非連續非綫性係統的控製理論與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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頁數:232

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出版時間:2007-10

價格:78.00元

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isbn號碼:9787302161448

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圖書標籤:

• 非綫性係統
• 控製理論
• 非連續控製
• 應用數學
• 自動控製
• 係統工程
• 優化算法
• 建模與分析
• Lyapunov穩定性
• 狀態空間

復雜係統動態建模與先進控製策略研究 本書簡介 本書深入探討瞭現代工程領域中普遍存在的復雜係統所麵臨的挑戰，重點聚焦於非綫性動力學的精細刻畫以及先進控製理論在實際工程問題中的創新應用。全書內容係統地構建瞭從係統辨識、模型降階到高魯棒性控製策略設計的完整技術框架，旨在為研究人員和工程師提供一套嚴謹且實用的方法論工具箱。 第一部分：復雜係統動態建模與機理分析 本部分緻力於夯實對係統本質行為的理解，尤其關注傳統綫性模型無法有效描述的現象。 第一章：非綫性係統基礎理論與分類 詳細闡述瞭非綫性動力學的基本概念，包括相平麵分析法、極限環的判定、以及湧現現象（如混沌、分岔）的數學描述。係統地迴顧瞭描述復雜係統行為的幾種主流非綫性模型結構，例如李薩如係統、依斯塔係統以及廣義的滯後微分方程。討論瞭係統建模中常見的外部擾動和內部不確定性的量化方法。 第二章：基於數據驅動的係統辨識與狀態觀測 針對難以建立精確物理模型的係統，本章側重於數據驅動的建模技術。詳細介紹瞭非參數辨識方法（如核函數方法）和參數化辨識（如遞歸最小二乘法在非綫性係統中的推廣）。重點闡述瞭卡爾曼濾波的非綫性擴展形式——擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）在復雜係統狀態實時估計中的精度與計算效率比較。此外，還探討瞭基於觀測器設計（如Luenberger觀測器在局部綫性化係統中的應用）的係統狀態重構技術。 第三章：高維係統的簡化與降階技術 現實工程係統往往具有極高的自由度，直接處理高維模型計算負擔過重。本章係統介紹瞭模型降階（Model Reduction）的多種有效策略。深入講解瞭模態分析法（Modal Analysis）在結構動力學中的應用，以及平流體動力學（POD）在流體控製和熱傳遞係統中的降階建模過程。對於涉及多尺度現象的係統，討論瞭基於平衡截斷和奇異攝動理論的分析與降階方法。 第二部分：先進控製理論的構建與設計 在獲得精確或足夠近似的係統模型後，本部分轉嚮設計具有高魯棒性、高適應性和高性能的控製算法。 第四章：基於反饋綫性化的精確控製設計 本章聚焦於微分幾何方法在控製理論中的應用。詳細闡述瞭輸入-輸齣綫性化和狀態反饋綫性化的理論基礎，包括可積性條件和零動態的穩定性分析。通過具體的實例（如機械臂和航空姿態控製），展示瞭如何通過坐標變換將非綫性係統轉化為可由綫性控製器穩定或跟蹤的規範形。 第五章：魯棒性控製理論的深度應用 針對模型不確定性和外部乾擾，本章深入探討瞭確保係統穩定性和性能的魯棒控製方法。重點講解瞭$H_{infty}$ 控製理論的設計流程，包括求解三角不等式和設計加權函數以滿足性能指標。同時，對$mu$ 綜閤分析與綜閤進行瞭詳盡的介紹，說明瞭其在處理多重不確定性建模時的優越性。 第六章：自適應與智能控製策略 本部分關注係統參數時變或完全未知情況下的控製。詳細介紹瞭基於模型的自適應控製（MRAC），包括先導-追隨者結構和參考模型的設計。隨後，深入探討瞭神經網絡控製在處理高度未知非綫性映射上的潛力，特彆是反嚮傳播（BP）算法在在綫控製律更新中的應用，以及模糊邏輯控製（FLC）在經驗知識融入控製決策過程中的結構設計。 第三部分：關鍵工程領域的應用案例研究 本部分通過具體的工程實例，展示前述理論工具的實際效能。 第七章：復雜機電耦閤係統的控製 選取瞭高精度伺服驅動係統和磁懸浮列車作為研究對象。討論瞭如何通過滑模控製（SMC）來應對電機驅動中的摩擦力矩不確定性，並分析瞭傳統滑模控製中的抖振問題及其基於功率-比例-積分-微分（PPID）的改進策略。針對磁懸浮係統的懸浮間隙控製，探討瞭如何結閤非綫性觀測器來估計外部載荷。 第八章：過程工業中的先進控製 以大型化工反應堆的溫度和濃度控製為例，展示瞭如何利用模型預測控製（MPC）來同時處理係統約束和多變量耦閤問題。詳細闡述瞭基於優化問題的滾動時域計算過程，以及如何通過集閤預測控製（SPC）來量化和管理控製決策中的不確定性。 第九章：分布式與網絡化控製係統的設計 針對由多個相互連接的子係統組成的復雜網絡，本章探討瞭分布式控製的挑戰。研究瞭基於事件觸發機製（Event-Triggered Control）的節能控製策略，重點分析瞭保證閉環穩定性的最小采樣間隔與信息交換策略。討論瞭網絡延遲和丟包對控製性能的魯棒性邊界。 本書的深度和廣度兼顧瞭理論推導的嚴謹性與工程應用的實用性，是控製科學領域研究人員和高層次工程技術人員不可或缺的參考書。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到震撼的，是它對於“湧現現象”的探討。在討論大型復雜網絡（比如電網或交通係統）的控製時，綫性疊加原理的失效是眾所周知的問題，但這本書提供瞭一種更為深入的視角——如何從微觀個體的簡單規則中，預見宏觀層麵的集體行為。作者引入瞭元胞自動機理論與動力係統相結閤的分析工具，這在傳統的控製工程教材中是極為罕見的。閱讀這部分時，我仿佛從微觀的反饋迴路中抽離齣來，站在一個更高的維度審視整個係統的動態演化。書中對“自組織臨界性”的描述，讓我對許多看似隨機的係統故障有瞭新的解釋框架。它啓發我去思考，很多我們試圖消除的“非綫性”，也許恰恰是係統保持活力和適應性的關鍵所在。總而言之，這是一部跨越學科邊界的力作，它拓寬瞭我們對“控製”二字的理解，將控製理論提升到瞭一個更具哲學思辨的高度。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書的數值模擬部分給予高度評價。在處理諸如湍流邊界層或者生物種群動態這類問題時，解析解往往是奢望。這本書的第五章，集中探討瞭數值積分方法在處理強非綫性反饋時的精度和穩定性問題。作者沒有停留在傳統的龍格-庫塔法，而是詳細介紹瞭適應性步長控製策略，特彆是針對那些係統狀態變量變化速率差異巨大的情況。書中提供瞭大量僞代碼和MATLAB腳本示例，這些示例清晰地展示瞭如何將理論推導齣的控製律轉化為實際可運行的代碼，這對於工程應用人員來說，是極其寶貴的財富。我嘗試著運行瞭書中關於混沌係統同步的案例，發現作者所推薦的“精確反饋綫性化”方法，在保持係統同步的同時，對初始條件的敏感性遠低於其他綫性方法。這種細緻入微的實踐指導，使得這本書不僅僅停留在紙麵上，而是真正成為瞭一個可以操作的“工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

我是在一個項目瓶頸期接觸到這本書的，當時我們處理的一個工業過程模型齣現瞭難以預測的震蕩，傳統的PID調參完全無濟於事。這本書的第三章，關於“滯後效應與延遲係統的穩定性分析”，簡直是雪中送炭。作者沒有滿足於教科書式的李雅普諾夫穩定性判據，而是深入探討瞭具有時間延遲的係統中，係統狀態是如何周期性地自我“陷害”的。書中詳盡地剖析瞭幾種經典的時滯模型，比如皮埃爾模型和麥剋阿瑟模型，並配以大量的圖示來展示係統在不同延遲參數下的伯德圖和根軌跡的劇烈變化。更令我印象深刻的是，作者在分析這些復雜係統時，巧妙地引入瞭現代泛函分析的工具，使得原本晦澀的數學論證變得有跡可循，仿佛剝開洋蔥一層層外衣，最終直達其辛辣的內核。這本書的實踐意義遠超理論價值，它提供的分析框架，直接指導瞭我重新設計瞭反饋迴路，最終成功抑製瞭那惱人的振蕩，讓我對“結構性不穩定性”有瞭全新的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計頗具匠心，那一抹深邃的藍與跳躍的橙色交織，仿佛在暗示著係統內部的復雜與控製的精準。初翻開來，首先映入眼簾的是那引人入勝的前言，作者以一種近乎哲學傢的口吻，探討瞭“確定性”在麵對真實世界挑戰時的局限性。我立刻被吸引住瞭，它沒有直接陷入繁復的數學推導，而是先構建瞭一個宏大的理論框架，讓人意識到我們所處的物理世界充滿瞭不規則的脈衝和突變，傳統的綫性方法根本無法完全捕捉其精髓。特彆是其中對“相空間重構”的闡述，我感覺像是在迷霧中找到瞭一把鑰匙，它讓那些原本雜亂無章的信號序列，開始展現齣潛在的、隱藏的結構美感。閱讀過程中，我多次停下來，反復咀嚼那些關於“分岔點”和“奇異吸引子”的描述，作者似乎總能用最凝練的語言，揭示齣係統行為從有序到混沌的微妙邊界。這本書絕不是一本輕鬆的入門讀物，但對於那些渴望觸及控製論前沿、尋求更深層次理解的工程師或研究者來說，它無疑是一份厚重的精神食糧，讓人在挑戰中不斷精進。

评分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格可以說是極其嚴謹而內斂的，幾乎沒有冗餘的詞藻，每一個公式的齣現都像是深思熟慮後的必然。然而，正是在這種極簡主義的敘事下，隱藏著對復雜係統的深刻洞察。我尤其欣賞作者在章節末尾設置的“開放性問題”部分，這些問題並非是簡單的課後練習，而是直接指嚮當前研究領域尚未完全解決的難題。例如，關於高維非綫性係統的魯棒性設計，書中提齣瞭幾種基於區間分析的新方法，這些方法雖然計算量巨大，但卻提供瞭一種在極端不確定性下保證控製性能的理論基礎。閱讀這本書的過程，更像是在和一位經驗豐富的導師進行高強度的對話。它要求讀者不僅要理解“是什麼”，更要深究“為什麼會這樣”。對於那些習慣於即時滿足的讀者來說，這本書的閱讀體驗可能會有些枯燥，但堅持下來，你會發現自己的思維模式正在被無形中重塑，對“精確建模”這件事的態度也變得更加謙卑和審慎。

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