拟线性双曲系统的能控性与能观性

拟线性双曲系统的能控性与能观性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社
作者:李大潜
出品人:
页数:222
译者:
出版时间:2010-3
价格:65.00元
装帧:
isbn号码:9787040241631
丛书系列:
图书标签:
  • 偏微分方程
  • 控制理论
  • 观测理论
  • 系统理论
  • 能控性
  • 能观性
  • 拟线性方程
  • 双曲方程
  • 数学控制
  • 应用数学
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具体描述

《拟线性双曲系统的能控性与能观性(英文版)》内容简介:The controllability and observability are of great importance in boththeory and applications. A complete theory has been established for linearhyperbolic systems, in particular, for linear wave equations. There havealso been some results for semilinear wave equations. For quasilinearhyperbolic systems that have numerous applications in mechanics, physicsand other applied sciences, however, very few results are available evenwith space dimension one.

This monograph is based mainly on the results obtained by the author andhis collaborators in recent years. By mea~~s of the theory on the semi-globalclassical solution, a simple and direct constructive method is presentedin a systematic way to get both the controllability and observability in theframework of classical solutions for general first order 1-D quasilinearhyperbolic systems with general nonlinear boundary conditions.Corresponding applications are given for 1-D quasilinear wave equationsand for unsteady flows in a tree-like network of open canals, respectively.More than one hundred related references are provided.

This book with 11 chapters is self-contained. An appendix is especiallywritten for those readers who are not familiar with quasilinear hyperbolic systems.

This book will be of benefit to scholars and graduate students in appliedmathematics and applied sciences. It may be used as a textbook or a mainreference for graduate students in corresponding areas.~

拟线性双曲系统的能控性与能观性:探索理论前沿与实际应用 本书深入探讨了拟线性双曲系统在能控性与能观性方面的理论精髓与前沿研究。通过系统性的梳理和分析,旨在为读者提供一个全面而深刻的认识,理解这类复杂动力学系统在理论建模、状态观测以及控制设计等领域的核心挑战与解决方案。 核心内容概述: 本书围绕“拟线性双曲系统”这一核心概念展开,聚焦于其“能控性”与“能观性”两大关键属性。 拟线性双曲系统: 首先,本书将对拟线性双曲系统的数学模型进行严谨的定义和阐述。这包括对非线性项的分类、双曲型的数学刻画以及系统解的存在性、唯一性和光滑性等基础理论进行详细介绍。我们将分析不同类型的拟线性双曲方程,例如守恒律、拟线性波动方程以及涉及粘性、耗散机制的系统,并深入讨论其在物理、工程、生物等领域中的具体应用场景,为后续理论分析奠定坚实基础。 能控性(Controllability): 接着,本书将重点剖析拟线性双曲系统的能控性。我们将从理论层面探讨不同形式的能控性概念,如完全能控性、局部能控性以及在特定边界条件下或仅对部分状态可控性的问题。书中将详细介绍用于分析拟线性双曲系统能控性的数学工具和方法,包括但不限于: Livšic定理及其推广: 分析如何利用算子理论和谱方法来刻画系统的能控性。 能量方法: 介绍如何通过构建合适的能量泛函来证明或反证系统的能控性,特别是在存在非线性耦合项的情况下。 广义特征值问题: 探讨如何通过分析系统的广义特征值结构来理解其可控性。 Godunov方法、Lax-Friedrichs方法等数值方法在能控性分析中的应用: 讨论如何通过数值模拟来验证理论上的能控性结论,并揭示数值误差对能控性评估的影响。 奇异摄动方法: 分析当系统存在快速或慢速变化的时标时,其能控性如何受到影响。 边界控制与内部控制的设计: 深入研究不同控制输入方式对系统能控性的影响,并探讨如何设计有效的边界或内部控制策略以实现期望的状态。 能观性(Observability): 与能控性相对应,本书还将对拟线性双曲系统的能观性进行深入研究。我们将明确定义不同形式的能观性,例如完全能观性、局部能观性以及在特定观测条件下或仅对部分状态可观性的问题。书中将详细介绍用于分析拟线性双曲系统能观性的数学工具和方法,包括: Hilbert空间理论: 利用算子理论来分析观测算子及其性质,从而判断系统的能观性。 逆问题理论: 将能观性问题转化为求解逆问题,分析如何从有限的观测数据中重构系统的状态。 卡尔曼滤波及其在拟线性系统中的应用: 讨论如何设计状态估计算法,以从 noisy 的观测数据中准确估计系统的状态,并分析观测不确定性对估计精度的影响。 几何光学方法: 分析在某些条件下,如何利用波的传播特性来理解系统的能观性。 残差分析与残差生成器: 介绍如何通过分析系统输出的残差来判断系统的可观性,并设计残差生成器。 分布式观测与状态重构: 探讨在传感器分布不均或数量受限的情况下,如何实现系统的状态重构。 理论深度与前沿性: 本书力求在理论深度上达到该领域的领先水平。对于拟线性双曲系统,其非线性特性以及可能存在的奇点、激波等复杂现象,使得能控性和能观性的分析变得极具挑战性。本书将整合最新的研究成果,包括: 弱解理论在能控性分析中的应用: 探讨如何在弱解意义下定义和分析拟线性双曲系统的能控性,特别是在存在间断解的情况下。 非线性稳定性理论与能控性/能观性的关系: 分析系统的稳定性如何影响其能控性与能观性,并探讨如何利用稳定性理论来设计鲁棒的控制器或观测器。 机器学习与数据驱动的能控性/能观性分析: 探讨如何利用机器学习技术,从观测数据中学习系统的动力学特性,从而评估其能控性与能观性,并为控制和观测设计提供新的思路。 多尺度分析与耦合系统的能控性/能观性: 针对包含不同尺度或相互耦合的拟线性双曲系统,深入研究其整体及局部能控性与能观性问题。 最优控制与观测设计: 在理解能控性与能观性的基础上,本书还将探讨如何设计最优的控制策略和观测器,以最小化控制能量、观测误差或实现特定的性能指标。 适用读者群体: 本书适合以下读者: 数学、应用数学、计算数学等相关专业的博士生和研究生: 为他们提供深入的理论基础和研究方向。 控制理论、系统科学、微分方程等领域的科研人员: 为他们提供该领域的最新研究动态和方法论。 从事物理、工程(如流体力学、电磁学、材料科学、航空航天等)中涉及拟线性双曲系统的研究和工程人员: 为他们解决实际问题提供理论支撑和工程指导。 对复杂动力学系统及其控制、观测问题感兴趣的专业人士: 帮助他们建立系统性的认知框架。 本书的贡献: 通过对拟线性双曲系统能控性与能观性的系统性梳理和深入分析,本书有望: 填补理论空白: 针对该领域中的一些前沿性、挑战性问题,提供新的理论框架和分析工具。 推动学科发展: 促进控制理论、微分方程、应用数学等相关学科的交叉融合与发展。 指导实际应用: 为设计更稳定、高效的控制系统和更精确的观测器提供重要的理论依据。 本书结构清晰,逻辑严谨,从基础理论到前沿进展,层层深入,旨在成为该领域一本重要的参考著作。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的学术贡献无可置疑,但我想从一个更宏观的、对学科发展角度来评价它。它不仅仅是现有理论的简单汇编或改进,更像是在该细分领域内搭建了一个新的“基准线”。我特别关注了它对偏微分方程(PDE)控制理论中“正则性”与“可控性”关系的探讨,这部分内容直接关联到了现代控制理论中最棘手的问题之一。作者通过引入特定的能量泛函,将抽象的PDE解空间与控制输入空间联系起来,这种方法论上的创新,比具体的某个新定理的发现更具长远价值。它提供了一种解决未来同类问题的通用思维框架。当然,这种前沿探索的代价是,它对读者的知识储备要求极高,几乎要求读者同时精通偏微分方程、泛函分析和现代控制理论的多个分支。这本书更像是一盏指路的明灯,它照亮了未来的研究方向,但通往光明的道路,还需要读者自己铺设基础。它无疑将成为未来十年内该领域研究生和研究人员案头的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

从一个侧重于实际系统建模的角度来看,这本书的价值在于提供了一种看待复杂动力学系统的全新视角。它没有停留在标准的线性或简单非线性范畴,而是深入到了那些介于两者之间、难以用传统工具完全捕捉的系统。我留意到其中关于反馈线性化在拟线性系统中的局限性分析,这部分内容非常深刻,它清晰地指出了传统反馈方法的理论断裂点。书中提出的“局部化分析”方法,似乎为处理大规模分布式参数系统提供了一种新的思路,即把全局的复杂性分解为若干个可控的局部问题。这种宏观层面的架构设计,展现了作者深厚的系统整体观。如果能配上一些具体的仿真结果对比图,例如新方法与传统方法的性能差异曲线,哪怕是简化的案例,都会让这本书的工程说服力再提升一个档次。目前的呈现方式更偏向于理论证明,这在学术界很受推崇,但在应用界可能需要更多“可视化”的证据来佐证其优越性。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的理论深度感到非常震撼,尤其是它对特征值分析和半群理论的结合应用。我特别关注了其中关于耗散边界条件处理的部分,作者提出的新框架似乎能更有效地处理那些在传统方法中容易出现数值不稳定的情况。书中对状态空间分解的讨论极其细致,每一步推导都逻辑严密,毫不含糊,这对于那些需要将这些理论应用于设计稳定控制器的人来说,无疑提供了坚实的数学基础。我花了好大力气才跟上作者关于泛函分析工具箱的运用,它不是简单地罗列定理,而是将它们作为解决特定控制问题的“手术刀”,精确地切入问题的核心。如果说有什么遗憾,那就是某些证明步骤略显跳跃,可能需要读者对巴拿赫空间理论有非常扎实的预备知识才能完全领会其精髓。总而言之,这是一部面向高阶研究人员的硬核之作,任何试图绕过基础而直接应用其结论的行为,都会错失其洞察力的真正来源。

评分☆☆☆☆☆

这本专著的装帧设计相当考究,封面那种深邃的藏青色配上烫金的书名,瞬间就给我一种学术的厚重感。拿到手里沉甸甸的,感觉不像那些轻飘飘的畅销书,而是真材实料的干货。内页的纸张选择也十分舒服,即使长时间阅读也不会有视觉疲劳,排版上,公式和文字的比例拿捏得恰到好处,复杂的数学表达式清晰易读,这对于研究高度抽象理论的读者来说,简直是福音。我翻阅了其中的绪论部分,作者显然花费了大量心血来梳理整个研究领域的历史脉络和核心挑战,这种对背景知识的尊重和梳理,使得即便是初次接触这个特定领域的读者,也能比较顺畅地进入状态。不过,我更期待的是书中关于实际应用案例的深度挖掘,比如在流体力学或者电磁场模拟中的具体落地,那样能让抽象的理论更具象化。整体而言,从装帧到初步的阅读体验,这本书无疑达到了专业学术出版物的顶尖水准,让人有理由相信其内容的深度和广度也同样出色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格非常“学者气”,用词精准,一丝不苟,丝毫没有那种为了吸引眼球而使用的口语化表达。阅读过程中,我时常需要停下来,对照手边的其他参考书,来确认某些术语的精确定义,这说明作者在知识的精确性上做到了极致。特别值得称赞的是,书中似乎构建了一个从一维到高维系统的递进框架,这种结构性的安排,极大地帮助读者理解“拟线性”这个核心概念是如何在复杂系统中体现其本质影响的。我个人最欣赏的是它对“能观性”判断准则的重新审视,作者似乎挑战了某些经典的观测器设计限制,这可能对实时状态估计领域产生深远影响。不过,这种极致的严谨性也带来了一个小小的挑战:对于那些主要关注工程实现而非纯数学推导的工程师朋友来说,可能需要花费更多精力去“翻译”这些数学语言,才能将其转化为可操作的算法设计指南。

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