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出版者:Cambridge University Press

作者:Paulo S. R. Diniz

出品人:

页数:632

译者:

出版时间:2002-05-13

价格:USD 80.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521781756

丛书系列:

图书标签:

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图书名称：《现代控制理论基础与应用》 图书简介 本书系统阐述了现代控制理论的核心概念、基本原理和前沿应用，旨在为读者提供一个全面而深入的理论框架和实用的工程实践指导。全书内容涵盖了从经典控制理论的局限性出发，过渡到现代状态空间方法论的构建，并延伸至先进的鲁棒控制、最优控制以及非线性系统控制等多个关键领域。 第一部分：经典控制的巩固与过渡 本部分首先回顾了经典控制理论（如拉普拉斯变换、频率响应分析等）的优势与局限性，为引入更强大的现代方法奠定基础。重点在于理解系统建模的挑战，特别是在多输入多输出（MIMO）系统中的复杂性。 系统描述与建模： 详细讨论了线性、时不变（LTI）系统的描述方法，包括传递函数表示法。随后，引入系统的基本性能指标，如稳定裕度、暂态响应、稳态误差等。 时域分析与设计： 深入探讨了根轨迹分析法，指导设计者如何通过调整控制器参数来塑形系统的动态特性。频率响应法（Bode图、Nyquist图）作为经典控制的基石，被用以分析系统的稳定性和鲁棒性。 第二部分：状态空间方法的构建与理论核心 本部分是全书的理论核心，完全转向以状态变量为中心的现代控制描述方法。状态空间方法因其能够自然地处理多变量系统、内模、非线性系统以及最优控制问题，成为现代控制工程的基石。 状态空间表示： 详细推导了连续时间系统和离散时间系统的状态空间方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$ 和 $mathbf{x}[k+1] = mathbf{A}mathbf{x}[k] + mathbf{B}mathbf{u}[k]$。重点解析了状态向量的物理意义及其在系统分析中的作用。 可控性与可观测性： 这两个概念是状态空间设计的基础。本书不仅给出了判据（如卡尔曼秩判据），更从信息论的角度解释了为什么系统必须是可控和可观测的，才能进行有效的状态反馈或状态估计。 状态反馈与极点配置： 阐述了如何通过全状态反馈 $mathbf{u} = -mathbf{K}mathbf{x}$ 来任意配置系统的闭环极点，从而达到期望的动态性能。同时，介绍了使用反馈线性化技术处理某些形式的非线性系统。 状态估计与观测器设计： 鉴于实际中状态变量往往无法直接测量，本书详细介绍了 Luenberger 观测器和卡尔曼滤波器的设计与实现。卡尔曼滤波器作为最优线性估计器，其随机过程的引入和协方差矩阵的迭代更新过程被详尽剖析。 第三部分：最优控制与性能优化 本部分聚焦于如何基于性能指标函数（代价函数）设计出“最佳”的控制器，这在资源有限或性能要求极高的工程场景中至关重要。 变分法基础与泛函微分： 简要回顾了解决优化问题的数学工具，特别是欧拉-拉格朗日方程。 线性二次型调节器（LQR）： LQR是现代控制中最具影响力的最优控制方法之一。本书详细推导了代数黎卡提方程（ARE），并展示了如何利用其解来设计最优状态反馈增益 $mathbf{K}$，以平衡状态误差和控制输入的“代价”。 最优状态估计与滤波： 对卡尔曼滤波器进行了更深入的探讨，将其置于最优估计的框架下，并拓展到扩展卡尔曼滤波器（EKF）和无迹卡尔曼滤波器（UKF）在处理非线性系统时的应用。 第四部分：鲁棒性与先进控制主题 现代系统不可避免地面临模型不确定性、参数摄动和外部干扰。本部分将焦点转向如何设计出对不确定性具有良好容忍度的控制器。 鲁棒控制基础： 引入了 $mathbf{H}_{infty}$ 范数和奇异值分析，用以量化系统对模型误差和扰动的敏感度。 $mathbf{H}_{infty}$ 控制器设计： 系统性地介绍了如何将控制问题转化为求解一个特定的丢番图不等式（Riccati不等式），从而设计出能够保证闭环系统在给定干扰水平下性能的控制器。 滑模控制（SMC）： 作为一种强大的非线性鲁棒控制技术，SMC因其对手动干扰的固有鲁棒性而被重点介绍。本书详细讲解了滑模面设计、等效控制的求解以及如何处理抖振问题。 模型预测控制（MPC）： 作为一种前瞻性的控制策略，MPC在工业过程控制、机器人和交通控制中应用广泛。本书解释了MPC如何利用滚动时域优化和系统模型，在每一步迭代中计算当前的最优控制输入，同时处理约束条件。 第五部分：离散时间系统与实际实现 考虑到大多数现代控制系统是基于微处理器实现的，离散时间系统的分析和设计具有实际工程意义。 离散系统分析： 引入了 Z 变换，并详细讨论了 Jury 判据和离散系统的极点位置与稳定性关系。 控制器的转换： 讨论了从连续时间设计到离散时间实现的常用方法，如零阶保持器（ZOH）和双线性变换（Tustin's method），并分析了这些转换引入的误差和影响。 案例研究与仿真： 结合具体的工程实例（如无人机姿态控制、机械臂轨迹跟踪），展示了如何运用本书介绍的理论工具进行系统建模、控制器综合（LQR/H-infinity）以及在仿真环境中的性能验证。 目标读者群： 本书面向控制工程、电子工程、机械工程、航空航天工程以及自动化领域的本科高年级学生、研究生以及致力于提升实践技能的工程师和科研人员。它要求读者具备扎实的线性代数、微积分和基本的系统理论知识。 本书特色： 理论深度与工程实用性的平衡： 严格的数学推导与直观的物理意义解释相结合。 全面覆盖： 从经典控制的收尾到现代控制的主流分支（LQR, $mathbf{H}_{infty}$, MPC）均有详尽介绍。 强调设计过程： 侧重于指导读者“如何设计”，而非仅仅“如何分析”。 清晰的结构： 逻辑清晰，层层递进，便于自学和教学使用。

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《现代密码学原理与实践》这本书给我的感觉是，它像一位经验丰富的老间谍在传授他的绝活。它不是那种只罗列RSA或AES算法的教科书，而是更侧重于“为什么”和“如何防御”。开篇对历史上的密码学失败案例的剖析，非常引人入胜，通过揭示历史上的安全漏洞，间接强化了现代加密体系的必要性。书中关于椭圆曲线密码学（ECC）的介绍，写得比我之前看过的任何资料都要透彻，特别是对有限域运算的讲解，非常细致，避免了“黑箱化”的弊端。实践部分，作者强调了侧信道攻击的威胁，用实际案例说明了即使算法本身是安全的，实现过程中的微小泄漏也可能导致整个系统的崩溃。这种从理论深度到工程实践的全面覆盖，让人感觉非常踏实。唯一的不足可能在于，由于密码学发展极快，某些前沿的后量子密码算法的介绍，篇幅略显不足，但作为奠定基础的读物，它无疑是顶尖的。

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我最近被《计算流体力学基础与应用》这本书“折磨”得够呛，但又欲罢不能。这本书的视角非常独特，它没有过多纠缠于复杂的边界层理论，而是直接将重点放在了数值离散方法上。拉普拉斯方程、纳维-斯托克斯方程的有限差分法、有限体积法，作者将每一种方法的推导过程都展现得淋漓尽致，从网格生成到时间推进的稳定性分析，逻辑链条非常完整。书中大量的伪代码和C++的实现示例，极大地帮助了读者将理论转化为实际的编程能力。当我第一次成功地用书中的方法模拟出一个二维平板上的稳定流动时，那种成就感是无与伦比的。不过，对于初学者而言，书中对于守恒型方程和非守恒型方程在数值求解上的细微差别，阐述得不够直观，初次接触很容易混淆。这本书要求读者必须具备扎实的数值分析功底，否则阅读起来会非常吃力，感觉像是直接跳入了高阶游泳池，水深莫测。

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不得不提一下我正在阅读的《高级运筹学方法》。说实话，这本书的封面设计得异常朴素，黑白为主，没有任何吸引眼球的图示，这很符合它内容的严肃性。本书最大的亮点在于其对线性规划、整数规划以及非线性规划的系统性梳理。作者在讲解单纯形法时，没有满足于教科书式的讲解，而是深入挖掘了其背后的对偶理论和灵敏度分析，这对于我们实际进行资源调度和决策制定时至关重要。我尤其欣赏它对网络流问题的处理，从最大流最小割到最小费用流，每种算法的推导都详略得当，并且配有详尽的算例演示。美中不足的是，书中对于某些复杂启发式算法（比如遗传算法和模拟退火）的介绍略显单薄，感觉像是匆匆带过，如果能有更多关于实际工程应用中的参数调优的案例，那就更完美了。总的来说，这是一本适合工程管理或运筹学专业高年级学生及研究人员使用的参考书，知识密度极高。

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这本《模拟电路设计与分析》的厚度着实让人望而生畏，拿到手里沉甸甸的感觉，仿佛预示着里面内容的深度和广度。我花了整整一个周末才啃完了前三章，感觉像是经历了一场智力上的马拉松。作者在阐述晶体管工作原理时，那种细腻入微的描述，简直让人有种身临其境的感觉，仿佛能亲眼看到电子在半导体材料中奔跑的轨迹。特别是关于BJT和MOSFET的跨导分析部分，图文并茂，深入浅出，即便是像我这样在学校里只接触过皮毛的“小白”，也能大致领会其核心思想。不过，话说回来，当涉及到复杂的多级放大器设计和频率响应补偿时，那满页的公式和密密麻麻的波特图，实在是对读者心智的巨大考验。我不得不承认，有好几次我感觉自己差点就要放弃，得泡上一杯浓咖啡，静下心来，逐字逐句地对照书后的习题，才能勉强跟上作者的思路。这本书的价值毋庸置疑，它绝对是为那些准备在电子工程领域深耕的硬核玩家准备的“圣经”，但对于只想了解基础概念的普通爱好者来说，可能需要极大的毅力和时间投入。

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我最近在钻研《量子力学导论（第三版）》，这本书的特点就是“硬核”和“哲学思辨”的完美结合。初读时，我对海森堡不确定性原理的数学推导过程感到无比困惑，作者似乎完全没有给读者喘息的机会，直接就抛出了那些抽象的数学符号和算符。然而，一旦你跨过了那道最初的门槛，开始理解波函数的概率诠释后，你会发现其中蕴含着一种令人敬畏的美感。书中对薛定谔方程的各种势阱问题的求解，步骤清晰，逻辑严密，几乎每一个微分方程的变换都像是精心编排的舞蹈。特别是关于自旋角动量和全同粒子对称性的讨论，作者巧妙地引入了群论的观点，这极大地提升了理论的抽象层次，但也相应地增加了阅读难度。这本书更像是一部需要反复品味的古典乐章，第一次听可能只是噪音，但多听几次，结构和旋律就会逐渐浮现。它强迫你不仅要会计算，更要学会“思考”物理，这种对思维方式的重塑，才是它真正的价值所在。

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