现代控制理论基础 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:高等教育

作者:施颂椒//陈学中//杜秀华

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2009-5

价格:24.50元

装帧:

isbn号码:9787040264548

丛书系列:

图书标签:

交大
控制理论
现代控制
自动控制
系统分析
数学模型
线性系统
状态空间
最优控制
鲁棒控制
控制系统设计

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具体描述

《现代控制理论基础(第2版)》内容简介：“现代控制理论基础”是本科自动化专业的一门重要的专业基础课。《现代控制理论基础(第2版)》以自动控制系统为研究对象，系统地讲述线性系统理论，适当介绍线性二次型最优控制方法，是进一步学习研究现代控制理论的基础。.《现代控制理论基础(第2版)》包含了现代控制理论基础的主要理论和方法，围绕系统建模、系统分析和系统设计，介绍系统的状态空间描述基本概念和求解、稳定性、能控性和能观性、极点配置和状态观测器，以及最优控制理论中最基本的线性二次型最优控制方法，对这些理论均作了精确的阐述和严格的证明，着重阐述各种分析、设计算法及其应用。

每一章均编排有相当数量的习题，由浅入深地分档安排，并将它们分为练习题、深入题、实际题和matlab题；在内容叙述上深入浅出，注重对物理概念的叙述。

《现代控制理论基础(第2版)》内容广泛，可作为自动化、电气工程及其自动化等专业本科及研究生的教材，也可供相关专业的科研、工程技术人员以及高等院校教师参考。

好的，这是一份关于《现代控制理论基础》之外的、具有专业深度和广度的图书简介，内容聚焦于其他相关但不同的控制工程领域，旨在展示该书（即您未提供的书）的独特价值和内容范围： --- 《工业过程优化与智能决策系统：基于实时数据驱动的先进控制策略》图书简介：跨越传统边界，驾驭复杂工业系统的未来引擎在当今高度互联和追求极致效率的工业4.0时代，传统的基于精确模型和固定参数的控制方法已难以应对生产线中瞬息万变的工况、严格的能耗限制以及日益复杂的非线性、时滞系统。本书《工业过程优化与智能决策系统：基于实时数据驱动的先进控制策略》正是在这一背景下应运而生，它并非侧重于经典或现代控制理论的数学框架推导，而是聚焦于如何将前沿的计算智能、大数据分析与控制工程深度融合，构建出能够自我学习、自我适应、并能进行前瞻性优化的工业控制与决策中枢。本书内容横跨控制科学、运筹学、机器学习以及系统工程的交叉领域，旨在为从事流程工业（如化工、冶金、电力、航空航天制造）的工程师、研究人员和高级管理者提供一套实用的、面向实际应用的先进控制与优化解决方案。第一部分：复杂系统建模与不确定性处理（超越线性化假设）本部分深入探讨了在无法获得精确物理模型或模型高度不确定的情况下，如何有效地描述和预测工业过程的动态行为。 1. 灰色系统理论与混合建模方法：我们不完全依赖于传统的白箱（第一性原理）模型，而是引入了灰色模型（GM(1, N)）用于短期、中期的关键变量预测，并探讨如何将数据驱动的黑箱模型（如神经网络或高斯过程模型）嵌入到混合模型结构中，以提高复杂耦合系统的辨识精度，尤其是在传感器失效或工况突变时的鲁棒性。 2. 时滞系统与大惯性系统的应对策略：针对化工反应器、长距离管道输送等普遍存在的显著时滞问题，本书详细阐述了基于预测控制（MPC）框架下对时滞的精确建模与补偿技术，包括Smith预估器在非线性系统中的现代集成方法，以及如何利用先进的滤波技术（如扩展卡尔曼滤波EKF/UKF）来估计不可测的状态变量，从而有效降低时滞对控制性能的影响。 3. 过程安全与约束处理：本书将过程安全和操作约束（温度、压力、流量的安全上下限）置于优化目标的核心地位。我们详细分析了软约束与硬约束的处理机制，并特别介绍了一种称为“约束激活函数（Constraint Activation Function）”的方法，它允许控制器在不进行复杂的二次规划求解的情况下，快速识别并应对即将发生的约束违反，保障系统运行在安全裕度内。第二部分：数据驱动的智能控制与强化学习应用（从反应到决策）本部分是本书的核心创新点，重点阐述了如何利用工业现场采集的大量历史和实时数据，训练出能够自主制定控制策略的智能体。 1. 工业大数据预处理与特征工程：在应用深度学习模型之前，数据质量至关重要。本章详细介绍了针对工业时间序列数据（高频振动、频谱分析数据）的去噪、插值、特征降维（如使用主成分分析PCA和自编码器AE）技术，确保输入到决策模型中的数据是有效且具有代表性的。 2. 深度强化学习（DRL）在调控中的部署：本书提供了Actor-Critic、PPO（近端策略优化）算法在连续控制变量优化上的详细应用案例。不同于仅关注模型拟合的传统方法，DRL被用于解决多目标冲突优化问题，例如如何在保持产品质量的同时，最大限度地降低加热能耗。书中给出了一个“安全探索”机制，确保在学习过程中，智能体不会因随机探索行为而导致设备损坏或产品报废。 3. 迁移学习与领域自适应控制：针对设备老化、催化剂活性衰减等导致的系统参数漂移，本书引入了迁移学习（Transfer Learning）。介绍了如何利用相似设备的成熟模型作为初始策略，并通过少量的新数据快速适应目标设备，极大地缩短了新产线或改造产线的调试周期。第三部分：实时优化与分散式决策架构（追求全局效率）现代大型工业流程往往由多个相互耦合的单元操作构成。本部分关注如何从整体系统层面实现效率最大化。 1. 基于模型预测控制（MPC）的层级优化：本书详细构建了一个多层级MPC架构：顶层（战略层）进行长周期、低频次的优化调度（如原料配比的年度调整），中层（战术层）利用短时预测模型进行实时操作优化，底层（执行层）则负责快速跟踪和扰动抑制。我们重点讲解了层级间信息传递的“目标价格”机制，确保局部优化不损害全局效益。 2. 分布式优化与凸优化求解器：对于跨越多个物理位置的分布式控制系统，全集中式求解NP-Hard问题在计算上不可行。本书介绍了ADMM（交替方向乘子法）等分布式优化算法，使各个子系统能够在保持自身运行独立性的同时，通过迭代协调局部目标，实现全局最优解的快速逼近。 3. 故障诊断与自适应控制的闭环：最后，系统地阐述了如何将先进的故障检测方法（如基于残差的统计过程控制SPC和基于信息熵的变化点检测）与控制器的重构机制集成。一旦检测到故障，系统能够自动切换至预设的降级运行模式，并启动参数自整定或模型重构流程，实现“检测-诊断-隔离-恢复”的完整闭环。 --- 本书的独特价值：《工业过程优化与智能决策系统》的编写哲学是“从算子到操作员的桥梁”。它避免了纯粹的数学证明，而是专注于控制算法的工程实现细节、计算效率、以及在真实工业环境下的鲁棒性验证。读者将获得一套强大的工具箱，不仅理解“为什么”系统会这样运行，更能掌握“如何”利用数据和智能算法来主动掌控系统的最优运行状态，从而显著提高生产率、降低能耗并确保最高的安全性。

作者简介

目录信息

第一章线性系统的数学描述 1.1 引言 1.2 线性系统的输入输出描述 1.2.1 系统输入输出描述的一般表达式 1.2.2 线性系统的单位脉冲响应阵 1.2.3 线性定常系统的单位脉冲响应阵 1.2.4 线性定常系统的传递函数阵 1.3 线性系统的状态空间描述 1.3.1 状态变量、状态向量和状态空间 1.3.2 线性系统的状态空间描述 1.3.3 状态空间描述中的线性性质 1.3.4 非线性系统的线性化 1.3.5 由状态空间描述求传递函数阵 1.3.6 线性定常系统状态空间描述的模拟计算机仿真及方块图 1.3.7 线性系统的状态信号流图模型 1.3.8根据物理机理推导状态空间描述 1.3.9用MATLAB进行系统模型转换 1.3.10状态空间描述的小结 1.4 系统状态空间描述的等价变换 1.4.1 线性系统状态空间描述的等价变换 1.4.2 线性系统状态空间描述的等价变换的性质 1.4.3 对角线标准型和约当标准型状态空间描述 1.5 线性定常组合系统的状态空间描述 1.5.1 并联连接的组合系统 1.5.2 串联连接的组合系统 1.5.3 反馈连接的组合系统 1.5.4 MATLAB在组合系统计算中的应用小结习题第二章线性系统的状态响应和输出响应 2.1 线性系统响应的特点 2.1.1 问题的提出 2.1.2 线性系统状态响应的特点 2.2 线性定常系统的状态响应 2.2.1 线性定常系统状态方程的解 2.2.2 线性定常系统的状态转移矩阵 2.2.3 线性定常系统状态响应举例 2.3 线性定常系统的输出响应 2.4 用MATLAB求线性定常系统的响应 *2.5 线性时变系统的响应 2.5.1 线性时变系统的状态转移矩阵 2.5.2 线性时变系统状态转移矩阵Φ(t，t0)的性质 2.5.3 线性时变系统的状态响应和输出响应 2.5.4 线性时变系统的单位脉冲响应 2.6 线性离散系统的响应 2.6.1 线性连续时变系统时间离散化的状态空间描述 2.6.2 线性连续定常系统时间离散化的状态空间描述 2.6.3 线性时变离散系统的响应 2.6.4 线性定常离散系统的响应 2.6.5 MATLAB在线性离散系统中的应用小结习题第三章系统的稳定性 3.1 线性系统的外部稳定性 3.1.1 单变量线性系统的BIBO稳定性 3.1.2 多变量线性系统的BIBO稳定性 3.2 系统的内部稳定性 3.2.1 系统内部稳定性的基本概念 3.2.2 线性定常连续系统稳定性特征值判据 3.2.3 线性定常离散系统的稳定性特征值判据 3.2.4 用MATLAB求系统特征值 3.3 李雅普诺夫判定稳定性方法 3.3.1 李雅普诺夫第二法 3.3.2 预备知识 3.3.3 李雅普诺夫稳定性判据 3.3.4 线性定常系统的李雅普诺夫方程稳定性判据 3.3.5 线性定常离散系统的李雅普诺夫方程稳定性判据 3.3.6 用MATLAB求解李雅普诺夫方程 3.3.7 李雅普诺夫函数的规则化构造方法 3.3.8非线性系统稳定性的间接判定法小结习题第四章线性系统的能控性和能观性 4.1 线性定常系统的能控性 4.1.1 能控性定义 4.1.2 线性定常系统的能控性判据 4.2 线性定常系统的能观性 4.2.1 能观性定义 4.2.2 线性定常系统的能观性判据 *4.3 线性时变系统的能控性和能观性 4.3.1 线性时变系统的能控性 4.3.2 线性时变系统的能观性 4.4 离散时间系统的能控性和能观性 4.4.1 离散系统的能控性 4.4.2 离散系统的能观性 4.4.3 对原点的能控性和能达性 4.4.4 离散化系统保持能控性和能观性的条件 4.5 线性系统的对偶性 4.5.1 线性定常系统的对偶性 4.5.2 对偶原理 *4.5.3 时变系统的对偶性 4.6 能控标准型和能观标准型 4.6.1 单输入单输出系统的标准型 *4.6.2 多输入多输出系统的标准型 4.7 线性系统的结构分解 4.7.1 按能控性的系统结构分解 4.7.2 按能观性的系统结构分解 4.7.3 按能控性和能观性的系统结构分解小结习题第五章最小实现 5.1 引言 5.2 实现和最小实现 5.2.1 G(s)可实现为正常系统的条件 5.2.2 最小实现的定义与性质 5.3 线性定常系统的最小实现 5.3.1 单变量系统传递函数的最小实现 5.3.2 向量传递函数(向量正则有理函数)的实现 5.3.3 用MATLAB求系统的最小实现小结习题第六章状态反馈和状态观测器 6.1 引言 6.2 反馈系统的状态空间描述 6.2.1 状态反馈系统的状态空间描述 6.2.2 输出反馈系统的状态空间描述 6.3 状态反馈系统的能控性和能观性 6.4 状态反馈极点配置 6.4.1 状态反馈极点配置定理 6.4.2 单输入系统的极点配置算法 6.4.3 多输入系统的极点配置算法 6.4.4 系统的镇定 *6.5 状态反馈在系统综合中的其他应用 6.5.1 系统解耦问题 6.5.2 渐近跟踪与干扰抑制问题 6.6 线性离散系统的状态反馈 6.6.1 线性离散状态反馈系统的状态空间描述 6.6.2 线性离散系统状态反馈极点配置 6.7 状态观测器 6.7.1 状态重构(估计) 6.7.2 全维状态观测器 6.7.3 状态观测器A-LC的特征值可以任意配置的条件 6.7.4 基于求解西尔维斯特方程的状态观测器设计算法 6.7.5 用能观标准型的设计算法 6.7.6 降维状态观测器 6.8 带状态观测器的状态反馈系统 6.8.1 带状态观测器状态反馈系统的状态空间描述 6.8.2 分离性原理 6.8.3 状态观测器期望特征值的配置原则 6.9线性系统的能检性及其观测器设计 6.9.1 系统为能检测的条件 6.9.2 能检测系统状态观测器的设计算法 6.10输出反馈控制及最优逼近法在系统综合中的应用 6.10.1 输出反馈控制系统的能控性和能观性 6.10.2 输出反馈的极点配置问题 6.10.3 输出反馈控制系统特征值配置的最优逼近法 6.10.4 优化设计法在鲁棒控制器设计中的应用 6.11 线性二次型最优控制问题 6.11.1 线性二次型最优控制问题 6.11.2 有限时间线性连续系统状态调节器 6.11.3 无限时间线性定常系统状态调节器小结习题参考文献
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读后感

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用户评价

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这套书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了沉稳的深蓝色调，搭配烫金的书名字体，显得既专业又不失厚重感。拿到手里就能感觉到纸张的质感非常扎实，印刷清晰，即便是复杂的公式和图表，也能看得一清二楚，这对于我们这些需要长时间盯着书本阅读的读者来说，简直是福音。书中对基础概念的阐述非常到位，我尤其欣赏作者在讲解引入新的理论模型时，总会先回顾相关的经典方法，这种循序渐进的叙述方式，极大地降低了初学者的学习门槛。例如，在介绍状态空间表示法时，作者没有直接跳入高深的矩阵运算，而是先用一个非常直观的物理系统例子来串联起微分方程与状态变量之间的关系，让人茅塞顿开。而且，书中的排版布局也十分考究，每一章的知识点划分清晰，重要定义和定理都有醒目的框格标注，极大地提高了阅读效率和复习的便捷性。总的来说，从物理感受上来说，这是一本让人愿意捧在手里细细品读的教材，而不是那种冰冷、只为应付考试的工具书。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格和叙事节奏来看，这本书的作者显然是一位经验丰富且极具耐心的教育者。他的文字是那种典型的、带着书卷气的严谨，但绝不晦涩难懂。行文之间，总是能找到一些恰到好处的“语助词”或者解释性的补充说明，这些看似细枝末节的地方，恰恰是帮助我们这些非科班出身的读者跨越理解障碍的关键。例如，在解释“可控性”和“可观测性”的几何意义时，作者没有直接搬出行列式满秩的定义，而是先用一个生动的比喻，将系统比作一个黑箱，然后说明我们如何通过输入信号的“施加”和输出信号的“监测”来判断系统是否完全在我们的掌握之中。这种将抽象数学概念“人文化”的处理方式，使得原本枯燥的线性代数工具，变得鲜活且易于接受。阅读体验非常流畅，几乎没有遇到需要反复回溯才能理解的“死胡同”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计简直是精妙绝伦，我强烈推荐所有希望真正掌握这门学科的人，一定要认真对待后面的思考题。它们绝不仅仅是教科书上常见的数值计算题，很多题目设计得非常有启发性，需要读者跳出固定的公式框架，将理论知识灵活地应用到实际问题中去。我尤其喜欢其中几道关于鲁棒性和最优控制的综合性习题，它们往往将前几章的内容融会贯通，比如要求设计一个控制器，不仅要满足性能指标，还要考虑系统在参数微小变化下的稳定性。更贴心的是，书后附带了部分难题的解题思路提示，而不是直接给出标准答案，这既保护了读者的探索欲望，又避免了在关键卡点上卡得太久而丧失信心。这种“引导式”的习题设计，体现了作者深厚的教学经验，真正做到了理论与实践的有效桥接，让人在解题的过程中，感觉自己不只是在计算，而是在进行一次小型的工程设计验证。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间研读了关于非线性系统理论的那几个章节，这本书在这部分的深度和广度都超出了我的预期。作者似乎对不同学派的观点都有所涉猎，并且不偏不倚地进行了对比分析。特别是在李雅普诺夫稳定性理论的阐述上，不仅仅停留在简单的直接法，还花了相当篇幅讲解了间接法和构造李雅普诺夫函数的技巧，并且配有大量不同类型的例子进行佐证。我记得有一处关于邦迪博特（Bondi’s Theorem）的推导，原以为会是一段枯燥的数学证明，但作者通过引入物理意义上的“能量函数”来类比，使得整个逻辑链条变得非常顺畅。更难得的是，书中对一些前沿的研究方向也做了展望性的介绍，虽然不是深入探讨，但足以给有志于继续深造的读者指明方向。整体阅读下来，感觉作者的学术视野非常开阔，不拘泥于传统的教学套路，而是力求呈现一个立体化、多维度的控制理论全景图。

评分☆☆☆☆☆

关于这本书的工程应用部分，我认为处理得相当到位，它成功地将理论的殿堂拉回了现实世界的工程现场。书中穿插了大量的案例分析，这些案例覆盖了从经典的机械臂控制到现代的电力系统调节，使得我们能够清晰地看到，书本上的传递函数、根轨迹或极点配置，在实际系统中究竟扮演了什么样的角色。我尤其赞赏作者在讨论数字控制时，对采样周期选择的敏感性分析部分。作者不仅解释了奈奎斯特采样定理，更深入地讨论了量化误差和计算延迟对闭环系统性能的实际影响，这对于我们这些准备将模型部署到实际硬件上的工程师来说，是至关重要的实战经验。书中还引用了近年来的几次工业界重大突破中控制理论的应用实例，这不仅增强了我们对理论价值的认同感，更激发了将所学知识应用于解决现实世界复杂问题的热情。这本书不愧为一本能连接象牙塔与工程实践的优秀著作。

评分☆☆☆☆☆