具体描述
本书从工程应用角度出发，系统地介绍了最优化理论、方法、
设计及控制，目的是使读者能正确运用最优化技术去解决实际工
程中的具体问题。本书共分12章，在叙述最优化理论基础上，有
针对性地阐明了主要最优化方法的思路和算法以及有选择性地介
绍了包括机电、土木、化工、管理等学科领域的优化设计和最优
控制的应用示例，给出了系统的建模、参数选择、仿真和实时控
制结果。本书配有例题和习题，注意物理概念，强调实用性。
本书读者以工程技术人员为主，亦可作为科研人员及大专院
校教师、研究生和学生的参考用书。
这本书《系统最优化及控制》是一部专注于理论与实践相结合的学习资源，旨在帮助读者深入理解和掌握系统性分析与优化过程中的科学方法。内容涵盖了从基本概念到复杂应用的广泛范围，强调逻辑严谨、结构清晰的知识传授。书中详细探讨了数学建模在优化问题中的关键作用，通过系统化的思维路径引导读者逐步建立对复杂系统行为的洞察力。作者采用分层次的讲解方式，初学者可从基础原理入手，而深入研究者则能发现更多细节与高级技法。书中不仅包括理论分析部分，还提供了丰富的案例研究，帮助读者在真实场景中应用所学知识，从而提升实际运用能力。内容设计注重逻辑性和实用性，避免过于抽象，力求贴近现实需求。每个章节都经过精心组织，确保信息传达的全面性和准确性，适合希望系统提升优化思维与解决复杂问题能力的人阅读。 书籍在内容深度上注重对核心概念的解析，强调数学工具与工程方法的结合，使学习者能够建立扎实的理论基础。作者采用清晰的语言表达和实例说明，逐步引导读者理解复杂问题的本质与解决路径。书中特别重视对系统优化的实际意义，探讨了不同控制策略在不同应用场景下的效果与适用性。这种理论与实践的平衡，使得书籍不仅适合作为学习参考，也能为读者提供宝贵的思维框架。内容结构严谨，每个部分都有明确目标和逻辑支撑，确保读者在阅读过程中能够持续获取知识价值。此外，书中包含大量图示、公式解析与实验案例，使学习过程更加直观和动人。整体而言，这本书通过系统性讲解和丰富的实例分析，为读者提供了一套全面、可操作的学习体系，是任何希望深入理解优化控制科学的人必备财富。 总体来说，书籍内容细致入微，结合了理论与实践的双重维度，为读者打开了探索系统优化的窗口。通过严谨的逻辑推理和丰富的案例研究，这本书不仅传授知识，更激发了读者解决实际问题的动力。无论是初学者还是专业从业者，都可以从中汲取启示，提升自身在复杂系统中的分析与决策能力。这种对细节的关注和对实际应用的重视，使得书籍独具匠心，成为学习资源中的一款重要成果。
作者简介
目录信息
目 录
《电气自动化新技术丛书》序言
前言
第1章 绪论
1.1概述
1.2最优化的基本问题
1.2.1数学模型的建立
1.2.2最优化问题的分类
1.3最优化问题的求解方法
1.4最优控制问题
1.4.1最优控制问题的性能指标
1.4.2最优控制问题的提法
1.4.3最优控制问题的分类
习题
第2章 函数的极值
2.1极值与极值点
2.2函数的极值
2.2.1一元函数的极值
2.2.2二元函数的极值
2.2.3多元函数的极值
2.3具有等式约束条件函数的极值
2.4函数的凸性与充分性
习题
第3章 变分法
3.1变分法的基本概念
3.1.1泛函的概念
3.1.2泛函的变分
3.1.3泛函的极值
3.1.4变分学的基本引理
3.2无约束条件的最优化问题
3.2.1端点固定的情况
3.2.2端点变动的情况
3.3具有等式约束条件的最优化问题
3.3.1微分约束――待定函数法
3.3.2积分约束――等边周问题
3.3.3端点等式约束
3.3.4内点等式约束
3.3.5等式约束下泛函极值的充分条件
3.4应用变分法求解最优控制问题
3.4.1变分法中的三类基本问题
3.4.2变分法应用示例
习题
第4章 最小值原理
4.1连续系统的最小值原理
4.1.1概述
4.1.2最小值原理的证明
4.2最小值原理的几种具体形式
4.2.1时不变情况
4.2.2时变情况
4.2.3末值型性能指标情况
4.2.4积分型性能指标情况
4.3末态约束的最小值原理
4.3.1末态约束问题
4.3.2有积分限制的问题
4.4离散系统的最小值原理
4.4.1离散最优控制问题的提法
4.4.2离散欧拉方程
4.4.3离散系统的最小值原理
4.4.4连续和离散最小值原理的比较
4.5连续系统的离散化处理
习题
第5章 最短时间和最少燃料的最优控制
5.1砰－砰控制原理
5.2非线性系统的时间、燃料最优控制
5.2.1非线性系统的最短时间控制问题
5.2.2非线性系统的最少燃料控制问题
5.3线性时不变系统的时间、燃料最优控制
5.3.1线性时不变系统的最短时间控制问题
5.3.2线性时不变系统的最少燃料控制问题
5.4双积分模型的时间、燃料最优控制
5.4.1双积分模型的最短时间控制问题
5.4.2双积分模型的最少燃料控制问题
5.5时间－燃料综合最优控制
习题
第6章 动态规划
6.1多级决策过程及最优性原理
6.1.1多级决策过程
6.1.2最优性原理
6.2离散控制系统的动态规划
6.2.1动态规划递推方程
6.2.2离散系统的线性调节器问题
6.3连续控制系统的动态规划
6.4动态规划与变分法、最小值原理的关系
6.4.1动态规划与变分法
6.4.2动态规划与最小值原理
习题
第7章 线性二次型的最优控制
7.1线性二次型问题
7.2状态调节器
7.2.1有限时间状态调节器问题
7.2.2无限时间状态调节器问题
7.2.3状态调节器的稳定性和相位裕度
7.3输出调节器
7.3.1有限时间输出调节器问题
7.3.2无限时间输出调节器问题
7.4跟踪器
7.4.1线性时变系统的跟踪问题
7.4.2线性定常系统的跟踪问题
习题
第8章 单变量函数的最优化方法
8.1区间消去法的基本概念
8.2菲波纳奇法
8.2.1菲波纳奇数列
8.2.2计算试探点的公式
8.2.3菲波纳奇法计算步骤及程序框图
8.3黄金分割法（0.618法）
8.3.1黄金分割法（0.618法）简介
8.3.20.618法与菲波纳奇法的关系
8.3.30618法计算步骤及程序框图
8.3.40.618法程序示例
8.4函数逼近法（插值法）
8.4.1抛物线插值法（二次插值法）
8.4.2三次插值法
习题
第9章 无约束多变量函数的最优化方法
9.1变量轮换法
9.1.1变量轮换法的计算方法
9.1.2变量轮换法的计算步骤及程序框图
9.1.3变量轮换法的存在问题
9.2单纯形法
9.2.1单纯形的转换
9.2.2单纯形法的计算步骤及程序框图
9.2.3单纯形法程序示例
9.3最速下降法
9.3.1梯度和梯度方向
9.3.2最速下降法的计算公式
9.3.3最速下降法的计算步骤及程序框图
9.4牛顿法
9.4.1牛顿法的迭代计算公式
9.4.2牛顿法的计算步骤及程序框图
9.4.3拟牛顿法
9.5共轭梯度法
9.5.1共轭方向
9.5.2共轭梯度法的计算步骤及程序框图
9.5.3共轭梯度法程序示例
习题
第10章 有约束多变量函数的最优化方法
10.1拉格朗日乘子法
10.1.1等式约束时极值存在的必要条件
10.1.2拉格朗日乘子法
10.1.3拉格朗日乘子法程序示例
10.2惩罚函数法
10.2.1惩罚函数法的基本概念
10.2.2外罚函数法和内罚函数法（外点法和内点法）
10.2.3混合惩罚函数法
10.3可行方向法
10.3.1可行方向法的基本概念
10.3.2线性约束情况的可行方向法
10.3.3非线性约束情况的可行方向法
10.4梯度投影法
10.4.1投影和投影矩阵
10.4.2梯度投影法
习题
第11章 控制系统的优化设计
11.1优化设计概述
11.1.1优化设计的一般过程
11.1.2优化设计的基本原则
11.1.3优化方法的选择
11.1.4优化设计的特点
11.2钢筋混凝土与杆系结构的优化设计
11.2.1钢筋混凝土矩形截面梁的优化设计
11.2.2钢筋混凝土框架截面的优化设计
11.3直流电动机跟踪系统补偿校正的优化设计
11.3.1系统的数学模型及目标函数的确定
11.3.2优化设计及初始值的选择
11.3.3仿真结果分析及程序示例
11.4控制系统PID调节器参数的优化设计
11.4.1控制系统的数学模型及目标函数的确定
11.4.2控制系统PID调节器参数最优化方法
11.4.3优化设计的程序示例
11.5飞航式导弹总体主要参数的优化设计
11.5.1导弹主要参数优化设计的数学模型
11.5.2综合目标函数
11.5.3优化设计示例
11.6行星齿轮传动装置的优化设计
11.6.1数学模型及目标函数的确定
11.6.2最优化方法及计算程序框图
第12章 最优控制系统
12.1多台电机协调运转的最优控制
12.1.1误差变量法的基本原理
12.1.2系统的数学模型及闭环系统结构图
12.1.3系统的仿真试验及结果分析
12.2玻璃窑炉燃烧过程自寻最优控制
12.2.1步进式搜索自寻优控制原理
12.2.2玻璃窑炉燃烧过程自寻最优控制方案
12.2.3步进式搜索自寻最优点控制算法
12.2.4实测曲线及应用效果
12.3丙烷脱沥青过程的最优控制
12.3.1丙烷脱沥青过程的数学模型
12.3.2丙烷脱沥青过程的操作优化
12.4电阻炉温度的最优控制
12.4.1电阻炉的数学模型
12.4.2最优控制规律
12.4.3实验曲线及结果分析
12.5自动焊接装置的最优控制
12.5.1最优控制器的数学模型
12.5.2具有预先给定极点的系统设计
12.5.3系统最优设计参数的选择
12.5.4试验曲线及结果
126城市道路交叉口交通的最优控制
12.6.1道路交通流的最优预测模型
12.6.2交叉口交通的感应最优控制
12.6.3仿真试验及结果
参考文献
· · · · · · (收起)
《电气自动化新技术丛书》序言
前言
第1章 绪论
1.1概述
1.2最优化的基本问题
1.2.1数学模型的建立
1.2.2最优化问题的分类
1.3最优化问题的求解方法
1.4最优控制问题
1.4.1最优控制问题的性能指标
1.4.2最优控制问题的提法
1.4.3最优控制问题的分类
习题
第2章 函数的极值
2.1极值与极值点
2.2函数的极值
2.2.1一元函数的极值
2.2.2二元函数的极值
2.2.3多元函数的极值
2.3具有等式约束条件函数的极值
2.4函数的凸性与充分性
习题
第3章 变分法
3.1变分法的基本概念
3.1.1泛函的概念
3.1.2泛函的变分
3.1.3泛函的极值
3.1.4变分学的基本引理
3.2无约束条件的最优化问题
3.2.1端点固定的情况
3.2.2端点变动的情况
3.3具有等式约束条件的最优化问题
3.3.1微分约束――待定函数法
3.3.2积分约束――等边周问题
3.3.3端点等式约束
3.3.4内点等式约束
3.3.5等式约束下泛函极值的充分条件
3.4应用变分法求解最优控制问题
3.4.1变分法中的三类基本问题
3.4.2变分法应用示例
习题
第4章 最小值原理
4.1连续系统的最小值原理
4.1.1概述
4.1.2最小值原理的证明
4.2最小值原理的几种具体形式
4.2.1时不变情况
4.2.2时变情况
4.2.3末值型性能指标情况
4.2.4积分型性能指标情况
4.3末态约束的最小值原理
4.3.1末态约束问题
4.3.2有积分限制的问题
4.4离散系统的最小值原理
4.4.1离散最优控制问题的提法
4.4.2离散欧拉方程
4.4.3离散系统的最小值原理
4.4.4连续和离散最小值原理的比较
4.5连续系统的离散化处理
习题
第5章 最短时间和最少燃料的最优控制
5.1砰－砰控制原理
5.2非线性系统的时间、燃料最优控制
5.2.1非线性系统的最短时间控制问题
5.2.2非线性系统的最少燃料控制问题
5.3线性时不变系统的时间、燃料最优控制
5.3.1线性时不变系统的最短时间控制问题
5.3.2线性时不变系统的最少燃料控制问题
5.4双积分模型的时间、燃料最优控制
5.4.1双积分模型的最短时间控制问题
5.4.2双积分模型的最少燃料控制问题
5.5时间－燃料综合最优控制
习题
第6章 动态规划
6.1多级决策过程及最优性原理
6.1.1多级决策过程
6.1.2最优性原理
6.2离散控制系统的动态规划
6.2.1动态规划递推方程
6.2.2离散系统的线性调节器问题
6.3连续控制系统的动态规划
6.4动态规划与变分法、最小值原理的关系
6.4.1动态规划与变分法
6.4.2动态规划与最小值原理
习题
第7章 线性二次型的最优控制
7.1线性二次型问题
7.2状态调节器
7.2.1有限时间状态调节器问题
7.2.2无限时间状态调节器问题
7.2.3状态调节器的稳定性和相位裕度
7.3输出调节器
7.3.1有限时间输出调节器问题
7.3.2无限时间输出调节器问题
7.4跟踪器
7.4.1线性时变系统的跟踪问题
7.4.2线性定常系统的跟踪问题
习题
第8章 单变量函数的最优化方法
8.1区间消去法的基本概念
8.2菲波纳奇法
8.2.1菲波纳奇数列
8.2.2计算试探点的公式
8.2.3菲波纳奇法计算步骤及程序框图
8.3黄金分割法（0.618法）
8.3.1黄金分割法（0.618法）简介
8.3.20.618法与菲波纳奇法的关系
8.3.30618法计算步骤及程序框图
8.3.40.618法程序示例
8.4函数逼近法（插值法）
8.4.1抛物线插值法（二次插值法）
8.4.2三次插值法
习题
第9章 无约束多变量函数的最优化方法
9.1变量轮换法
9.1.1变量轮换法的计算方法
9.1.2变量轮换法的计算步骤及程序框图
9.1.3变量轮换法的存在问题
9.2单纯形法
9.2.1单纯形的转换
9.2.2单纯形法的计算步骤及程序框图
9.2.3单纯形法程序示例
9.3最速下降法
9.3.1梯度和梯度方向
9.3.2最速下降法的计算公式
9.3.3最速下降法的计算步骤及程序框图
9.4牛顿法
9.4.1牛顿法的迭代计算公式
9.4.2牛顿法的计算步骤及程序框图
9.4.3拟牛顿法
9.5共轭梯度法
9.5.1共轭方向
9.5.2共轭梯度法的计算步骤及程序框图
9.5.3共轭梯度法程序示例
习题
第10章 有约束多变量函数的最优化方法
10.1拉格朗日乘子法
10.1.1等式约束时极值存在的必要条件
10.1.2拉格朗日乘子法
10.1.3拉格朗日乘子法程序示例
10.2惩罚函数法
10.2.1惩罚函数法的基本概念
10.2.2外罚函数法和内罚函数法（外点法和内点法）
10.2.3混合惩罚函数法
10.3可行方向法
10.3.1可行方向法的基本概念
10.3.2线性约束情况的可行方向法
10.3.3非线性约束情况的可行方向法
10.4梯度投影法
10.4.1投影和投影矩阵
10.4.2梯度投影法
习题
第11章 控制系统的优化设计
11.1优化设计概述
11.1.1优化设计的一般过程
11.1.2优化设计的基本原则
11.1.3优化方法的选择
11.1.4优化设计的特点
11.2钢筋混凝土与杆系结构的优化设计
11.2.1钢筋混凝土矩形截面梁的优化设计
11.2.2钢筋混凝土框架截面的优化设计
11.3直流电动机跟踪系统补偿校正的优化设计
11.3.1系统的数学模型及目标函数的确定
11.3.2优化设计及初始值的选择
11.3.3仿真结果分析及程序示例
11.4控制系统PID调节器参数的优化设计
11.4.1控制系统的数学模型及目标函数的确定
11.4.2控制系统PID调节器参数最优化方法
11.4.3优化设计的程序示例
11.5飞航式导弹总体主要参数的优化设计
11.5.1导弹主要参数优化设计的数学模型
11.5.2综合目标函数
11.5.3优化设计示例
11.6行星齿轮传动装置的优化设计
11.6.1数学模型及目标函数的确定
11.6.2最优化方法及计算程序框图
第12章 最优控制系统
12.1多台电机协调运转的最优控制
12.1.1误差变量法的基本原理
12.1.2系统的数学模型及闭环系统结构图
12.1.3系统的仿真试验及结果分析
12.2玻璃窑炉燃烧过程自寻最优控制
12.2.1步进式搜索自寻优控制原理
12.2.2玻璃窑炉燃烧过程自寻最优控制方案
12.2.3步进式搜索自寻最优点控制算法
12.2.4实测曲线及应用效果
12.3丙烷脱沥青过程的最优控制
12.3.1丙烷脱沥青过程的数学模型
12.3.2丙烷脱沥青过程的操作优化
12.4电阻炉温度的最优控制
12.4.1电阻炉的数学模型
12.4.2最优控制规律
12.4.3实验曲线及结果分析
12.5自动焊接装置的最优控制
12.5.1最优控制器的数学模型
12.5.2具有预先给定极点的系统设计
12.5.3系统最优设计参数的选择
12.5.4试验曲线及结果
126城市道路交叉口交通的最优控制
12.6.1道路交通流的最优预测模型
12.6.2交叉口交通的感应最优控制
12.6.3仿真试验及结果
参考文献
· · · · · · (收起)
