Predictive Functional Control

Predictive Functional Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Richalet, Jacques/ O'donovan, Donal/ Astrom, Karl (FRW)
出品人:
页数:244
译者:
出版时间:2009-5
价格:$ 202.27
装帧:
isbn号码:9781848824928
丛书系列:
图书标签:
  • 控制理论
  • 预测控制
  • 功能控制
  • 优化
  • 系统工程
  • 自适应控制
  • 过程控制
  • 建模
  • 算法
  • 自动化
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具体描述

The demands of the modern economic climate have led to a dramatic increase in the industrial application of model-based predictive control. Apart from PID, predictive control is probably the most popular control approach in use today. Predictive functional control (PFC) was first used to develop a model-based predictive controller that was easy to understand, implement and tune from an instrumentation engineer's perspective. In the forty years since, there have been thousands of successful applications of PFC controllers in a large and diverse group of industries. Predictive Functional Control provides readers with: a fundamental understanding of the principles associated with PFC; the basic PFC control equations to be implemented in all programmable logic controllers or digital control systems in block programming form; and tuning rules and implementation procedures. Some new features arising from the needs of the process industries are reported along with many examples of industrial applications.

《智能决策与系统优化》 本书深入探讨了在复杂动态环境中实现系统最优性能的理论与实践。它聚焦于如何通过先进的预测模型和控制策略,有效应对不确定性,从而提升系统的响应速度、鲁棒性和效率。 核心内容概览: 第一部分:系统建模与预测基础 动态系统分析: 详细阐述了线性与非线性动态系统的建模方法,包括状态空间表示、传递函数模型以及辨识技术。重点介绍如何从实际数据中提取系统的动态特性,为后续预测打下坚实基础。 预测技术综述: 全面回顾了主流的预测技术,涵盖时间序列分析(如ARIMA、指数平滑)、机器学习预测模型(如支持向量回归、神经网络、梯度提升树)以及基于物理模型的预测方法。本书将重点讲解如何根据系统特点选择和构建合适的预测模型。 不确定性量化与传播: 探讨了如何量化模型中的不确定性,例如参数不确定性、模型误差以及外部扰动。介绍了如何将这些不确定性信息有效地传递到预测过程中,为后续的鲁棒控制设计提供依据。 多时域预测: 引入了在不同预测时域内进行预测的概念,以及如何利用这些多时域预测信息来制定更具前瞻性的控制决策。 第二部分:智能决策与控制策略 前瞻性优化控制: 详细介绍了基于预测模型的最优控制思想。本书将深入分析如何利用预测信息来规划系统的未来行为,并推导出在满足约束条件下的最优控制输入。 模型预测控制(MPC)理论: 系统性地阐述了模型预测控制的核心原理,包括滚动优化、反馈校正机制等。本书将详细介绍MPC的算法框架,以及如何在有限计算资源下实现实时控制。 约束处理技术: 重点讨论了在MPC中处理各种约束(状态约束、输入约束、输出约束)的先进技术,例如可行集预测、凸优化方法以及非凸优化问题的求解策略。 鲁棒性增强技术: 探讨了如何设计对模型不确定性和外部扰动具有良好鲁棒性的预测控制策略。包括样本平均近似(SAA)、机会约束优化(DRO)以及基于最坏情况优化的控制方法。 多目标优化与协调: 针对系统存在多个相互冲突的目标时,本书将介绍如何通过多目标优化技术来寻找帕累托最优解,并设计协调各目标的控制策略。 强化学习与预测控制的融合: 探索了将强化学习的在线学习能力与预测控制的系统性规划相结合的最新研究进展,以期实现更具适应性和智能化的控制系统。 第三部分:系统应用与工程实现 典型工业场景应用: 通过丰富的案例研究,展示了本书提出的理论与方法在不同工业领域的应用,如化工过程控制、能源系统优化、机器人路径规划、交通流量管理等。 算法实现与仿真工具: 提供了详细的算法实现指南,并推荐了常用的仿真软件和编程库,帮助读者将理论知识转化为实际可运行的代码。 性能评估与调优: 介绍了评估预测控制系统性能的关键指标,以及如何根据实际运行情况对控制器进行参数调优和性能优化。 高级主题与未来展望: 讨论了分布式预测控制、自适应预测控制、以及人工智能在预测与控制领域的未来发展趋势。 本书旨在为读者提供一套全面而深入的系统优化决策工具箱。无论您是从事自动化、控制工程、运营研究还是数据科学领域的专业人士,本书都将帮助您理解并掌握如何利用预测信息来构建更智能、更高效的系统。通过本书的学习,您将能够应对日益复杂的工程挑战,实现前所未有的系统性能。

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读后感

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用户评价

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这本书的叙事风格非常引人入胜,它仿佛是一位经验丰富的老工程师在向你娓娓道来他几十年的心路历程。没有那种生硬的教科书腔调,作者擅长使用类比和反问句来引导读者的思考。我记得有一段关于“模型简化”的论述,作者直接拿出了一个高度非线性的物理系统,然后展示了如何通过一种“信息损失最小化”的准则,在不牺牲核心控制性能的前提下,将模型降维。这种处理方式极具启发性,它将模型构建从一门“艺术”转变成了一种可量化的“工程权衡”。尽管如此,书中对“实时计算约束”的讨论略显不足,似乎更偏向于理想的、计算能力无限的环境。在当前硬件受限的实际应用中,如何高效地实现某些高级的预测算法,书中提供的指导相对宽泛,更偏向于概念层面。总体来说,它在理论框架的构建上是开创性的,但在落地实施的细节上,留下了不少需要读者自己去填补的空白。

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我曾听说这本书是该领域内一本里程碑式的著作,但真正阅读后才体会到这种评价的重量。它最令人称道的一点是它对“系统思维”的强调。书中多次重申,控制问题不应被孤立地看待,它必须嵌入到更宏大的操作环境和信息生态中去。作者在探讨“优化目标函数”时,引入了“社会效益”与“局部效率”之间的矛盾,这一点在现代工业物联网和智慧城市规划中显得尤为迫切。我发现自己不断地停下来,在笔记本上画出书中的流程图,试图将其映射到我当前正在处理的某个模糊不清的工程挑战上。这本书的强大之处在于,它提供了一套“语言”去描述那些我们过去只能凭直觉处理的问题。虽然阅读门槛相当高,需要对信号处理和优化理论有深厚的积累,但一旦跨过那道坎,你会发现自己看世界的方式都发生了微妙的改变。它更像是一副高倍显微镜,让你看清了复杂系统背后的基本驱动力。

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坦白讲,这本书的排版和插图设计实在不敢恭维。许多流程图看起来像是用九十年代的绘图软件制作的,色彩单调,标记混乱,初次翻阅时,我几次因为看不清图例而不得不停下来,查阅正文进行交叉验证。这无疑降低了阅读体验。然而,抛开这些外在的瑕疵,其内在的理论深度是毋庸置疑的。书中对“鲁棒性设计”的探讨,完全颠覆了我以往对容错系统的理解。它不仅仅关注系统在参数摄动下的表现,而是深入到环境激励信号本身的随机性和不可预测性。我最欣赏它提出的一种“自适应阈值设定”机制,这是一种非常优雅的、不需要外部监督的自我修正过程。作者似乎对经典的Lyapunov稳定性理论有着极高的造诣,但他选择了一种非常务实的方式来展示这些理论工具的应用潜力,而不是沉湎于理论本身的纯粹美感。这本书更适合那些已经具备扎实控制基础,并渴望寻找下一代控制范式的高级研究人员。

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这本书,嗯,让我印象非常深刻。它并没有直接深入到那些晦涩难懂的数学证明和复杂的算法推导中去,而是提供了一种近乎哲学层面的思考框架。作者似乎更专注于探讨“预测”和“控制”这两个概念在现代工程和决策科学中的核心张力。我花了很长时间消化其中关于“不确定性建模”的部分,它并非简单地罗列工具箱里的各种滤波器或优化器,而是引导你去思考,在一个信息不完全的世界里,我们究竟应该如何定义一个“好的”控制目标。书中对“功能性”的诠释尤其新颖,它超越了传统控制论中对稳态误差或瞬时响应的单一追求,转而关注系统在长期运行中能否持续、有意义地达成其设计意图。这种宏观的视角,让我对以往处理的那些局部优化问题有了一种全新的审视角度。它更像是一本引发思考的引导书,而不是一本可以直接套用公式的手册。它迫使你跳出舒适区,去质疑那些被视为理所当然的假设前提。

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读完这本厚厚的著作,我得说,它在案例研究的选择上展现出一种独特的、甚至有些反直觉的品味。它很少提及航空航天或经典的机器人学,而是花了大量的篇幅去剖析城市交通流的动态管理和复杂生物反应器中代谢路径的调控。这种跨学科的选取,让原本可能枯燥的理论变得鲜活起来。尤其是在讨论“前馈补偿”策略时,作者巧妙地引入了经济学中的博弈论思想,展示了在多个智能体相互影响的系统中,纯粹的集中式控制是多么脆弱。我特别欣赏书中对“信息延迟惩罚”的量化描述,它不再仅仅是一个时间常数,而是被赋予了经济成本和风险溢价的权重。虽然有些章节的数学符号密集到让人望而生畏,但只要咬住作者在每一节开头提出的那个核心工程难题,整个逻辑链条就会重新清晰起来。它不是一本速成书,它更像是一场马拉松,需要读者有足够的毅力和对工程本质的深刻敬畏。

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