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第1章 引言1

1.1 预测控制的特点1

1.2 早期历史和术语3

1.3 在递阶控制体系中的预测控制5

习题6

第2章 预测控制的基本原理7

2.1 预测模型7

2.2 有限时域滚动计算的思想7

2.3 计算最优输入9

2.4 反馈与预测校正13

2.5 不稳定的装置14

2.6 澄清一些误解15

习题16

第3章 预测控制中的模型与预测17

3.1 阶跃响应与脉冲响应模型18

3.1.1 单输入、单输出装置的阶跃响应预测模型18

3.1.2 多输入、多输出装置的阶跃与脉冲响应预测模型18

3.2 传递函数模型22

3.2.1 传递函数模型表述22

3.2.2 利用传递函数模型的预测24

3.2.3 扰动模型25

3.2.4 广义预测控制模型30

3.2.5 多变量系统31

3.3 状态空间模型31

3.3.1 状态空间模型的表述31

3.3.2 利用状态空间模型的预测32

3.4 模型之间的转换40

3.4.1 阶跃响应与状态空间模型关系40

3.4.2 由阶跃响应得到低维状态空间模型42

附录3-1 Diophantine方程46

附录3-2 奇异值分解47

习题48

第4章 无约束预测控制算法49

4.1 基于阶跃响应模型的动态矩阵控制算法49

4.1.1 单输入、单输出装置的动态矩阵控制算法49

4.1.2 多变量系统的动态矩阵预测控制算法58

4.2 基于传递函数模型的广义预测控制算法64

4.2.1 预测模型64

4.2.2 滚动优化66

4.2.3 在线辨识与校正67

4.3 基于状态空间模型的预测控制算法68

4.3.1 预测控制的基本表述68

4.3.2 求解无约束预测控制问题73

习题78

第5章 约束预测控制的优化求解80

5.1 基于状态空间模型的约束预测控制80

5.1.1 利用二次规划（QP）求解80

5.1.2 控制器的结构82

5.1.3 求解QP问题83

5.1.4 约束软化与管理90

5.2 基于阶跃响应模型的约束预测控制94

5.3 两种模型描述方式的预测控制算法比较95

习题96

第6章 稳定性和鲁棒性分析97

6.1 稳定性分析97

6.1.1 终端等式约束98

6.1.2 无限时域99

6.1.3 终端加权102

6.2 鲁棒性分析104

6.2.1 线性矩阵不等式105

6.2.2 模型不确定性105

6.2.3 基于LMI的鲁棒预测控制算法106

附录110

习题111

第7章 工业多变量预测控制技术112

7.1 工业预测控制技术评述112

7.1.1 工业MPC技术发展的简要回顾112

7.1.2 工业MPC控制技术评述126

7.2 工业多变量预测控制器的实现技术139

7.2.1 两个层次的最优化算法140

7.2.2 工业MPC中提高系统鲁棒性的技术154

7.2.3 一种可以处理积分对象的工业MPC算法162

7.2.4 在递阶控制体系中稳态——动态两层结构的预测控制系统的功能分析166

7.2.5 一个工业MPC算法的结构及功能简介167

习题168

第8章 工业预测控制应用设计与实例170

8.1 工业预测控制软件简介170

8.1.1 工业预测控制软件进展170

8.1.2 工业预测控制软件功能171

8.2 预测控制工业应用设计的工程方法171

8.2.1 初步设计与效益分析172

8.2.2 开发在线工艺计算和软测量174

8.2.3 预测试174

8.2.4 动态响应测试与模型辨识175

8.2.5 控制器离线仿真与参数整定177

8.2.6 控制器投运与培训177

8.2.7 控制器维护178

8.3 工业预测控制应用实例179

8.3.1 溶剂脱水塔单元控制179

8.3.2 PX氧化反应单元控制186

8.3.3 PTA浆料配置单元控制197

8.3.4 乙醛精制单元的控制202

习题205

参考文献207