Synergetics of Measurement, Prediction and Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Sachse, Wolfgang

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:

价格:$ 176.28

装帧:HRD

isbn号码:9783540570486

丛书系列:

图书标签:

• Synergetics
• Measurement
• Prediction
• Control
• Systems Theory
• Cybernetics
• Nonlinear Dynamics
• Complex Systems
• Modeling
• Engineering

好的，这是一份针对您的图书《Synergetics of Measurement, Prediction and Control》的详细图书简介，该简介专注于阐述该领域的核心概念、历史发展、关键理论和实际应用，而不涉及任何关于您特定书籍内容的描述。 --- 图书简介：测量、预测与控制的协同作用：一个跨学科的视域 本书深入探讨了测量、预测与控制这三个核心概念在现代科学、工程乃至哲学领域中的深刻交互与协同作用。在信息爆炸和复杂系统日益普及的今天，理解如何有效地获取信息（测量）、如何准确地推断未来状态（预测）以及如何有效地影响系统行为（控制），已经成为推动技术进步和社会治理的关键。本书旨在提供一个全面的、跨学科的框架，用以解析这些过程背后的基本原理和复杂机制。 第一部分：测量的基础与信息获取的艺术 测量的本质是人类认识世界、将物理世界转化为可量化信息的桥梁。本部分首先追溯了测量的哲学基础，从经典物理学的确定性测量观，到量子力学中的不确定性原理所带来的深刻挑战。我们探讨了误差理论的演进，从早期的最小二乘法到现代的贝叶斯统计框架，强调了在存在噪声和不确定性下，如何构建可靠的测量模型。 重点关注的议题包括： 1. 信息的量化与采集： 传感器技术的发展如何改变了我们获取数据的能力，以及如何处理高维、异构数据的挑战。 2. 系统辨识的挑战： 如何从有限的、嘈杂的测量数据中，有效地辨识出底层系统的结构和参数。这涉及到模型假设的选择、数据驱动方法的局限性与机遇。 3. 测量的信息论视角： 将测量视为信息的熵减过程，探讨信息增益与测量成本之间的权衡。 第二部分：预测的挑战与未来状态的构建 预测是基于现有信息对未来状态进行合理推断的能力。本部分详细剖析了预测模型的构建逻辑和内在的局限性。我们超越了简单的线性外推，深入研究了处理非线性、时变和混沌系统的预测方法。 核心内容涵盖： 1. 时间序列分析的演进： 从经典的平稳过程模型（如ARIMA）到现代的非参数和半参数方法，以及深度学习在序列预测中的应用潜力与风险。 2. 不确定性量化： 预测的价值不仅在于点估计，更在于对预测区间和置信度的准确把握。本部分探讨了蒙特卡洛模拟、卡尔曼滤波及其扩展（如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波）在动态系统状态估计和预测中的作用。 3. 因果推理与预测的界限： 深入探讨了相关性与因果性的区别。在复杂的社会经济和生态系统中，我们如何避免“相关性陷阱”，构建具有解释力的预测模型，尤其是在面对“黑天鹅”事件时的鲁棒性问题。 第三部分：控制论的核心：从反馈到适应性 控制是利用预测和测量结果，以最小的扰动实现期望目标的能力。本部分聚焦于控制理论的宏观框架，特别是反馈机制在维持系统稳定性和实现性能优化中的决定性作用。 关键理论的阐述包括： 1. 经典控制与现代控制的交汇： 审视了频域（如PID控制）与状态空间方法（如LQR设计）的优势互补，以及它们如何被集成到更复杂的架构中。 2. 鲁棒性与优化控制： 面对模型不确定性、外部干扰和约束条件，如何设计出即使在不完美信息下仍能保证性能的控制器。这包括 $mathcal{H}_{infty}$ 控制和模型预测控制（MPC）等前沿技术。 3. 适应性与学习控制： 探讨了系统如何能够根据环境变化或自身老化，自动调整其控制策略。自适应控制和强化学习在解决未知或时变环境下的控制问题中的新兴作用被深入分析。 第四部分：协同作用的深化：集成框架与实际应用 本书的最终目标是将测量、预测和控制视为一个不可分割的闭环系统。系统在“感知-认知-行动”的循环中不断迭代和优化。 本部分将理论应用于实际场景： 1. 复杂系统的集成管理： 探讨在航空航天、化工过程、能源网络和生物医学工程等领域，如何将高精度测量、实时预测算法与先进控制策略耦合，以实现全局最优性能。 2. 人机系统的交互： 分析在自动化程度越来越高的系统中，人类操作员在测量、决策和干预控制环节中的角色，以及如何设计更直观、更安全的人机界面。 3. 伦理与可持续性考量： 在部署高度自动化的预测与控制系统时，我们必须面对决策的透明度、公平性以及对系统安全边界的责任界定。 通过对这些跨学科主题的系统梳理，《测量、预测与控制的协同作用》为工程师、科学家、数据分析师以及政策制定者提供了一个必要的思维工具箱，以驾驭日益复杂的现代世界。本书强调的不仅是技术的实现，更是对系统本质、信息限制和干预后果的深刻理解。

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