非线性动力学与控制的若干理论及应用

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页数:356
译者:
出版时间:2011-1
价格:68.00元
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isbn号码:9787030298232
丛书系列:非线性动力学丛书
图书标签:
  • 力学
  • 非线性动力学
  • 非线性控制
  • 混沌控制
  • 复杂系统
  • 自适应控制
  • 滑模控制
  • Lyapunov稳定性
  • 最优控制
  • 机器人控制
  • 动力系统
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具体描述

《非线性动力学与控制的若干理论及应用》的主要内容包括四篇23章:第一篇是强非线性与非光滑系统动力学,包括SD振子研究的若干进展及展望,待定固有频率法与非线性动力系统的复杂动力学,非对称、强非线性、多自由度系统周期解的初值变换法,基于增量谐波平衡的非线性系统参数识别法,斜裂纹转子系统横向振动的运动稳定性和动力学特性,非线性汽流激振力和油膜力作用下Jeffcott刚性转子的1/2亚谐共振;第二篇是高维与无限维非线性系统动力学,包括Genesio系统的Hopf分岔与混沌,高维非线性动力学系统的降维方法研究,非线性KP方程的精确解及其分岔研究,超临界轴向运动梁的分岔与振动,简支层合梁形状记忆合金层的力-位移特性,多时间尺度下B-Z反映的复杂动力学行为;第三篇为载运工具系统的非线性动力学与控制,包括横浪中甲板上船舶的随机跳跃研究,基于磁流变阻尼器的高速动车组悬挂系统半主动控制与时滞分析,机翼颤振的非线性动力学和控制研究,五自由度汽车盘式制动系统的粘滑非线性振动分析,铰接塔-油轮系统非线性动力特性研究,弹性壳液耦合系统大幅度低频重力波的产生机理与实验研究;第四篇为时滞非线性系统动力学与控制方法研究,包括时滞吸振器技术的理论基础,时滞反馈控制下耦合范德波尔振子的主参数共振响应,一类参数不确定Rossler系统的自适应反推混沌控制,绳系卫星系统若干动力学与控制研究,一种基于行列循环移位的时空混沌图像加密算法设计。

《复杂系统中的涌现行为研究》 本书深入探讨了复杂系统中涌现现象的产生机制、演化规律及其在科学与工程领域的广泛应用。我们将聚焦于那些由简单个体或规则相互作用而产生的宏观、整体性行为,这些行为往往无法从局部规律中直接推导,展现出“整体大于部分之和”的特性。 核心理论与方法: 多体系统相互作用模型: 书中将首先介绍描述大量互相关联单元如何相互作用以产生集体行为的基础模型,涵盖耦合振子系统、粒子系统、细胞自动机等。我们将剖析不同相互作用力、耦合方式对系统整体行为的影响。 自组织与协同现象: 重点研究系统如何在缺乏外部指令的情况下,通过局部相互作用自发形成有序结构或同步行为。例如,鸟群的集体迁徙、鱼群的觅食队形、以及化学反应中的振荡现象,都将作为经典案例进行详细分析。 网络动力学与集体涌现: 复杂系统往往以网络的形态存在,本书将深入探讨网络结构(如无标度网络、小世界网络)如何影响信息传播、故障传播以及群体决策等涌现行为。我们将考察网络拓扑与动力学过程之间的内在联系。 统计物理学与相变理论: 运用统计物理学的工具,如蒙特卡洛模拟、平均场理论等,来分析复杂系统中发生的相变现象。我们将探讨如何识别和描述系统从无序到有序,或从一种有序状态到另一种有序状态的转变,以及这些转变背后的临界现象。 计算建模与仿真技术: 强调利用先进的计算工具和仿真平台来构建和模拟复杂系统。我们将介绍基于代理的模型(Agent-Based Modeling, ABM)、离散事件模拟等方法,演示如何通过仿真来揭示系统的涌现行为并进行预测。 熵与信息流: 探讨熵在复杂系统中的角色,以及信息如何在系统内部流动、累积和消散,从而驱动或影响涌现行为的产生。我们将研究信息熵、互信息等概念在分析系统复杂性和动力学演化中的应用。 应用领域探索: 生物学与生态学: 复杂系统理论在理解生命体内的信号传导、基因调控网络、免疫反应,以及生态系统中物种间的相互作用、食物网稳定性等方面扮演着关键角色。我们将分析群体免疫、物种灭绝动力学等。 社会科学与经济学: 复杂系统方法已被广泛应用于分析社会群体行为、舆论形成、金融市场的波动、交通流的拥堵等。本书将探讨信息扩散模型、市场崩溃的涌现机制、城市交通的自组织特性。 工程与技术: 在能源系统、通信网络、机器人群体协调、材料科学等领域,涌现行为的研究有助于设计更鲁棒、更高效的系统。我们将讨论电网的稳定性、分布式传感网络的协同感知、以及无人机编队的自主控制。 物理学与化学: 从凝聚态物理中的相变到化学反应网络中的振荡与混沌,复杂系统的理论提供了理解微观粒子如何集体涌现出宏观规律的框架。本书将涉及流体动力学中的湍流、化学振荡器的工作原理。 本书特色: 本书以清晰的逻辑结构,结合丰富的案例研究,力求在理论深度和实际应用之间取得平衡。读者将不仅理解复杂系统中涌现行为的普适性原理,更能掌握分析和建模这些复杂现象的工具与方法。本书适用于对复杂系统、多体相互作用、自组织现象以及跨学科应用感兴趣的广大科研工作者、工程师、研究生以及高年级本科生。通过本书的学习,读者将能以全新的视角审视和理解我们身边日益增多的复杂现象。

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初翻这本书,最让我感到震撼的是它对基础概念梳理的彻底性与深度。很多同类书籍往往急于展示高深的成果,对初级的定义和背景交代得过于简略,导致读者在后续的理解中常常感到吃力。然而,这部作品却反其道而行之,它花费了大量的篇幅来构建坚实的数学和物理基础,从最基本的微扰理论到状态空间的引入,都讲解得鞭辟入里,几乎没有留下任何模糊的“想当然”之处。作者在解释每一个核心定理时,都会追溯其历史渊源和物理意义,这种“知其然,更知其所以然”的叙述方式,极大地增强了知识的内化过程。我尤其欣赏那些穿插在理论推导中的“思想实验”环节,它们巧妙地将抽象的数学语言转化成了具象化的物理场景,使得原本令人望而生畏的复杂系统,变得可以触摸和感知。这对于希望真正掌握而非仅仅应用这些工具的读者来说,简直是醍醐灌顶。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮,那种厚重的质感和封面烫金的字体,透着一股老派的学术气息,一下子就把人拉回到了那个精密计算和严谨推导的黄金年代。我特别喜欢它在排版上的考究,页边距的留白恰到好处,字体选择上也是经典衬线体,阅读起来既不觉拥挤,又能感受到文字的重量感。虽然内容本身可能涉及复杂的数学模型,但光是捧着这本书,翻阅那些精心绘制的图表和清晰的公式结构,就仿佛能触摸到理论的脉络。我注意到作者在章节之间的过渡处理得非常细腻,不是生硬的堆砌知识点,而是像一位经验丰富的导师,循循善诱地引导读者进入下一个更深层次的思考领域。这种对物理呈现的重视,对于我们这些沉浸在数字屏幕中的现代读者来说,无疑是一种宝贵的体验,它提醒着我们,真正的知识,值得被认真对待和精心呈现。它不仅仅是一本工具书,更像是一件值得陈列的书架上的艺术品,每次拿起都会有新的触动。

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如果说有什么地方让人感到需要“适应”,那可能就是它对“应用”这一部分的侧重了。与其他偏重于工程实践或仿真模拟的书籍不同,这部作品似乎更醉心于理论的完备性和优雅性。应用案例的选择非常典型,它们大多是为了更好地阐释某个核心理论点,而非追求最新、最热门的技术落地。比如,在讨论混沌现象时,作者对洛伦兹吸引子的几何结构和相空间轨迹的分析,其深度远远超过了我们通常在入门材料中看到的简单介绍。这种对理论纯粹性的执着,对于那些志在学术研究,希望自己能够构建新模型的读者来说,是无价之宝。它教会我们的不是如何快速调用一个库函数,而是如何像理论物理学家一样,去审视一个系统的内在规律,思考在何种边界条件下,系统会展现出我们意想不到的行为。这种对“为什么会这样”的深究,是本书最宝贵的财富。

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从整体的阅读体验来看,这本书更像是一部经过时间沉淀的经典著作,它的价值不会因为几年后出现的新算法而被轻易取代。它所奠定的数学和概念基石,是任何后续发展都无法绕开的。我观察到,书中很多证明过程的细节都交代得非常详尽,这对于那些需要引用和验证特定数学结论的研究人员来说,提供了极大的便利。这种对细节的尊重,体现了作者极高的学术良知。虽然阅读过程中偶尔会遇到需要跨章节回溯理解的复杂推导,但这恰恰印证了其内容的相互关联性和严密性。总而言之,这是一部能够真正提升一个人对动力学系统认知高度的力作,它不提供捷径,但它提供的路径是通往真正深刻理解的坦途,绝对值得在书架上占据一个核心的位置,并且时常被翻阅和对照。

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这本书的叙事风格,用一种略显古朴但异常坚定的口吻,构建了一个宏大的知识体系,它似乎在不断地向读者发出挑战:“你真的理解这个系统的本质了吗?” 这不是一本轻松的“速成读物”,它要求读者投入大量的时间去消化和反思。我发现自己常常需要停下来,在笔记本上反复演算作者展示的案例,或者在脑海中模拟那些反馈回路的变化。特别是关于高维系统的稳定性分析部分,作者处理得极其精妙,没有使用花哨的新名词来掩盖复杂性,而是坚持用最本质的李雅普诺夫函数等工具进行剖析。这种扎实的学风,让人油然而生敬意。它成功地避免了将复杂问题“通俗化”为“简单化”的陷阱,而是用清晰的逻辑链条,带领读者逐步攀登至理论的高峰。读完一个章节,那种“终于明白了”的成就感,远非浏览摘要或阅读综述所能比拟的。

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