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出版者:中国电力出版社

作者:张淑娥

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2005-7

价格:25.8

装帧:平装

isbn号码:9787508333854

丛书系列:

图书标签:

• 电力系统
• 通信技术
• 电力通信
• 智能电网
• 电力自动化
• 通信协议
• 电力线载波
• SCADA
• 电力物联网
• 信息安全

现代控制理论与应用 图书简介 本书深入探讨了现代控制理论的基石、核心概念以及在工程实践中的广泛应用。它旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解从经典控制到现代鲁棒控制、最优控制、自适应控制乃至智能控制的演进脉络与技术细节。全书结构严谨，理论推导详实，同时注重结合实际案例，帮助工程师和研究人员掌握设计和分析复杂动态系统的必备工具。 第一部分：线性系统基础与状态空间方法 本部分作为全书的理论基石，重点构建了线性时不变（LTI）系统的数学模型，并引入了状态空间表示法，这是现代控制理论区别于经典控制理论的关键特征。 第1章：系统描述与模型建立 详细阐述了连续时间系统与离散时间系统的数学描述，包括微分方程组和差分方程组。讨论了物理系统的建模方法，如拉格朗日方程法和系统的物理参数提取。重点介绍了传递函数模型向状态空间模型的转换，以及系统结构分析的基础，如可控性和可观测性的定义与判定。 第2章：线性系统的时域分析 深入分析了线性系统的基本性质，如稳定性（李雅普诺夫稳定性判据）、暂时响应特性（如超调量、调节时间）和稳态误差。详细推导了矩阵指数 $mathrm{e}^{At}$ 的计算方法，并利用状态转移矩阵分析系统在任意输入下的自由响应和强迫响应。引入了系统的极点位置与性能指标之间的内在联系。 第3章：状态反馈与观测器设计 这是现代控制设计的核心。详细讲解了通过状态反馈进行极点配置（Pole Placement）的技术，包括Ackermann公式的推导与应用。随后，转向不可完全测量的状态变量的估计问题，系统地介绍了 Luenberger 观测器和卡尔曼滤波器的设计原理。特别对卡尔曼滤波器的递推算法、状态估计的最小均方误差（MMSE）准则进行了细致的数学论证。 第二部分：现代控制理论的核心方法 本部分将视角从状态反馈扩展到更先进的控制策略，强调了在系统存在不确定性或优化目标明确时的控制设计。 第4章：最优控制理论 最优控制是现代控制理论的另一大支柱。本章聚焦于寻找最优控制输入，使得性能指标泛函达到最小。详细介绍了变分法在最优控制中的应用，推导了欧拉-拉格朗日方程。核心内容集中于LQR（线性二次型调节器）的设计，详细阐述了代数黎卡提方程（ARE）的求解及其在保证稳定性和性能之间的平衡作用。 第5章：鲁棒控制基础 面对实际工程中模型的不精确性、参数扰动和外部干扰，鲁棒控制的设计变得至关重要。本章从频域和复平面角度引入鲁棒性概念，如稳定裕度。重点讲解了$H_{infty}$ 控制的基本框架，包括性能指标的选择（加权函数）以及求解复杂的不等式组以确保闭环系统对外部扰动具有足够的抑制能力。 第6章：模态分析与解耦控制 针对多输入多输出（MIMO）系统的控制挑战，本章探讨了如何通过状态反馈实现系统的解耦。详细介绍了利用系统的零点、极点结构进行分析，并阐述了利用状态反馈矩阵实现输入输出的解耦控制策略，确保对特定输出的控制不影响其他输出的性能。 第三部分：先进控制技术与非线性系统 随着系统复杂性的增加，线性化模型已不能完全满足需求。本部分将讨论如何处理非线性和不确定性系统。 第7章：非线性系统的分析方法 介绍了非线性系统的基本特征，如多平衡点、极限环等。重点讲解了李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统中的扩展应用，包括直接法和间接法。此外，引入了输入-输出线性化（Input-Output Linearization）的概念，旨在通过坐标变换将部分非线性系统转化为线性系统进行控制设计。 第8章：自适应与鲁棒性增强 自适应控制旨在系统参数未知或随时间变化的场景下，使控制器自动调整以维持性能。本章详细分析了间接自适应控制和直接自适应控制的结构，特别是基于模型的参考自适应控制（MRAC）的实现。同时，结合鲁棒性概念，讨论了鲁棒自适应控制，以应对参数不确定性带来的稳定性风险。 第9章：智能控制与网络化系统 本章展望了前沿控制技术。详细介绍了模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control）的设计原理，如何利用专家知识构建规则库。对神经网络控制进行了深入探讨，特别是用于在线辨识和非线性函数的逼近。最后，简要介绍了应用于分布式控制和传感器网络中的网络化控制系统的挑战与解决方案，如延迟和丢包对控制性能的影响。 学习目标与读者对象 本书要求读者具备扎实的线性代数、微积分和常微分方程基础。它不仅是控制工程、自动化、电子信息工程等专业本科高年级及研究生阶段的理想教材，也是工业界从事过程控制、机器人、航空航天等领域系统设计与调试的工程师必备的参考手册。通过对本书的学习，读者将能够独立分析复杂动态系统的特性，并设计出满足特定性能要求的先进控制器。

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要评价这本书的**可读性和对初学者的友好程度**，我必须指出它在结构编排上的匠心独运。虽然主题是高深复杂的通信技术，但作者采用了**“由浅入深，案例穿插”**的叙事方式。比如，在解释复杂的**时分复用（TDM）和统计复用（STM）**原理时，它会先用一个非常贴近生活的比喻来阐述核心概念，然后再引入具体的电力行业标准参数。对于我们这些非通信科班出身的技术人员来说，理解那些抽象的协议栈结构曾是一大障碍。但这本书通过大量的**图形化解释和对比表格**，将不同的通信协议（如PDH、SDH到Ethernet）的演进脉络梳理得井井有条。每章末尾的**“自测与思考题”**也非常到位，它不是简单的知识点重复，而是引导读者思考如何在不同场景下灵活运用所学知识。总而言之，它成功地架起了理论深度与工程实践之间的桥梁，让复杂的技术学习过程变得清晰且富有乐趣。

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我是一个侧重于**电力系统安全与信息安全**的研究者，坦率地说，初拿到这本书时，我对其是否能深入到**工控系统安全层面**抱有一丝怀疑。然而，翻阅到关于**IEC 61850协议安全扩展和网络隔离策略**的那几章后，我的看法彻底改变了。作者对现代电力通信网络中**信息泄露和远程攻击**的潜在风险进行了深入的剖析，并着重强调了**纵深防御体系**的构建。书中对新型加密算法在嵌入式通信设备上的应用进行了详细的性能评估，这对于我们在设计下一代智能变电站时选择合适的安全模块至关重要。特别值得称赞的是，它没有止步于描述“需要安全”，而是给出了“如何实现安全”的具体技术路径，包括**入侵检测系统的部署点位选择和基于行为分析的异常告警阈值设定**。这种将前沿安全理念融入具体电力通信场景的写作方式，极大地拓宽了我的研究视野，让抽象的安全概念变得具体可操作，对于提升整个电力信息基础设施的健壮性具有极强的指导意义。

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从一个**系统集成和项目管理**的角度来看，这本书的**系统化架构设计**部分，简直就是一本绝佳的**项目蓝图绘制指南**。我过去在筹备大型电力通信项目招标和实施时，最大的痛点在于如何将不同厂家、不同技术标准的设备无缝集成到一个统一的管理平台中。这本书清晰地梳理了**通信层、网络层和应用层**之间的接口标准和数据模型映射关系。它用大量的流程图和组件交互图，直观地展示了如何规划**主站与远端站之间的多业务承载网络**，以及如何确保语音、遥测、遥信等不同级别业务的优先级QoS。更让我眼前一亮的是，它对**生命周期管理**的关注——从初期的需求分析、设备选型，到后期的性能优化和版本迭代，都给出了成熟的经验总结。这本书帮助我建立了一个全局的视角，确保项目不仅在技术上可行，在管理上也能做到前瞻性布局，避免了后期因架构缺陷导致的昂贵返工。

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我对这本书的**前瞻性和对新兴技术的包容性**印象非常深刻。在目前许多传统教材还停留在传统的有线载波或微波技术时，这本《电力系统通信技术》大胆地引入了对**5G切片技术在配电自动化中的应用潜力**的探讨。作者非常审慎地分析了5G低时延、高可靠性特性在**分布式能源接入和快速故障隔离**中的优势，同时也指出了当前标准和实际部署中面临的频谱分配、终端兼容性等现实挑战。这种既拥抱未来技术，又脚踏实地分析其落地难点的平衡视角，使得这本书的价值远超一本简单的教科书。它像一个风向标，为我们这些需要提前规划未来技术储备的工程师指明了研发和学习的方向。阅读过程中，我感受到了作者对电力通信领域未来发展的深刻洞察力，这激励我去深入研究那些尚未完全成熟但极具颠覆性的新技术。

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这本《电力系统通信技术》的问世，无疑为我们这些常年在电力行业摸爬滚打的技术人员提供了一份急需的“操作手册”。我印象最深的是它对于**现场故障排查的实战指导**部分。以前，遇到线路中断或者数据传输异常，我们往往只能依赖经验和一些零散的文档进行推测和验证，耗时耗力。这本书并没有停留在枯燥的理论讲解上，而是细致地剖析了不同通信介质（如光纤、微波、载波等）在实际高压环境下可能遇到的电磁干扰源，并给出了非常具体的**去噪和信号增强**的工程化解决方案。尤其是关于**网络冗余设计**的章节，它不仅展示了各种保护倒换机制的时序图，还通过几个真实的案例，说明了如何在预算和可靠性之间找到最佳平衡点。阅读这些内容时，我感觉作者仿佛就是坐在我身边，手把手地教我如何一步步梳理复杂的接线图，如何利用示波器捕捉那些转瞬即逝的脉冲信号。对于追求高效运维和降低非计划停运时间的工程师来说，这本书的价值是无法用价格衡量的。它真正做到了理论指导实践，让复杂的通信难题变得有迹可循。

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