面向控制的系统辨识导论

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出版者:清华大学出版社
作者:周彤
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:2004-10-1
价格:43.00元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787302090557
丛书系列:
图书标签:
  • 辨识
  • 控制
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具体描述

鲁棒性是控制系统分析与综合中的一个重要性能指标。为了实现这个性能指标,要求在建模过程中同时提供控制对象的名义模型及其与鲁棒控制理论相匹配的误差限。在系统辨识领域,该问题被称为模型集辨识。本书结合作者对该问题十余年研究的体会和结果,系统介绍鲁棒控制建模与传统系统辨识的异同、模型集辨识与鲁棒控制的联系以及鲁棒控制建模中的主要方法和结果。这些方法包括确定性框架下的模型集辨识与检验、随机框架下的模型集辨识与检验以及基于闭环实验数据的模型集辨识与检验等。具体内容包括基于这些方法的基本结论和其中尚需进一步研究的课题。本书同时还对这些方法所涉及的主要参考文献作了简要介绍。

本书内容丰富,在叙述过程中尽量兼顾结论的物理含义和理论的严谨性。本书可以作为控制科学与控制工程、系统科学、应用数学及其相关专业的理工科研究生和高年级本科生的教材,也可供从事该领域研究或教学的科技工作者和高等院校教师参考。

好的,这是一本假设的图书简介,内容详实且不涉及《面向控制的系统辨识导论》中的具体主题。 --- 图书名称:《计算流体力学基础与应用:湍流模型与网格生成技术》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的计算流体力学(CFD)领域基础知识与前沿应用相结合的系统性教程。面对当前工程设计与科学研究对精确流体行为预测的迫切需求,本书聚焦于湍流建模的核心理论、数值方法的实现细节,以及高效网格生成的关键技术,致力于打通从理论基础到实际工程问题的完整知识链条。 本书的结构设计考虑了不同背景读者的需求,从流体力学方程的建立与离散化,到复杂的湍流现象模拟,再到高性能计算环境下的并行策略,层层递进,深入浅出。全书内容兼顾理论的严谨性与工程实践的可操作性,力求使读者不仅理解“如何做”,更能洞察“为何要这样做”。 第一部分:流体力学方程与数值基础 本部分奠定了进行所有CFD计算的理论基石。首先,详细回顾了描述流体运动的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, N-S)方程组,包括其守恒形式、非定常项和扩散项的物理意义。特别强调了在不同物理场景下(如不可压缩流、可压缩流、边界层流动)对方程组的简化和修正。 随后,本书深入探讨了偏微分方程的数值求解方法。重点剖析了有限差分法(FDM)、有限体积法(FVM)和有限元法(FEM)的数学原理、适用范围及各自的优缺点。在数值方法部分,我们详尽讲解了各种空间离散化格式,包括迎风格式、中心差分格式及其在处理对流项时可能引发的数值振荡问题。时间推进方面,对显式和隐式时间积分方案进行了详细比较,并介绍了处理复杂非线性系统的迭代求解策略,如SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法族,这是求解耦合压力-速度方程的关键技术。 此外,稳定性和收敛性分析被置于重要地位。我们不仅介绍了 CFL 条件等稳定性的必要条件,还探讨了如何在非结构化网格或极端物理条件下,通过添加人工耗散项或采用特定预条件子来确保数值解的可靠性。 第二部分:湍流建模与模拟策略 湍流是流体力学中最具挑战性的现象之一,也是工程应用中的核心难题。本部分集中于如何通过数学模型来描述湍流的随机性和高维特性。 我们从雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程的推导入手,阐明了雷诺应力项的出现及其对模型构建的必然性。随后的章节详细介绍了主流的湍流模型,包括: 1. 单方程模型: 如 Spalart-Allmaras 模型,重点分析其在近壁面区域的优良性能。 2. 双方程模型: 深度解析了 $k-epsilon$ 和 $k-omega$ 模型(包括 SST $k-omega$ 模型)的输运方程、源项和壁面边界条件处理。讨论了这些模型在处理分离流、再附着和逆压梯度流等复杂流动区域时的适用性和局限性。 3. 混合模型与各向异性处理: 针对传统模型在某些特定流动(如强烈剪切流或二次流)中的缺陷,引入了 Reynolds Stress Model (RSM) 的基本框架,以及如何利用各向异性修正因子来提高预测精度。 除了RANS方法,本书也前瞻性地介绍了更高级的模拟技术:大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)。针对LES,我们详细阐述了亚网格尺度(SGS)模型的理论基础,如Smagorinsky模型和动态模型,以及它们在捕捉湍流涡结构中的作用。对于DNS,则侧重于其对理解基础物理过程的价值,以及对计算资源提出的极端要求。 第三部分:网格生成技术与适应性方法 高质量的计算网格是CFD计算准确性和效率的先决条件。本部分全面覆盖了现代CFD网格生成的技术栈。 首先,对结构化、非结构化和混合网格进行了系统的分类和比较。结构化网格的坐标映射和代数网格生成方法被详细介绍。随后,重点攻克非结构化网格的生成技术,包括Delaunay三角剖分、Advancing Front 方法,以及如何处理复杂几何体和高曲率区域。 本书强调网格质量的量化评估,系统介绍了网格畸形度、正交性、长宽比等指标,并提供了提高网格质量的后处理技术。 一个至关重要的章节是网格自适应技术。我们阐述了基于误差指示器的网格加密和疏化策略。这包括对梯度(如速度梯度、压力梯度)和物理量(如涡量、激波强度)的监测,以及如何在计算过程中动态调整网格密度,以实现在关键区域高分辨率、非关键区域低计算成本的最佳平衡。这部分内容紧密结合了高效能计算的需求。 第四部分:应用实例与性能优化 最后一部分将理论与实践紧密结合,通过一系列具有代表性的工程案例,展示CFD的求解流程和结果分析方法。 实例涵盖了外部气动(翼型绕流的压力分布预测)、内部流动(管道内充分发展湍流和换热器优化)、以及多相流的初步概念介绍。在每个案例中,读者将被引导完成从几何清理、边界条件设定、模型选择、求解器设置到后处理及结果验证的完整步骤。 此外,鉴于现代CFD问题规模的增大,本书提供了关于高性能计算(HPC)的导论。内容涉及域分解技术、并行求解器(如PETSc, MPI/OpenMP)在CFD中的应用,以及如何针对多核处理器和GPU架构优化求解器的性能,以实现大规模三维问题的快速求解。 读者对象 本书适合于航空航天工程、机械工程、土木工程、环境科学等领域的高年级本科生、研究生,以及从事相关领域研发工作的工程师和科研人员。阅读本书要求具备扎实的微积分、线性代数和基础流体力学知识。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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拿到这本书,一股知识的清香扑面而来。作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师,我对“系统辨识”这个概念并不陌生,但坦白说,真正将其融会贯通,尤其是在实际工程应用中得心应手,仍然是我心中的一块“短板”。我一直觉得,很多时候我们面对一个未知的系统,如果能够像医生诊断病人一样,通过一系列“检查”(数据采集)来“诊断”出系统的“病因”(辨识模型),然后“对症下药”(设计控制器),那将是多么高效的事情!这本书的书名“面向控制的系统辨识导论”,恰恰触及了我内心深处的需求。它暗示着这本书不是那种枯燥的理论教科书,而是更注重实际操作和应用导向,这对我来说意义非凡。我迫切地想知道,这本书是如何将系统辨识的抽象概念与实际控制工程紧密联系起来的,例如,如何利用辨识出的模型来设计更鲁棒、更高效的控制器?辨识过程中有哪些常见的陷阱和挑战,作者又是如何给出应对策略的?我非常期待书中能够提供一些实用的算法介绍,并且最好能有代码示例或者伪代码,让我能够直接上手尝试,将辨识理论转化为具体的工程实践。这本书的“导论”二字,也让我对其入门的友好度充满信心,希望它能像一座桥梁,把我从迷茫的理论海洋引向知识的彼岸。

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这本书我拿在手里,就觉得它分量十足,封面设计得也相当专业,一看就是那种能让人沉下心来啃读的硬核教材。我一直对“系统辨识”这个领域充满好奇,但总觉得它像是一门深奥的武功秘籍,入口在哪里,又该如何修炼,一直是个谜。偶然间看到这本书,书名“面向控制的系统辨识导论”立刻吸引了我,这暗示着它不仅仅是理论的堆砌,更指向了实际的应用,而且是与“控制”这个我更感兴趣的领域紧密相连。我非常期待它能像一位经验丰富的老师,循序渐进地引导我进入这个领域,解答我关于辨识模型如何建立、参数如何估计、模型精度如何验证等一系列疑问。我希望它能用清晰易懂的语言,配合恰到好处的数学推导,让我这个初学者能够真正理解系统辨识的核心思想和方法,而不是仅仅停留在概念层面。尤其是我希望这本书在讲解辨识算法时,能够提供一些实际案例或者仿真实验的指导,让我能够亲手实践,将理论知识转化为解决实际问题的能力。这本书的厚度也让我感到欣慰,这意味着它应该包含足够丰富的内容,能够让我对系统辨识有一个全面而深入的认识,为我后续更深入的学习打下坚实的基础。我对它寄予厚望,希望能它能成为我在这条学习道路上的重要启蒙。

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这本书的封面设计简洁大气,给人一种严谨而专业的印象。我一直对“如何理解一个未知的系统”这个问题感到着迷。在很多工程领域,我们往往需要面对一个并非完全了解其内部机制的系统,例如一个复杂的化工过程、一个精密的机器人手臂,或者一个庞大的电力网络。在这种情况下,如何通过观察系统的输入输出数据来推断出系统的内在特性,进而对其进行有效的控制和优化,就显得尤为重要。这本书的题目“面向控制的系统辨识导论”,精准地抓住了我的兴趣点。它明确指出,这本书不仅仅是关于系统辨识本身,更是强调了辨识与控制之间的紧密联系,这让我非常期待。我希望这本书能够系统地介绍系统辨识的基本原理,包括各种辨识方法的理论基础、优缺点以及适用范围。更重要的是,我期望它能清晰地阐述辨识出的模型如何在控制系统的设计和分析中发挥作用,例如,如何利用辨识模型来选择合适的控制器结构、整定控制器参数,以及评估控制系统的性能。我相信,一本优秀的“导论”书籍,应该能够为读者打开一扇通往新领域的大门,并提供足够多的“地图”和“指南”,让读者能够在这个新领域中自信地探索。

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这本书的装帧设计沉稳而有力量,传递出一种学术的严谨感。作为一名对工程原理有着强烈探索欲的学习者,我一直对“系统辨识”这个概念抱有浓厚的兴趣,并希望能够深入理解其背后的原理和实际应用。尤其是“面向控制”这个限定词,让我觉得这本书不仅仅是泛泛而谈,而是指向了一个非常明确且实用的目标。我一直觉得,一个好的控制器设计,离不开对被控对象特性的准确把握,而系统辨识恰恰是实现这一目标的关键技术。因此,我非常期待这本书能够清晰地阐述系统辨识的整个流程,从数据采集、信号预处理,到模型选择、参数估计,再到模型校验和验证,每一个环节都希望能够得到详尽的解答。我更希望这本书能够深入探讨不同辨识算法的数学原理,并且能够通过直观的例子和图示来帮助我理解这些抽象的概念。同时,我也迫切希望书中能够提供一些实际案例,展示如何将辨识出的模型有效地应用到具体的控制问题中,例如,如何利用辨识模型来设计PID控制器、模型预测控制器,或者分析系统的稳定性。这本书的“导论”定位,也让我相信它能够为我这个初学者提供一个循序渐进的学习体验,让我能够逐步建立起对系统辨识的全面认知,并为我未来在控制工程领域的进一步学习和研究打下坚实的基础。

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这是一本让我充满期待的书。我一直认为,在现代工程领域,数据驱动的建模和分析能力至关重要。尤其是在控制系统领域,我们常常需要与那些内部动力学复杂、难以直接建模的系统打交道。这个时候,“系统辨识”就扮演了至关重要的角色。它就像一个“侦探”,通过收集“证据”(输入输出数据),来“还原”系统的“犯罪现场”(系统模型)。而“面向控制”这个关键词,则直接点明了这本书的核心价值——它不仅仅是教你如何辨识系统,更是告诉你如何将辨识的结果应用于实际的控制工程中。我特别好奇的是,这本书会如何解释不同辨识方法的原理,比如最小二乘法、最大似然法等等,它们各自有什么样的数学基础?在实际应用中,又该如何选择最适合的辨识方法,以获得既准确又具有控制意义的模型?我希望这本书能提供一些关于数据采集的建议,如何才能获得高质量、有代表性的数据,以避免模型辨识的偏差。同时,我也期待它能够介绍一些评估模型好坏的标准,以及如何根据模型评估结果来改进辨识过程。这本书的“导论”性质,让我相信它能够为我这样对系统辨识和控制结合感到好奇的读者,提供一个清晰的学习路径和坚实的理论基础。

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