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醉染图书闭环过程辨识理论及应用技术9787111630210
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目 录前言第 1章 闭环过程辨识研究进展点评 111 闭环过程辨识的基本概念 112 闭环过程辨识的可辨识 413 闭环过程辨识的辨识方案 514 闭环过程辨识的激励信号 615 闭环过程辨识的优化计算方法 716 闭环过程辨识的过程模型结构 8第 2章 闭环过程辨识理论的研究 1021 模型辨识准确度 1022 辨识试验方案设计与过程激励和响应数据采集 1323 闭环可辨识问题和闭环辨识条件 3024 辨识优化计算与模型动态特 3925 激励信号 4126 直接辨识方案 4927 间接辨识方案 5028 非零初态条件下的过程辨识 5929 不稳定过程的闭环过程辨识 63210 有色噪声背景下的闭环过程辨识 69211 模型结构辨识及基于阶跃响应特征的模型结构初定方法 75212 扰动下的闭环过程辨识 82第 3章 设定值激励闭环过程辨识的试验 8531 大惯过程的闭环辨识 8532 大时滞过程的闭环辨识 8733 积分过程的闭环辨识 8834 微分过程的闭环辨识 9035 振荡过程的闭环辨识 9236 非相位 (右零点)过程的闭环辨识 94第 4章 闭环过程的设定值激励直接辨识技术 9741 设定值激励信号的类型选择和参数整定 9742 智能优化算法辨识的算法参数和模型参数域整定 10043 闭环过程设定值激励直接辨识技术 104Ⅴ44 闭环过程设定值激励直接辨识技术的试验 105第 5章 设定值激励闭环过程辨识实物的试验案例 11051 热电偶自动检定装置及检定炉炉温的控制 11052 检定炉炉温过程数学模型 11153 检定炉炉温过程模型的闭环辨识试验 112第 6章 结论与展望 11961 结论 119611 辨识的六要素定义 119612 模型辨识准确度的计算和评价 120613 被辨识过程的模型结构初步确定方法 121614 闭环辨识理论的几个新观点 122615 不稳定过程的闭环辨识方法 126616 有色噪声背景下的闭环辨识方法 127617 基于智能优化算法的设定值激励闭环过程直接辨识技术 129618 热电偶自动检定装置上的实物试验验案例 12962 展望 130参考文献 131
前 言迄今为止,控制技术还是很难在实际工程应用中流行起来,原因固然有很多,但至少有一个原因是可以明确的,那就是过程模型辨识应用技术远未成熟。控制之所以优越于常规控制,多半依赖于那些针对过程模型所设计的控制规律。如果过程模型不准确,那么控制的优越就体现不出来;如果过程模型未知,那么控制就成了无源之木,失去了生命力。以在实际应用中成的预测控制为例,其优越是建立在输出预测准确的基础之上,而输出预测依赖于过程模型,过程模型则必须通过建模试验和建模计算获得 (这个建模试验和建模计算就包含了模型辨识技术)。预测控制系统投入运行前必须置入对应的过程模型,而且每过一段时间,需要修整已置入的过程模型。否则,模型的不准确将直接影响预测控制的品质。所以,每个预测控制应用成功案例都是建立在过程模型被准确辨识的基础上,而每个预测控制应用不成功案例的主要原因则必然包括所依赖的过程模型不够准确。其实,即便是在实际工程中应用常规控制技术,也需要模型辨识技术来力。例如,常见的 PID控制系统在投入实际运行一段时间以后,也常常需要根据实际控制效果重新整定参数,因为过程模型的特会由于设备老化、环境改变或负载改变而变化。这时,需要一种好用的模型辨识技术来力,只要能够辨识出过程模型参数,那么 PID控制器的参数重新整定工作就可轻松地完成。遗憾的是,虽然辨识理论已有近 60年的发展历史,但是让控制应用起来还是十分困难。面对复杂的实际工程应用问题,似乎成熟且丰富的辨识理论一下变得空洞和贫瘠起来,许多很基本的概念变得模糊不清。例如,按照辨识理论,辨识激励信号至少应该是被辨识系统的 n阶持续激励信号;可是用一阶的阶跃信号做辨识激励并获得成功的案例比比皆是,难道辨识理论错了?再例如,按照传统的辨识理论,闭环辨识存在可辨识问题,不满足可辨识条件的闭环系统不应该采用直接辨识方案;可是在实际工程中差不多都是采用直接辨识方案,并且许多系统也不满足已提出的闭环可辨识条件。还有,实际工程中不存在纯理论研究中设的、纯粹的干净条件。现实的条件不是纯线的,不是零均值的白噪声,不是单变量的,不是开环的,也不是零初值的等。所以,如果按照实际的现实条件来找对应的辨识理论,那就找不到可用的理论了!即便能找到一些方法研究的文献,看到一些成功应用的案例,也往往只是特例理论,不可通用。总之,已有的辨识理论在面对当今的工程应用实践的需求时已经显得力不从Ⅲ心、指导乏力了。特别是在大数据分析盛行,机器学习、人工智能等大力发展的年代、迫切需要发展更的辨识理论和更实用的辨识技术,这就是本书写作的初心。当然,本书只专注在闭环辨识工程应用这个限定的领域内做了一些力所的探索。本书还可以看成是作者 《多容惯标准传递函数控制器———设计理论及应用技术》和 《PID控制器参数整定方法及应用》两本书的延续。因为 《多容惯标准传递函数控制器———设计理论及应用技术》一书提出了一种依赖于过程模型的控制技术,《PID控制器参数整定方法及应用》一书提出了依赖于过程模型的 PID控制器参数整定技术,而本书 《闭环过程辨识理论及应用技术》正是提供了一种过程模型辨识的实用理论和技术。杨平2019年 4月
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