| 第1章 はじめに 1 |
| 1.1 動機づけ 1 |
| 1.2 後退ホライズンの考え方 8 |
| 1.3 最適入力の計算 11 |
| 1.4 簡単なMATLABプログラム 17 |
| 1.5 オフセットなし追従 22 |
| 1.6 不安定プラント 27 |
| 1.7 初期の歴史と専門用語 30 |
| 1.8 制御階層の中での予測制御 33 |
| 1.9 一般的な最適制御の定式化 35 |
| 1.10 本書の構成 38 |
| 1.11 演習問題 40 |
| 第2章 予測制御の基本的な定式化 44 |
| 2.1 状態空間モデル 44 |
| 2.1.1 モデルの形式 44 |
| 2.2.2 線形モデル，非線形プラント 45 |
| 2.1.3 第一原理モデルとシステム同定 48 |
| 2.2 基本的な定式化 50 |
| 2.3 制約つき予測制御の一般的な特徴 58 |
| 2.4 状態変数のその他の選択 60 |
| 2.5 演算遅れの考慮 62 |
| 2.6 予測 66 |
| 2.6.1 外乱なし・全状態測定の場合 66 |
| 2.6.2 一定値出力外乱 69 |
| 2.6.3 観測器の利用 71 |
| 2.6.4 独立モデルと再編成モデル 76 |
| 2.7 例題：航空機モデル 78 |
| 2.8 演習問題 86 |
| 第3章 予測制御問題の解法 90 |
| 3.1 制約なし問題 90 |
| 3.1.1 状態測定可能・外乱なしの場合 90 |
| 3.1.2 最小二乗問題としての定式化 93 |
| 3.1.3 制約なしコントローラの構造 96 |
| 3.1.4 推定された状態 97 |
| 3.2 制約つき問題 99 |
| 3.2.1 QP問題としての定式化 99 |
| 3.2.2 コントローラの構造 103 |
| 3.3 QP問題の解法 107 |
| 3.3.1 アクティブセット法 108 |
| 3.3.2 内点法 115 |
| 3.4 制約の緩和 118 |
| 3.5 演習問題 127 |
| 第4章 ステップ応答と伝達関数を用いた定式化 131 |
| 4.1 ステップ応答モデルとインパルス応答モデル 131 |
| 4.1.1 ステップ応答とインパルス応答 131 |
| 4.1.2 状態空間モデルとの関係 135 |
| 4.1.3 ステップ応答モデルを用いた予測 137 |
| 4.1.4 ステップ応答からの状態空間モデル 139 |
| 4.2 伝達関数モデル 147 |
| 4.2.1 基礎 147 |
| 4.2.2 伝達関数を用いた予測 151 |
| 4.2.3 外乱モデルをもつ予測 153 |
| 4.2.4 GPCモデル 162 |
| 4.2.5 状態空間での解釈 163 |
| 4.2.6 多変数システム 173 |
| 4.3 演習問題 174 |
| 第5章 予測制御のその他の定式化 177 |
| 5.1 測定可能な外乱とフィードフォワード 177 |
| 5.2 予測の安定化 181 |
| 5.3 不安定モデルの分解 183 |
| 5.4 非二次評価 185 |
| 5.4.1 LP，QP問題の特徴 185 |
| 5.4.2 絶対値定式化 189 |
| 5.4.3 ミニマックス定式化 190 |
| 5.5 領域，じょうご，一致点 191 |
| 5.6 予測関数制御 194 |
| 5.7 連続時間予測制御 199 |
| 5.8 演習問題 202 |
| 第6章 安定性 204 |
| 6.1 終端制約による安定性の保証 206 |
| 6.2 無限ホライズン 210 |
| 6.2.1 無限ホライズンによる安定化 211 |
| 6.2.2 制約と無限ホライズン―安定プラントの場合 215 |
| 6.2.3 制約と無限ホライズン―不安定プラントの場合 217 |
| 6.3 偽代数リカッチ方程式 220 |
| 6.4 Youlaパラメトリゼーションの利用 225 |
| 6.5 演習問題 227 |
| 第7章 チューニング 230 |
| 7.1 われわれは何をしようとしているのだろうか 230 |
| 7.2 特殊な場合 234 |
| 7.2.1 制御重みの影響 234 |
| 7.2.2 平均レベル制御 235 |
| 7.2.3 デッドビート制御 236 |
| 7.2.4「完全」制御 237 |
| 7.3 周波数応答解析 244 |
| 7.4 外乱モデルと観測器動特性 245 |
| 7.4.1 外乱モデル 245 |
| 7.4.2 観測器動特性 249 |
| 7.5 参照軌道と前置フィルタ 258 |
| 7.6 演習問題 263 |
| 第8章 ロバスト予測制御 266 |
| 8.1 ロバスト制御の定式化 266 |
| 8.1.1 ノルム有界型不確かさ 267 |
| 8.1.2 ポリトープ型の不確かさ 270 |
| 8.2 LeeとYuによるチューニング手順 271 |
| 8.2.1 簡略化された外乱と雑音モデル 271 |
| 8.2.2 チューニング手順 275 |
| 8.3 LQG／LTRチューニング手順 277 |
| 8.4 LMIアプローチ 286 |
| 8.4.1 概観 286 |
| 8.4.2 制約がない場合のロバスト性 287 |
| 8.4.3 制約がある場合のロバスト性 292 |
| 8.5 ロバスト実行可能性 294 |
| 8.5.1 最大出力許容集合 295 |
| 8.5.2 ロバスト許容とロバスト不変集合 297 |
| 8.6 演習問題 303 |
| 第9章 ケーススタディ 305 |
| 9.1 シェル石油蒸留塔 305 |
| 9.1.1 プロセスの説明 305 |
| 9.1.2 制御仕様 309 |
| 9.1.3 初期コントローラ設計 311 |
| 9.1.4 コントローラの性能と改良 317 |
| 9.1.5 制約の緩和 321 |
| 9.1.6 モデル化誤差に対するロバスト性 323 |
| 9.2 NewellとLeeの蒸発器 329 |
| 9.3 演習問題 336 |
| 第10章 展望 338 |
| 10.1 予備の自由度 338 |
| 10.1.1 理想的な静止値 338 |
| 10.1.2 多目的定式化 339 |
| 10.1.3 耐故障性 340 |
| 10.2 制約の管理 344 |
| 10.3 非線形内部モデル 347 |
| 10.3.1 動機づけとアプローチ 347 |
| 10.3.2 逐次二次計画法 348 |
| 10.3.3 ニューラルネットワークモデル 350 |
| 10.3.4 準最適非線形MPC 352 |
| 10.4 移動ホライズン推定 354 |
| 10.5 おわりに 356 |
| 付録A MPC製品 358 |
| A 1 Aspentech：DMCPlus 359 |
| A 2 Honeywell：RMPCT 361 |
| A 3 Simulation Sciences：Connoisseur 363 |
| A.4 Adersa：PFCとHIECON 365 |
| A.5 ABB：3dMPC 366 |
| A 6 Pavilion Technologies Inc.：Process Perfbcter 366 |
| 付録B MATLABプログラム―basicmpc 367 |
| 付録C MPC Toolbox 371 |
| C.1 一般的な注意 371 |
| C.2 関数scmpc2とscmpcnl2 375 |
| C.3 関数scmpc3とscmpc4 376 |
| 参考文献 377 |
| 索引 391 |
