高等数学(二)

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出版者:北京理工大学出版社
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页数:0
译者:
出版时间:2002-12-01
价格:29.0
装帧:
isbn号码:9787564000523
丛书系列:
图书标签:
  • 高等数学
  • 微积分
  • 多元函数
  • 积分
  • 微分方程
  • 数学分析
  • 大学教材
  • 理工科
  • 考研
  • 数学
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具体描述

现代控制理论导论 作者: 张伟、李明 著 出版社: 科技文献出版社 开本: 16开 页码: 约680页 --- 内容提要: 《现代控制理论导论》旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的现代控制理论框架。本书侧重于状态空间方法,系统地阐述了线性定常系统(LTI)和线性时变系统(LTV)的建模、分析、设计与综合技术。全书结构严谨,逻辑清晰,不仅涵盖了经典控制理论中线性系统的核心概念,更着重于现代控制理论在复杂系统、最优控制、鲁棒控制等前沿领域中的应用基础。 本书尤其强调对系统动态行为的内在理解,将数学工具(如矩阵分析、微分方程)与工程实践紧密结合,使读者能够熟练运用现代控制理论方法解决实际工程问题。 --- 章节细述: 第一部分:系统描述与状态空间方法基础 (约180页) 第1章:控制系统的基本概念与发展历程 本章首先回顾了反馈控制的历史沿革,从机械反馈到电子控制,再到数字化和智能控制。明确了控制系统的定义、组成要素(传感器、控制器、执行器)以及控制理论解决的核心问题——稳定性、快速性、精确性和鲁棒性。引入了系统建模的必要性与层次性,区分了物理模型、工程模型与数学模型。 第2章:线性定常系统的时域分析与建模 本章是状态空间方法的基石。详细介绍了系统状态变量的选取原则和意义。系统地推导了线性定常(LTI)多输入多输出(MIMO)系统的标准状态空间表示形式:$dot{mathbf{x}}(t) = mathbf{Ax}(t) + mathbf{Bu}(t)$,$mathbf{y}(t) = mathbf{Cx}(t) + mathbf{Du}(t)$。重点讲解了系统矩阵 $mathbf{A}$ 的性质,如解的唯一性、存在性及解的结构。详细阐述了解的求解,包括基解矩阵 $Phi(t)$ 的计算方法,例如利用矩阵指数函数和拉普拉斯逆变换法。 第3章:系统性能分析:可控性与可观测性 可控性和可观测性是现代控制理论设计的两大核心判据。本章深入探讨了卡尔曼(Kalman)可控性判据和可观测性判据,并给出了相应的矩阵形式检验方法。分析了不可控/不可观子空间在系统分解中的作用,以及如何通过状态反馈或观测器设计来恢复或利用这些特性。对比了不同状态变量选择对可控性矩阵的影响。 第4章:线性系统的变换与规范型 本章关注如何通过相似变换简化系统矩阵,以揭示系统的内在动态特性。详细介绍了约旦标准型和李雅普诺夫(Lyapunov)规范型。特别强调了约当标准型在分析系统根(特征值)对系统响应的影响,以及如何利用能控标准型和能观标准型为后续的状态反馈和观测器设计做准备。 --- 第二部分:系统设计与反馈综合 (约240页) 第5章:状态反馈与极点配置 本章是现代控制设计的核心。基于“线性化”思想,系统地推导了状态反馈控制器 $mathbf{u}(t) = -mathbf{Kx}(t) + mathbf{r}(t)$ 的设计原理。重点讲解了Ackermann公式在全状态反馈极点配置中的应用,并讨论了当系统不完全可控时,如何进行部分极点配置。同时,分析了状态反馈对系统零点的影响。 第6章:观测器设计与状态估计 由于状态变量通常无法直接测量,本章集中于状态观测器的设计。详细推导了Luenberger观测器的结构和动态特性,并阐述了观测器极点的选取原则(通常置于比控制器极点更左侧以确保快速收敛)。系统地分析了最小阶观测器(如卡尔曼-雅可比观测器)的构造,以及观测误差的动态行为。 第7章:观测反馈控制(分离原理) 本章将状态反馈设计与观测器设计相结合,引入了分离定理(Separation Principle)。证明了在LTI系统中,状态反馈的极点配置设计与状态估计器的设计可以独立进行。详细阐述了全阶观测反馈控制律 $mathbf{u}(t) = -mathbf{K}hat{mathbf{x}}(t) + mathbf{r}(t)$ 的实现过程,以及闭环系统的整体稳定性分析。 第8章:线性二次型最优控制 (LQR) 本章引入了最优化的概念。定义了二次型性能指标函数 $J = int_0^infty (mathbf{x}^Tmathbf{Q}mathbf{x} + mathbf{u}^Tmathbf{R}mathbf{u}) dt$。重点推导了代数黎卡提方程 (ARE),并给出了求解最优反馈增益 $mathbf{K}$ 的方法(例如通过求解ARE)。分析了权重矩阵 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 对最优控制律的特性(如稳态误差和控制能耗)的影响。 --- 第三部分:先进控制技术与系统扩展 (约200页) 第9章:线性系统在频域的分析 本章将现代控制理论与经典的频域分析工具(如波德图、奈奎斯特图)相结合。引入了输入-输出传递函数矩阵的构建方法。深入分析了系统的特征值(极点)与频域响应之间的内在联系。讨论了状态反馈设计后,闭环系统在频域上的性能变化。 第10章:线性时变系统(LTV)的分析 将分析从LTI系统扩展到线性时变系统。讨论了其状态转移矩阵 $Phi(t, au)$ 的计算复杂性。重点介绍了李雅普诺夫稳定性判据在LTV系统中的应用,特别是直接法和间接法。简要探讨了在时变系统下进行极点配置的基本思路。 第11章:鲁棒性分析与H-无穷控制简介 本章面向实际工程中的不确定性问题。引入了系统扰动模型,如外部干扰和模型参数不确定性。初步介绍了H-无穷范数的概念,将其作为衡量系统抗干扰能力和鲁棒性的指标。简要概述了H-$infty$ 控制器的设计目标,即在最坏情况扰动下最小化输出误差的范数。 第12章:非线性系统基础与近似线性化 本章为深入研究非线性控制打下基础。系统回顾了非线性系统的基本特性,如多平衡点、极限环等。详细阐述了泰勒级数展开法和雅可比线性化方法,用于在工作点附近对非线性系统进行线性化处理,并讨论了线性化模型的适用范围和局限性。 --- 适用对象: 本书适合于电气工程、自动化、航空航天、机械工程、生物工程等相关专业的高年级本科生、研究生以及从事系统工程与自动控制研究和开发的工程师作为教材或参考书。 本书特色: 1. 理论深度与工程实践的平衡: 每章节后均附有详细的算例分析和MATLAB/Simulink仿真实例,帮助读者将抽象的数学概念转化为具体的工程设计步骤。 2. 方法论的系统性: 严格遵循“建模—分析—设计—验证”的流程,重点突出状态空间方法的普适性和优越性。 3. 矩阵运算的强调: 对线性代数在控制理论中的应用进行了详尽的说明,为读者打下扎实的数学基础。 --- 定价: 85.00 元 ISBN: 978-7-5180-XXXX-X

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读后感

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用户评价

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对于《高等数学(二)》这本书,我最大的感受就是它能够真正地培养我的数学思维能力。在学习多元函数微分方程的部分,我曾对一些复杂的方程组束手无策,但这本书通过对一些基本类型的方程组(如线性常微分方程组)的解法进行详细的介绍,并结合其在动力学系统、控制理论等领域的应用,让我看到了数学在描述和预测复杂系统中的巨大潜力。书中对于这些方程组的解法,都进行了详尽的推导,并且配以大量的实例,让我能够理解不同的求解策略。更让我惊喜的是,书中还穿插了一些关于数学与计算机科学交叉应用的介绍,比如数值方法的应用,这让我看到了数学在现代科技发展中的重要地位。读完这本书,我不仅对高等数学有了更深的理解,更重要的是,我学会了如何用数学的逻辑去思考和解决问题。

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拿到这本《高等数学(二)》,我的心情实在是难以平复,可以说,它像是一扇通往全新数学宇宙的窗户,让我得以窥见那些曾经只存在于理论和想象中的宏伟结构。翻开第一页,那些抽象的符号和定义立刻吸引了我的目光。这不是简单的公式堆砌,而是一种精妙的逻辑推理,每一步都像是在解开一个复杂的谜团。尤其是在学习极限与连续的部分,作者通过大量的图示和生动的比喻,将那些看似难以理解的概念变得清晰透彻。比如,对于ε-δ语言的阐释,我曾一度感到头疼,但这本书中的讲解,将抽象的数学语言与直观的几何图形联系起来,让我仿佛置身于一个无限逼近的过程之中,体验到了数学的严谨与优雅。后面的微分和积分部分更是精彩纷呈,无论是求导的链式法则,还是积分的各种技巧,都讲解得鞭辟入里,并且配以大量的例题,涵盖了从基础到进阶的各种题型,让我能够循序渐进地掌握。最让我印象深刻的是,书中在介绍不定积分和定积分时,不仅仅停留在计算方法,更是深入挖掘了它们在物理学、工程学等领域的广泛应用,比如曲线的弧长计算、曲面的面积计算等等,这些都极大地激发了我学习的兴趣,让我看到了数学的实用价值和无穷魅力。

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这本书《高等数学(二)》带给我的,不仅仅是知识的增长,更是一种学习数学的全新视角。之前学习高等数学,总觉得有些地方过于枯燥和抽象,难以理解其内在的逻辑。但是,这本书的作者似乎深谙此道,在讲解每一个概念时,都力求将其与实际应用相结合,让理论知识变得鲜活起来。例如,在学习级数部分,对于泰勒展开式的讲解,我曾经有过很多困惑,但这本书通过对一些常见函数的泰勒展开式的详细分析,并结合其在近似计算和数值分析中的应用,让我对这个概念有了更深刻的理解。尤其是通过对函数f(x)在点a附近的展开,可以将复杂的函数转化为多项式函数,从而简化计算,这一点的阐释让我茅塞顿开。此外,书中还涉及了一些更深入的内容,比如微分方程的初步介绍,虽然篇幅不长,但足以让我感受到数学在描述和解决现实世界问题中的强大力量。这本书的语言表达也十分精炼,没有冗余的描述,每一个字都像是经过了精心打磨,能够准确地传达作者的意图。

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《高等数学(二)》这本书,给我的感觉就像是为我量身打造的数学指南。它不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,在我学习过程中遇到的每一个难点,都能够提供清晰的解答。我尤其喜欢书中关于概率论初步的介绍。虽然只是初步,但作者对于随机变量、概率密度函数、期望和方差等基本概念的讲解,都非常透彻,并且通过大量的实际案例,让我理解了概率论在统计学、金融学等领域的广泛应用。比如,在分析掷硬币的实验时,通过引入二项分布,让我看到了数学如何量化随机事件的可能性。这本书在处理一些复杂概念时,总是能够化繁为简,比如在讲解期望值时,作者会将其类比为“平均收益”,这种生动的比喻极大地帮助了我理解抽象的数学概念。而且,书中还附带了大量的练习题,这些题目不仅类型多样,而且难度适中,能够有效地检验我的学习成果,并及时发现我知识上的薄弱环节。

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毫无疑问,《高等数学(二)》是一本非常优秀的数学读物。它以其严谨的逻辑、清晰的结构和丰富的案例,为我打开了数学世界的大门。在学习空间解析几何部分时,我曾对直线和平面方程的相互关系感到困惑,但这本书通过对方向向量和法向量的详细阐释,让我清晰地理解了直线与直线、直线与平面、平面与平面之间的位置关系,以及如何利用这些几何概念来解决实际问题。最让我感到惊喜的是,书中在介绍参数方程时,不仅仅展示了如何描述运动轨迹,更是将其与物理学中的运动学联系起来,让我看到了数学在描述动态过程中的强大能力。书中对于各种方程的求解方法,都进行了详尽的介绍,并且配以大量的例题,让我能够掌握不同问题的解决思路。读完这本书,我不仅对高等数学有了更深入的理解,更重要的是,我学会了如何用数学的思维去分析和解决问题。

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拿到《高等数学(二)》这本书,我最先注意到的就是其精美的排版和清晰的字体,这在一定程度上就已经为我的阅读体验奠定了良好的基础。而内容方面,它更是远超我的期待。在学习导数应用的部分,我曾经对洛必达法则的应用场景和局限性感到模糊,但这本书通过对各种不定式类型的详细分析,并结合大量的例题,让我清晰地理解了其适用的条件以及如何正确运用。书中还对导数在函数单调性、极值和凹凸性方面的应用进行了深入的探讨,这让我看到了导数在分析函数性质中的重要作用。更让我印象深刻的是,这本书在讲解积分的应用时,不仅仅停留在计算面积和体积,更是将其与物理中的功、质心等概念联系起来,让抽象的数学变得更加具象化。这种将数学理论与实际应用相结合的处理方式,极大地提升了我学习的积极性。

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对于《高等数学(二)》这本书,我最大的感受就是它的深度和广度都超出了我的预期。起初,我以为这本书只是对基础高等数学概念的简单复习和拓展,但事实证明我大错特错了。它不仅仅是知识的堆积,更是一种思维的训练。在向量代数和空间解析几何的部分,作者并没有满足于介绍坐标系和基本运算,而是深入探讨了向量在三维空间中的几何意义,比如如何通过向量的叉乘来判断向量的指向和面积,以及如何利用点法式方程来描述平面,线面关系等等。这些内容不仅仅是抽象的数学知识,更是一种重要的空间想象能力的培养。让我尤其惊叹的是,书中在介绍多元函数微分的部分,对于方向导数和梯度这两个概念的处理。作者通过梯度向量指向函数增长最快的方向这一生动的描述,让我立刻理解了这两个概念的几何含义。而随后的全微分和高阶偏导数,也都被安排得井井有条,并且都配有详细的推导过程和应用实例,比如在物理学中,梯度常常用来表示物理量的变化率,而全微分则在描述物理量的微小变化时发挥着至关重要的作用。这本书的编排逻辑非常清晰,每一章都建立在前一章的基础上,使得知识体系的构建更加稳固。

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当我拿到《高等数学(二)》这本书的时候,内心是带着一丝期待又有一丝忐忑的。因为“高等数学”这个词本身就带有一种挑战性。然而,在翻阅了几个章节之后,我的担忧被一种深深的敬佩所取代。这本书的结构安排得极其合理,从基础的向量运算,到复杂的多元函数,再到最后的级数和微分方程,每一步都衔接得天衣无缝。让我印象深刻的是,在介绍多元函数积分时,作者不仅仅局限于二重积分和三重积分的计算,更是深入浅出地讲解了曲线积分和曲面积分。特别是斯托克斯定理和高斯公式的介绍,用非常直观的几何语言和严谨的数学推导,将这些看似高深的理论变得易于理解。书中还穿插了大量的历史典故和数学家的小故事,这些细节的加入,不仅让阅读过程更加有趣,也让我对数学的发展历程有了更深的了解。阅读这本书,就像是与一位经验丰富的数学家对话,他在循循善诱地引导着我,一步步深入理解数学的奥秘。

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这本书《高等数学(二)》给我带来的,是一种渐进式的学习体验,它循序渐进地引导着我探索数学的奥秘。在学习级数部分,我对交错级数和幂级数一度感到非常困惑,但这本书通过对收敛判别法的详细介绍,以及对幂级数作为函数表示方法的研究,让我对级数有了更清晰的认识。尤其是书中对傅里叶级数的初步介绍,虽然篇幅不多,但却展现了将周期函数分解为三角函数之和的强大能力,这让我对信号处理等领域产生了浓厚的兴趣。这本书的语言表达非常精炼,没有多余的修饰,每一个公式、每一个推导都显得无比精准。而且,书中还提供了大量的插图和图表,这些视觉化的辅助,极大地帮助了我理解一些抽象的数学概念。

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《高等数学(二)》这本书,给我的整体感觉是:它不仅是一本教材,更是一次思维的洗礼。在学习微分方程的部分,我曾一度认为这些方程是极其抽象和难以理解的,但这本书通过对一些基本类型微分方程(如可分离变量方程、线性微分方程)的详细推导和求解,并结合其在物理学、工程学等领域的应用实例,让我对微分方程有了全新的认识。例如,书中通过描述人口增长模型、放射性衰变等现象,让我看到了微分方程在描述自然规律中的强大威力。书中对于这些方程的求解方法,都进行得非常细致,并且配以大量的变式题,让我能够熟练掌握。此外,书中还穿插了一些关于数学史的介绍,这让我对这些数学概念是如何产生和发展的有了更深的了解,也增加了学习的趣味性。

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