●序
前言
基礎篇
第1章繫統、模型與預測控制
1.1繫統
1.2數學模型
1.3狀態空間模型與輸入輸出模型
1.3.1狀態空間模型
1.3.2傳遞函數模型
1.3.3脈衝響應與卷積模型
1.4連續時間繫統的離散化
1.4.1狀態空間模型
1.4.2脈衝傳遞函數模型
1.4.3脈衝響應與卷積模型
1.5預測控制及其基本特征
1.5.1軌跡和發展歷史
1.5.2基本特征
1.5.3工業預測控制的“三大原理”
1.6三種典型的預測控制優化問題
1.6.1無窮時域
1.6.2有限時域：經典預測控制
1.6.3有限時域：綜合型預測控制
1.7有限時域控制：采用“三大原理”的例子
1.8無窮時域控制：雙模次優控制的例子
1.8.1三個相關控制問題
1.8.2次優解
1.8.3可行性與穩定性分析
1.8.4數值例子
1.9從經典預測控制到綜合型預測控制
第2章基於非參數化模型的預測控制
2.1模型算法控制原理
2.1.1脈衝響應模型
2.1.2模型預測與反饋校正
2.1.3優化控制：單入單出情形
2.1.4優化控制：多變量情形
2.2模型算法控制中約束的處理
2.3動態矩陣控制原理
2.3.1單入單出情形
2.3.2單入單出情形：另一種推導方式
2.4預測控制的遞階實施方式
第3章廣義預測控制
3.1算法原理
3.1.1預測模型
3.1.2丟番圖方程的解法
3.1.3滾動優化
3.1.4在線辨識與校正
3.2一些基本性質
3.3與模型繫數無關的穩定性結論
3.3.1廣義預測控制向線性二次型問題的轉化
3.3.2穩定性證明的工具：Kleinman控制器
3.3.3與Kleinman控制器形似的廣義預測控制律
3.3.4基於Kleinman控制器的廣義預測控制的穩定性
3.3.5與Ackermann關於deadbeat控制的公式的等價性
3.4加入終端等式約束的廣義預測控制
3.5多變量繫統和約束繫統情形
3.5.1多變量廣義預測控制
3.5.2約束的處理
第4章兩步法預測控制
4.1兩步法廣義預測控制
4.1.1無約束情形
4.1.2有輸入飽和約束情形
4.2兩步法廣義預測控制的穩定性
4.2.1基於Popov定理的結論
4.2.2尋找控制器參數的兩個算法
4.2.3實際非線性界的確定方法
4.3兩步法廣義預測控制的吸引域
4.3.1控制器的狀態空間描述
4.3.2吸引域相關穩定性
4.3.3吸引域的計算方法
4.3.4數值例子
4.4兩步法狀態反饋預測控制
4.5兩步法狀態反饋預測控制的穩定性
4.6基於半全局穩定性的兩步法狀態反饋預測控制的吸引域設計
4.6.1繫統矩陣無單位圓外特征值的情形
4.6.2繫統矩陣有單位圓外特征值的情形
4.6.3數值例子
4.7兩步法輸出反饋預測控制
4.8兩步法輸出反饋預測控制的穩定性
4.9兩步法輸出反饋預測控制：中間變量可得到情形
第5章預測控制綜合方法概略
5.1一般思路：離散時間繫統情形
5.1.1改造的優化問題
5.1.2“三要素”和統一的穩定性證明思路
5.1.3穩定性證明的直接法
5.1.4穩定性證明的單調性法
5.1.5反很優性
5.2一般思路：連續時間繫統情形
5.3穩定性要素的實現
5.3.1采用終端零約束
5.3.2采用終端代價函數
5.3.3采用終端約束集
5.3.4采用終端代價函數和終端約束集
5.4一般思路：不確定繫統情形
5.4.1開環min—max單值優化預測控制
5.4.2閉環min—max優化魯棒預測控制
第6章狀態反饋預測控制綜合
6.1多胞描述繫統和線性矩陣不等式
6.2基於worst—case性能指標的在線方法：零時域
6.2.1性能指標的處理和無約束預測控制
6.2.2約束的處理
6.3基於worst—case性能指標的離線方法：零時域
6.4基於worst—case性能指標的離線方法：變時域
6.5基於標稱性能指標的離線方法
6.5.1零時域
6.5.2啟發式變時域
第7章有限切換時域的預測控制綜合
7.1標稱繫統的標準方法
7.2用預測控制方法求無窮時域約束線性二次型控制的很優解
7.3標稱繫統的在線方法
7.4用預測控制方法求無窮時域約束線性時變二次型控制的準很優解
7.4.1整體思路
7.4.2min—max約束線性二次型控制的求解
7.4.3有限時域無終端加權情形（問題7.8的求解）
7.4.4有限時域有終端加權情形（問題7.9的求解）
7.4.5準很優性、算法與穩定性
7.4.6數值例子
7.4.7與6.2節方法的比較
7.5多胞描述繫統的在線方法
7.5.1部分反饋方法
7.5.2參數依賴開環方法
第8章預測控制綜合的開環優化與閉環優化
8.1一種簡單的部分閉環優化預測控制
8.1.1切換時域為0的在線和離線方法
8.1.2切換時域非0的一個有效算法
8.2三模預測控制
8.3混合型預測控制
8.3.1算法
8.3.2聯合優勢
8.3.3數值例子
8.4開環優化預測控制及其特點
8.4.1單值開環優化預測控制
8.4.2參數依賴開環優化預測控制
8.5切換時域為1的預測控制
漫談篇
第9章一種基於開環優化的預測控制
第10章基於多胞描述模型成為熱點
第11章不變集陷阱
第12章時域N為0或者為1
第13章變體反饋預測控制
第14章關於很優性
第15章優選化可應用模型範圍
第16章狀態不可測時的開環優化預測控制
第17章輸出反饋不能來源於簡單地推廣狀態可測時的結果
第18章動態輸出反饋和二次有界性方法
第19章采用範數定界技術處理有界噪聲
第20章狀態估計誤差的滾動更新
第21章結束語
參考文獻

本書分為基礎篇和漫談篇。基礎篇介紹三類經典的啟發式預測控制算法（即模型算法控制、動態矩陣控制、廣義預測控制）、輸入非線性繫統的兩步法預測控制、具有穩定性保證的預測控制綜合方法，並側重於魯棒預測控制和闡述啟發式算法與綜合方法的關繫。漫談篇從多個角度、各種算法出發，講述狀態可測和輸出反饋兩種情況下多胞描述模型的魯棒預測控制。對初步接觸預測控制的讀者，可通過學習基礎篇掌握一些學習和研究預測控制的基礎工具和算法。漫談篇適合於對預測控制進行較長時間學習和研究的讀者，從中可以探索魯棒預測控制的發展規律，對魯棒預測控制還沒有解決的問題產生研究興趣等。

丁寶蒼 著 著

前    言從２００８年出版《預測控制的理論和方法》（機械工業出版社） 以來，預測控制研究領域發生了很多變化，網絡環境下的預測控制和分布式預測控制的設計、綜合成為研究熱點，經濟預測控制以及集成實時優化的預測控制得到了廣泛的研究，在２０００年前興起的具有穩定性保證的預測控制（即預測控制綜合方法） 繼續在穩定性研究中占據主要地位，但其服務的主流模型和繫統發生較大的轉移。但是，作者引用愛因斯坦的一句話來評價： “這正像我們坐在火車裡遠行一樣，要是我們隻低頭觀察靠近軌道的東西，那麼我們似乎是在極速地向前奔馳，但當我們注視遠處的山脈時，景色就變得接近不同了，哪裡似乎變化得非常慢”———預測控制的基本問題也是這樣。 因此，作者還是決定修訂《預測控制的理論和方法》，以彌補原來的不足，並增加自己在此領域的新見解。２００８年版是一本試圖繼承和發揚的書，因此第１章等