现代控制理论的工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:浙江大学出版社

作者:曹永岩 等

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-05-01

价格:43.0

装帧:

isbn号码:9787308023375

丛书系列:

图书标签:

• 控制理论
• 现代控制
• 工程应用
• 自动控制
• 系统分析
• 建模
• 控制系统设计
• 最优控制
• 状态空间
• 鲁棒控制

好的，这是一本关于《先进传感技术与智能系统集成》的图书简介，内容力求详实，避免提及“现代控制理论的工程应用”中的任何具体主题。 --- 《先进传感技术与智能系统集成》图书简介 前言：数据驱动的未来与感知革命 在当今快速发展的工业、医疗、环境监测乃至日常生活中，对物理世界进行精确、实时、多维度的信息获取已成为构建智能系统的基石。我们正处在一个由数据驱动的时代，而高质量、高可靠性的数据源头，正是先进的传感技术。本书《先进传感技术与智能系统集成》正是基于这一时代需求而编写，它旨在系统地梳理和深入探讨当前主流及前沿的传感技术原理、集成方法以及在复杂系统中的实际应用策略。 本书并非一本纯理论的物理学教材，而是专注于工程实践的视角，关注如何将尖端的感知技术转化为稳定、高效、可扩展的智能解决方案。我们着重强调“集成”这一核心概念，因为孤立的传感器如同散落的珍珠，只有通过合理的系统架构和信号处理手段进行有机结合，才能形成具有决策能力的“智能项链”。 第一部分：基础理论与新型传感机理 本部分奠定了理解现代感知系统的理论基础，并引入了当前热点的新型传感器原理。 第一章：传感器的基本特性与误差分析 本章首先回顾了传感器的基本工作原理，包括信号的转换、调制与解调。重点在于深入剖析工程应用中必须面对的挑战：精度、分辨率、动态响应范围、迟滞性、漂移等关键性能指标的量化评估。同时，系统地介绍了误差的来源（系统误差与随机误差）及其在数据采集链中的传播模型，为后续的高可靠性系统设计提供必要的数学工具。 第二章：微纳机电系统（MEMS）传感器的原理与制造 MEMS技术是实现小型化、低功耗、高集成度的关键。本章详细阐述了基于硅基和非硅基材料的各类MEMS传感器，例如压阻式、电容式、压电式加速度计和陀螺仪的工作机理。讨论了薄膜沉积、光刻、刻蚀等关键微加工工艺对传感器最终性能的影响。对于惯性导航与姿态测量应用场景的工程师而言，本章提供了深入理解IMU（惯性测量单元）内部工作机制的视角。 第三章：光电与量子传感的新进展 本章聚焦于非接触式和高灵敏度测量领域。内容涵盖了先进的激光多普勒测速技术、基于结构光和ToF（飞行时间）原理的三维成像技术，以及新型的光纤传感阵列在分布式传感中的应用。特别地，我们引入了量子传感的初步概念，例如基于金刚石氮-空位色心（NV-Center）的磁场测量潜力，探讨其在极端环境或高精度计量中的前景。 第二部分：数据采集、信号处理与融合 传感器获取的原始数据往往是嘈杂且冗余的。本部分的核心在于如何高效、准确地从海量原始数据中提炼出有意义的信息，并实现多源异构数据的协同工作。 第四章：高分辨率数据采集系统设计 本章关注从模拟域到数字域转换的关键环节。探讨了模数转换器（ADC）的性能指标，如有效位数（ENOB）、采样率与混叠抑制。深入分析了抗混叠滤波器的设计，以及在高速或多通道系统中如何进行同步采样和时钟域管理，确保数据链的完整性和时间戳的准确性。 第五章：数字信号处理在增强感知中的应用 本章将信号处理技术与传感器特性相结合。内容包括：针对特定噪声模型（如白噪声、粉红噪声）的滤波器设计（IIR/FIR），时频分析技术（如小波变换）在瞬态事件检测中的应用。此外，还详细介绍了状态估计方法，特别是卡尔曼滤波及其扩展形式（EKF/UKF）在动态系统状态重构中的工程化实现细节。 第六章：多传感器信息融合技术 融合是构建鲁棒智能系统的关键。本章系统区分了数据层、特征层和决策层的融合策略。详细对比了基于概率推理的贝叶斯网络、Dempster-Shafer理论以及现代基于深度学习的端到端融合架构。通过实例分析，指导读者如何在计算资源受限的嵌入式平台上选择最优的融合算法。 第三部分：系统集成与前沿应用案例 本部分将理论和处理技术应用于具体的工程领域，展示了先进传感系统如何解决复杂的现实问题。 第七章：嵌入式平台上的感知系统部署 随着边缘计算的兴起，将复杂的感知算法部署到资源受限的硬件上成为一项重要技能。本章讨论了针对低功耗处理器（如FPGA、DSP、微控制器）的算法优化技术，如定点运算、模型剪枝与量化。重点在于嵌入式实时操作系统的选择（RTOS）及其在确保数据流实时性方面的作用。 第八章：智能环境监测与物联网（IoT）集成 本章关注大规模分布式传感网络的构建。讨论了传感器网络的拓扑结构设计（星型、网状、集群化），以及低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa、NB-IoT）在长距离、低带宽数据回传中的适用性。并探讨了边缘侧的异常检测算法，用以减少无效数据上传，提升网络效率。 第九章：工业过程的无损检测与状态监测 在工业制造和设备维护领域，在线状态监测至关重要。本章聚焦于振动、声发射和热成像技术在预测性维护中的应用。详细介绍了如何利用高频振动数据进行故障特征提取，并通过模式识别技术实现对机械部件早期磨损的精确识别和寿命预测。 总结与展望 《先进传感技术与智能系统集成》旨在成为一本兼具深度与广度的参考书。它不仅为学生和研究人员提供了坚实的理论基础，更重要的是，为从事硬件设计、嵌入式系统开发、数据分析和系统集成的工程师提供了实用的工具箱和解决复杂工程问题的清晰路线图。随着人工智能技术的不断发展，感知系统的复杂性和数据量只会持续增加，本书所涵盖的原理和方法论，将是驱动下一代智能系统创新的核心动力。 ---

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这本书的精妙之处在于它将现代控制理论与优化方法巧妙地结合起来，并且在各个章节都提供了丰富的应用场景，这让我深切体会到控制理论的强大力量。作者在讲解最优控制时，不仅阐述了Pontryagin最小值原理和Hamilton-Jacobi-Bellman方程，更重要的是，他将这些理论应用到实际工程问题中，例如飞行器轨迹优化、资源分配等，让我看到了理论的实际价值。书中关于模型预测控制（MPC）的讲解尤为精彩，它将最优控制的思想融入到实时控制中，能够处理各种约束条件，这对于工业生产和自动化系统来说具有极大的意义。我特别喜欢书中对动态规划的介绍，它以一种非常系统的方式来解决序贯决策问题，而控制问题往往可以被看作是一个序贯决策过程。书中通过一些生动的例子，比如机器人路径规划，让我对动态规划有了更直观的理解。此外，这本书还涉及了参数估计和系统辨识，这对于在实际应用中建立和更新系统模型至关重要。总而言之，这本书不仅传授了现代控制理论的精髓，更让我看到了如何运用这些理论来解决现实世界中的复杂工程挑战，它的理论深度和工程广度都令人赞叹。

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这本书给我的感觉是，它更像是一位经验丰富的工程师在分享他在实际工程中解决复杂控制问题的宝贵经验。书中并没有过多地纠缠于深奥的数学证明，而是将重点放在了如何将现代控制理论的工具应用到实际的工程场景中。我尤其赞赏书中关于鲁棒控制和自适应控制的应用案例。在实际工程中，我们面对的系统往往不是理想化的，存在着各种不确定性和参数变化，如何设计出能够在这种环境下稳定工作的控制器，一直是一个挑战。书中通过对模型不确定性的量化分析，以及如何设计具有容错能力的控制器，给出了切实可行的解决方案。例如，在讲解模型预测控制（MPC）时，书中详细介绍了MPC在化工过程控制、汽车巡航控制等领域的应用，并通过具体的案例展示了MPC在优化控制性能、处理约束条件方面的优势。书中的代码示例也非常实用，虽然没有提供完整的可运行程序，但清晰的代码片段足以帮助读者理解算法的实现思路。总的来说，这本书更偏向于“如何做”，而不仅仅是“是什么”，对于那些希望快速将理论知识转化为实际生产力的工程师来说，这本书无疑是一笔宝贵的财富。

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这本书最让我印象深刻的是它在数字控制系统这一块的讲解，它并没有简单地将连续时间系统离散化，而是深入地探讨了数字控制系统的特性、采样定理、量化误差等关键问题。书中对Z变换和离散时间系统分析的讲解非常透彻，帮助我理解了数字控制器设计的理论基础。我尤其欣赏书中关于数字控制器设计方法的介绍，比如PID控制器在离散时间域的设计，以及状态空间模型在数字控制中的应用。书中还涉及了数字控制器实现中的一些实际问题，比如计算量、稳定性等，并给出了一些解决方案。另外，书中对数字控制系统的仿真和实验部分也给了我很大的启发。它介绍了如何利用MATLAB/Simulink等工具对数字控制系统进行仿真，以及如何将设计的控制器在硬件平台上实现。这对于将理论知识转化为实际应用非常有帮助。总的来说，这本书在数字控制这一块的讲解是全面而深入的，它不仅让我掌握了数字控制理论，还为我提供了实际操作的指导。

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这本书的独到之处在于它对非线性控制理论的深入探讨和丰富的应用示例。很多控制理论的书籍在讲解非线性系统时，要么点到为止，要么就陷入繁琐的数学推导，让人望而却步。但这本书却做到了既有理论深度，又不失工程实用性。作者在讲解滑模控制、反馈线性化等方法时，采用了非常直观的方式，并结合了许多实际系统的例子，比如航空航天中的飞行器控制、机器人动力学控制等。我特别喜欢书中关于Lyapunov稳定性理论在非线性系统分析中的应用讲解，作者通过多个实例，展示了如何利用Lyapunov函数来判断非线性系统的稳定性，这对于理解复杂非线性系统的行为至关重要。此外，书中对模糊控制和神经网络控制的介绍也让我耳目一新，它展示了如何利用这些智能控制方法来处理那些难以建立精确数学模型的系统。虽然我对这些高级概念还有些陌生，但书中提供的详尽讲解和清晰的结构，让我有信心去进一步学习和探索。这本书确实为我打开了非线性控制领域的一扇大门，让我看到了解决更复杂、更具挑战性工程问题的希望。

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初次翻开这本书，我被它坚实的理论基础和清晰的逻辑结构所吸引。作者并没有停留在对基础概念的罗列，而是深入浅出地讲解了现代控制理论的核心思想，比如状态空间表示法、能控性与能观性、稳定性分析等。让我印象深刻的是，书中通过大量的图示和简洁的数学推导，将抽象的理论具象化，使得初学者也能更容易理解。例如，在讲解线性二次型调节器（LQR）的部分，作者通过一个简单的机器人手臂控制的例子，一步步推导出最优控制器的设计过程，让人茅塞顿开。而且，书中对于反馈控制的原理和作用的阐述也极为到位，让我明白了为什么在实际工程中，反馈如此重要，它能够有效地补偿系统的不确定性和外部干扰，保证系统的鲁棒性。这种理论与实践的紧密结合，让我觉得这本书不仅仅是一本教科书，更是一本可以指导实际工程应用的参考书。我特别喜欢其中关于系统辨识的部分，作者讲解了如何从实验数据中构建系统的数学模型，这对于在缺乏精确系统模型的情况下设计控制器至关重要。整本书的阅读体验非常顺畅，语言严谨而不失生动，学术性强但又不乏启发性。

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