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出版者:中国农业大学出版社

作者:刘彦奎

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-12-01

价格:25.0

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isbn号码:9787811171167

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《现代控制系统设计与分析》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的现代控制系统设计与分析框架。面对日益复杂的工程问题和对系统性能的更高要求，传统的控制理论方法已显现出局限性。本书紧密围绕现代控制理论的核心概念，结合前沿的工程应用需求，系统地阐述了状态空间建模、可控性与可观测性、最优控制（LQR/LQG）、鲁棒控制（H∞、滑模控制）以及非线性控制的基本原理与设计方法。 全书结构严谨，逻辑清晰，从基础的线性系统理论出发，逐步过渡到更具挑战性的复杂系统控制。我们力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点，确保读者不仅能掌握背后的数学原理，更能理解如何在实际工程场景中应用这些先进的控制技术。 第一部分：线性系统基础与状态空间方法 本书伊始，首先复习并深化了经典控制理论（如传递函数、频率响应）的基础，随后将重点转向更为强大的状态空间表示法。状态空间方法因其能够处理多输入多输出（MIMO）系统、内含系统动态信息以及便于计算机实现的特点，已成为现代控制理论的基石。 我们将详细介绍如何从物理系统（如机电系统、航空航天器）的微分方程或传递函数推导出标准的规范形式（如约旦规范形、约当标准形），并深入探讨系统在状态空间下的时间响应分析。重点章节将放在可控性和可观测性的代数判据及其物理意义的解读上。理解系统是否可控、可观，是设计有效控制律和观测器的前提。我们不仅会介绍克拉姆矩阵判据，还会通过物理实例阐释这些概念在故障诊断和系统辨识中的重要性。 第二部分：现代控制器的设计与系统性能优化 在掌握了系统基本性质后，本书将核心转向控制器和观测器的设计。 极点配置与状态反馈控制：这是现代控制设计的核心工具之一。我们将详细讲解如何利用状态反馈 $u = -Kx$ 来任意配置系统的闭环极点，从而实现期望的瞬态响应特性（如快速性、稳定性裕度）。反馈的实现依赖于对系统状态的准确测量，但实际中传感器噪声和模型误差普遍存在。 状态观测器设计：针对状态变量无法直接测量的难题，本书详细介绍了卡尔曼-Bucy 滤波器（连续时间）和离散时间卡尔曼滤波器的设计与应用。我们不仅会推导最优滤波器的递推公式，还会分析卡尔曼滤波器在估计噪声协方差矩阵对估计性能的影响，并讨论 Luenberger 观测器作为卡尔曼滤波器的简化形式在某些条件下的适用性。 最优控制理论：引入最优控制的视角，我们不再仅仅追求“能控”或“稳定”，而是寻求在特定性能指标下“最优”的控制律。本书重点阐述了线性二次型最优控制（LQR）。我们将详细推导代数黎卡提方程（ARE）的求解方法，并分析权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 对最优控制增益 $K$ 的影响机制，这对于工程中性能权衡至关重要。同时，也将介绍最小时间问题和控制输入约束下的讨论。 第三部分：面对不确定性的鲁棒控制 现代工程系统不可避免地会受到模型误差、外部扰动和参数不确定性的影响。本书的后半部分专门聚焦于如何设计在不确定性下仍能保持稳定性和良好性能的控制器，即鲁棒控制。 鲁棒性分析与 $mathbf{H}_{infty}$ 控制：我们将从奇异值分析和输入输出范数角度引入 $mathrm{H}_{infty}$ 控制理论。该理论的核心思想是将性能指标转化为最小化闭环系统在某个频带上的加权 $mathrm{H}_{infty}$ 范数。本书会详细介绍加权函数的设计原则（用于描述性能要求和不确定性结构），并指导读者如何通过求解一系列互联的黎卡提方程（或代数方程）来得到渐近最优的 $mathrm{H}_{infty}$ 控制器。 滑模控制（SMC）：作为一种高增益、结构明确的非线性鲁棒控制方法，滑模控制因其对参数变化和外部扰动极强的鲁棒性而在许多工业应用中占据重要地位。我们将系统地介绍滑模面的设计、切换项的选取以及“抖振”现象的分析与抑制方法（如利用边界层技术）。 第四部分：非线性系统的分析与控制基础 现实世界中的许多系统本质上是描述非线性微分方程的。本书最后一部分将触及非线性控制的基础，为高级研究打下基础。 我们将介绍李雅普诺夫稳定性理论，它是分析非线性系统稳定性的最强大工具。除了经典的间接法外，我们将详细阐述李雅普诺夫直接法在构造稳定性判据和设计李雅普诺夫函数方面的应用。此外，本书还将简要介绍几种常用的非线性控制设计方法，如反馈线性化（针对部分线性化系统）和基于面积图的稳定性分析。 面向实践与教学： 本书的特色在于结合了丰富的工程实例（如伺服机构控制、飞行器姿态控制、过程控制）来阐释抽象的数学概念。每章末尾均附有适量的习题，帮助读者巩固理论知识。此外，本书在内容组织上兼顾了研究生的理论深度需求和本科高年级学生的工程实践导向，是控制科学与工程领域相关专业师生、研究人员及工程师的理想参考用书。它将带领读者跨越传统控制的局限，全面掌握现代控制系统的设计与分析工具箱。

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翻开《高维拓扑空间中的几何解析》的第一页，我便体会到了一种久违的智力上的挑战与愉悦。这本书的难度无疑是顶尖的，它毫不妥协地使用了微分几何和代数拓扑的全部工具来探讨复杂的流形结构。作者对黎曼几何中的测地线方程的推导详尽得近乎苛刻，每一个步骤的逻辑衔接都严丝合缝，让人在感到烧脑的同时，也对数学的内在美学有了更深的敬畏。我特别关注了书中关于霍奇理论在奇异性空间中应用的章节，作者巧妙地将抽象的代数结构映射到具体的几何对象上，构建了一座连接不同数学分支的坚实桥梁。这本书对读者的预备知识要求极高，如果不是对基础的张量分析和同调理论有牢固的掌握，很容易迷失在符号的海洋中。然而，对于那些有志于从事纯数学研究的学者而言，这本书无疑是攀登高峰时必备的专业装备，它不仅提供了知识，更传授了一种严谨、深刻的数学思维方式。

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读完《气候变化与城市韧性规划》，我感到一种强烈的紧迫感和建设性的希望。这本书的叙事风格非常贴近现实，它没有停留在对气候科学数据的罗列上，而是直接将这些数据转化为城市规划者必须面对的实际问题。作者以全球多个特大城市为例，深入分析了海平面上升、极端热浪和城市内涝对基础设施、公共卫生以及社会公平性带来的多重压力。我特别欣赏书中关于“基于自然的解决方案”（NbS）的实践案例研究，比如在鹿特丹和新加坡等地，如何利用湿地恢复和绿色屋顶技术来增强城市对洪水的自然缓冲能力，这些解决方案既生态又具有成本效益。此外，书中对政策工具和治理结构的讨论也极具价值，它指出了在跨部门协作和公众参与方面存在的系统性障碍，并提出了切实可行的制度创新建议。这本书的价值在于，它成功地架起了宏大的气候科学目标与微观的城市工程实践之间的鸿沟，是城市管理者、环境工程师和关注可持续发展的市民必备的参考书。

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这本《量子信息导论》简直是打开了我对微观世界认知的一扇全新的大门。作者的笔触细腻而富有洞察力，将那些原本只存在于深奥公式中的概念，如量子纠缠、量子隧穿效应等，以一种近乎诗意的语言娓娓道来。我尤其欣赏书中对历史脉络的梳理，从普朗克的黑体辐射到薛定谔的猫，每一步思想的飞跃都被描绘得清晰可见，让人仿佛置身于那个充满探索与未知的年代。这本书的结构设计也非常巧妙，初学者可以跟随清晰的数学推导逐步深入，而那些对物理学有一定基础的读者，也能在深入的章节中找到令人振奋的研究前沿。例如，书中对量子计算的介绍，不仅仅停留在理论层面，还结合了当前正在研发的几种主流实现路径，对比了它们的优缺点和工程化挑战，这极大地激发了我对未来科技发展的想象力。读完此书，我感觉自己对信息的本质有了更深层次的理解，不再是简单地将信息视为0和1的组合，而是将其视为一种更基本、更具物理实在性的存在。这不仅仅是一本教科书，更像是一次与伟大物理学家们的精神对话，让人受益匪浅，强烈推荐给所有对基础科学怀有好奇心的人。

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我最近拜读了这本《文艺复兴时期的艺术哲学》，说实话，一开始我对这种跨学科的结合有些疑虑，但读完之后，我完全被其宏大叙事和严谨的论证所折服。作者没有将艺术史简单地看作是风格的更迭，而是将其置于当时整个社会、宗教和人文主义思潮的熔炉中进行考察。书中对达芬奇笔记中隐藏的解剖学知识与他对完美比例的不懈追求之间的关联分析，简直是神来之笔。最让我印象深刻的是关于“理想人”概念的探讨，如何从古典雕塑中汲取灵感，并试图在绘画中实现这种理性与美学的统一。作者的文风兼具学者的深厚底蕴和散文家的流畅性，使得原本枯燥的理论分析也变得引人入胜。它成功地揭示了那个时代艺术家们内心深处的挣扎与荣耀——他们既是技艺精湛的工匠，又是思考宇宙奥秘的哲人。这本书极大地拓宽了我对艺术史研究方法的理解，它提醒我们，任何伟大的艺术作品，都是特定时代精神的结晶，是无法被抽离文化背景而孤立存在的。

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《中世纪欧洲庄园经济的转型》这本书，以其扎实的田野调查基础和详尽的档案梳理，为我们重构了一幅生动而复杂的历史图景。作者花费了数十年时间，对勃艮第地区和英格兰部分地区的庄园记录进行了细致入微的考察，其考证的严谨程度令人叹服。我特别欣赏其对“自由农”与“农奴”之间灰色地带的描绘，打破了传统史学中对阶级划分的刻板印象。书中通过对一系列复杂的土地租佃契约的分析，清晰地展示了在瘟疫和人口变动的大背景下，劳动力的稀缺如何逐步侵蚀了领主的传统权力，使得底层农民获得了前所未有的议价能力。这种由下至上的历史叙事视角，为我们理解中世纪晚期的社会动力学提供了全新的视角。书中对不同地区庄园管理模式的比较也做得非常出色，显示出地理和文化差异在塑造经济结构中的关键作用。对于任何希望深入了解非精英阶层日常生活与经济博弈的读者来说，这本书是不可多得的宝藏。

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