章小结 / 117
参考文献 / 117
第5章 局部性能指标的分布式预测控制119
5.1 概述 / 120
5.2 基于纳什的分布式预测控制 / 121
5.2.1 分布式预测控制器设计 / 121
5.2.2 性能分析 / 122
5.2.3 局部通信故障下一步预测优化策略的性能分析 /
125
5.2.4 仿真实例 / 130
5.3 保证稳定性的约束分布式预测控制 / 135
5.3.1 问题描述 / 135
5.3.2 分布式预测控制设计 / 136
5.3.3 性能分析 / 142
5.3.4 仿真实例 / 149
5.4 本章小结 / 152
参考文献 / 153
第6章 协调分布式系统预测控制155
6.1 概述 / 156
6.2 非迭代协调分布式预测控制 / 157
6.2.1 状态、输入耦合分布式系统 / 157
6.2.2 局部预测控制器设计 / 158
6.2.3 性能分析 / 162
6.2.4 仿真实例 / 166
6.3 保证稳定性的约束协调分布式预测控制 / 171
6.3.1 分布式系统描述 / 171
6.3.2 局部预测控制器设计 / 172
6.3.3 性能分析 / 176
6.3.4 仿真实例 / 182
6.4 本章小结 / 186
参考文献 / 186
第7章 通信约束下的分布式系统预测控制188
7.1 概述 / 189
7.2 基于作用域优化的分布式预测控制 / 190
7.2.1 状态、输入耦合分布式系统 / 190
7.2.2 局部预测控制器设计 / 191
7.2.3 性能分析 / 200
7.2.4 数值结果 / 205
7.3 高灵活性的分布式模型预测控制 / 211
7.3.1 分布式系统描述 / 212
7.3.2 局部预测控制器设计 / 213
7.3.3 性能分析 / 219
7.3.4 仿真实例 / 225
7.4 本章小结 / 233
参考文献 / 233
第8章 应用实例：加速冷却过程的分布式模型预测控制235
8.1 概述 / 236
8.2 加速冷却过程 / 237
8.2.1 加速冷却过程工艺及装置仪表 / 237
8.2.2 加速冷却过程模拟平台 / 239
8.2.3 工艺控制要求 / 241
8.3 装置热平衡方程 / 242
8.4 基于优化目标再计算的分布式预测控制 / 244
8.4.1 子系统优化目标再计算 / 245
8.4.2 子系统状态空间模型 / 246
8.4.3 扩展Kalman 全局观测器 / 249
8.4.4 局部预测控制器 / 250
8.4.5 局部状态预估器 / 253
8.4.6 局部控制器迭代求解算法 / 253
8.5 模拟平台算法验证 / 254
8.6 本章小结 / 259
参考文献 / 259
索引261
随着通信、网络技术的快速发展，工程领域内广泛存在的一类由空间上分布且相互关联耦合的子系统组成的分布式系统（如大型石化、冶金过程，城市给排水、电力系统等）的控制方式正在由集中式向网络化的分布式控制方式转变。分布式预测控制兼具分布式控制结构容错性高、结构灵活性强和预测控制优化性能好、抑制干扰、显示处理约束的优点，已成为网络化分布式系统的主流优化控制方法。因此，从促进科学实践、培养人才方面出发，有必要撰写一部关于分布式系统预测控制的专著。
本书主要内容来源于作者多年来关于网络化分布式系统预测控制状态估计、协调策略、系统综合等分布式系统预测控制关键环节和重要问题的系统性研究成果的归纳与总结。国际上分布式预测控制基础理论和应用方面的论文自2002年开始出现并逐渐丰富，2012年后呈现爆发式增长。很多文章发表在IEEE TAC、IFAC会刊等主流控制期刊上。分布式预测控制的优点使其在应用方面扩展到了流程工业、电力系统、冶金行业等多个领域、正处于方兴未艾的阶段，系统地介绍网络化分布式系统预测控制的书籍将对促进我国控制理论研究和工业应用都具有重要意义。
分布式系统预测控制是在2001年由本书作者李少远和席裕庚教授与卡耐基梅隆大学Krough教授同一时间在ACC会议上明确提出的。自此本书作者一直从事分布式预测控制的研究工作，
曾出版英文专著《Distributed Model Predictive Control for Plant-Wide
Systems》（John Wiley & Son出版社），该书主要针对工业过程的全流程优化展开，而本书主要针对网络化分布式系统如何设计预测控制的估计器、控制器、协调策略等方面展开。本书将是国内本系统介绍分布式系统预测控制方面的书籍。
本书第1章介绍了网络化分布式系统的研究现状；第2～4章针对网络化分布式系统随机丢包、延时等问题，介绍了网络化滚动时域状态估计，网络化预测控制的设计与分析以及以保证状态估计性能的滚动时域调度策略；第5～7章主要以如何提高系统全局性能的协调策略为主线，介绍了作者提出的典型的基于Nash优化、局部性能指标、全局性能指标、作用域优化的分布式预测控制设计方法和系统综合；第8章介绍了网络化分布式系统预测控制在冶金过程中的典型应用实例。
本书主要面向对预测控制、网络控制、信息物理系统等方向感兴趣的学者和从事该方面工作的研究人员、本科以上学生，以及从事流程工业、电力、冶金等行业的控制工程师，可以使读者系统了解分布式系统预测控制的基本原理、算法、理论和应用技术，为科研和工程技术人员从事深入的理论研究、开展高水平的工业应用和推广提供有益的参考。
本书得到了国家自然科学基金委重大项目（61590924）、杰出青年科学基金（60825302）及重点和面上基金（61233004、61833012、61673273）等项目的资助。本书出版之时，作者要特别感谢国家自然科学基金委员会长期以来的资助，同时也要感谢国内外学术界和工业界的同行们，正是与他们的有益交流，使作者对分布式系统预测控制的理解不断深入，并获得启发。
由于作者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
著 者
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