多变量反馈控制

多变量反馈控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:西安交通大学出版社
作者:[挪]西格德·斯科格斯特德
出品人:
页数:504
译者:张爱民
出版时间:2011-12
价格:78.00元
装帧:平装
isbn号码:9787560539713
丛书系列:
图书标签:
  • 控制理论
  • 鲁棒控制
  • 控制
  • 多变量控制
  • 计算机技术
  • 现代控制
  • 控制科学与技术
  • 技术
  • 多变量反馈控制
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  • 状态观测
  • 鲁棒控制
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具体描述

西格德·斯科格斯特德和伊恩·波斯尔思韦特编著的《多变量反馈控制——分析与设计》(第2版)以严谨易读的方式介绍了鲁棒多变量控制系统的分析和设计。着重讲述实际的反馈控制,而不是一般的系统理论,力求使读者能够深刻了解反馈控制的优势和不足。

第2版涵盖了本领域的最新发展,进行了全面的修订和更新:

使用全新的一章介绍线性矩阵不等式(LMIs)的使用,这是第二版的特色;

给出关于RHP极点和RHP零点对系统产生的基本性能限制的研究成果;

介绍有关自寻优控制和被控变量选择的最新资料;

提供PID控制的简单IMC调整规则;

涵盖了一些附加材料,包括不稳定对象、反馈放大器、下增益裕量以及把积分作用引入LQG控制的清晰策略;

列举了大量应用实例、习题和具体案例,其中频繁使用了Matlab和新型鲁棒控制工具箱。

《多变量反馈控制——分析与设计》(第2版)是本科高年级学生和研究生学习多变量控制课程的优秀教材;对于想了解多变量控制及其局限性,以及如何在实际中使用多变量控制的工程师来说,《多变量反馈控制——分析与设计》(第2版)也是一个极宝贵的工具;而有关控制结构设计的分析方法和资料在新兴的系统生物学领域必将是非常有用的。

《现代系统动力学与控制理论》 本书深入探讨了复杂动态系统的建模、分析和设计方法,尤其侧重于现代控制理论在处理多输入多输出(MIMO)系统中的应用。我们将系统动力学视为一个有机整体,强调理解系统内部各变量之间的相互作用及其对整体行为的影响。 第一部分:系统动力学基础与建模 在现代工程和科学领域,我们面对的系统往往是高度耦合、非线性和时变的。理解这些系统的本质,是有效控制的前提。本部分将从最基础的视角出发,构建对复杂系统动力学的认知框架。 第一章:动态系统的描述与分类 我们将从状态空间描述出发,介绍连续时间系统和离散时间系统的基本数学模型。 重点区分线性与非线性系统、时不变与时变系统、以及确定性与随机性系统。 通过大量实例,例如电路、机械臂、经济模型以及生物系统,说明如何建立这些模型的数学表示。 引入系统辨识的基本概念,探讨如何从实验数据中提取系统模型,为后续的控制设计奠定基础。 第二章:线性系统理论 revisited 虽然本书关注的是更广泛的系统,但线性系统理论是理解更复杂系统的基石。 我们将重新审视线性系统的基本性质,包括稳定性(Routh-Hurwitz准则、Nyquist判据)、可控性与可观测性(Gramian矩阵、能控/能观子空间)。 深入探讨传递函数矩阵的概念,以及如何利用它来分析多变量系统的频率响应特性。 介绍极点、零点、根轨迹等概念在多变量系统分析中的应用。 第三章:非线性系统基础 非线性是现实世界系统最普遍的特征。本章将介绍非线性系统分析的基本工具。 线性化技术:如何在工作点附近将非线性系统近似为线性系统,并讨论线性化方法的局限性。 稳定性分析:李雅普诺夫稳定性理论,包括直接法和间接法,以及如何分析平衡点的稳定性。 描述函数法:用于分析具有饱和、死区等非线性环节的系统。 相平面分析:对于二阶系统,提供可视化分析其动态行为的方法。 第四章:多变量系统建模挑战 当系统包含多个输入和多个输出时,传统的单变量分析方法已不足以应对。 我们将讨论多变量系统的结构特点,如耦合性、解耦的可能性。 介绍矩阵秩、零空间、像空间等概念在分析系统耦合度上的作用。 探讨如何在状态空间和频域中有效地表示和分析多变量系统。 引入模型降阶的概念,当系统阶数过高时,如何得到一个精度足够且更易于分析的低阶模型。 第二部分:现代控制理论与设计 基于对系统动力学的深入理解,本部分将聚焦于设计能够精确控制这些复杂动态系统的先进控制器。 第五章:状态反馈控制 从状态反馈的基本原理出发,介绍如何利用系统的内部状态来影响系统的输出。 极点配置(Pole Placement):通过选择合适的状态反馈增益矩阵,将系统的闭环极点配置到期望的位置,从而达到所需的动态响应。 观测器设计:当并非所有状态变量都能直接测量时,需要设计状态观测器来估计系统状态。介绍Luenberger观测器及其设计方法。 最优状态反馈:引入二次型调节器(LQR),通过最小化一个二次型性能指标来设计最优状态反馈控制器,平衡性能和控制能量。 第六章:现代鲁棒控制 现实世界的模型总会存在不确定性,无论是参数的漂移还是未建模动态。鲁棒控制旨在设计能够在这些不确定性下保持良好性能的控制器。 模型不确定性表示:将系统的不确定性形式化,如参数不确定性、动态不确定性。 H-无穷(H∞)控制:介绍如何设计控制器以最小化系统对扰动的敏感性,即保证闭环系统的H∞范数最小。 μ-分析与合成:处理结构化不确定性,提供更精细的鲁棒性分析和控制器设计方法。 第七章:模型预测控制(MPC) MPC是一种先进的闭环控制策略,它利用未来系统的预测模型,通过求解优化问题来确定最优的控制序列。 MPC的基本原理:滚动优化、预测模型、成本函数、约束条件。 线性MPC和非线性MPC。 MPC在约束处理方面的优势:例如对输入和状态的上下界约束。 MPC在工业应用中的案例分析。 第八章:现代控制系统的实现与评估 将理论设计转化为实际可执行的控制器。 数字控制实现:离散化技术、采样率选择、量化效应。 控制器实现中的工程挑战:计算延迟、执行器限制、传感器噪声。 系统性能评估:闭环系统响应的量化指标,如上升时间、超调量、调节时间、稳态误差。 实时仿真与硬件在环(Hardware-in-the-loop)测试。 本书力求在理论深度和实际应用之间取得平衡,通过丰富的例子和详细的推导,帮助读者建立起对多变量系统动力学和现代控制理论的坚实理解,并具备解决实际工程问题的能力。

作者简介

目录信息

第1章 引言
第2章 经典反馈控制
第3章 多变量控制导论
第4章 线性系统理论基础
第5章 对SISO系统性能的限制
第6章 对MIMO系统性能的限制
第7章 SISO系统的不确定性与鲁棒性
第8章 MIMO系统的不确定性与鲁棒性
第9章 控制器设计
第10章 控制结构设计
第11章 模型约简
第12章 线性矩阵不等式
第13章 案例研究
附录A 矩阵论和范数
附录B 项目工作与测验样题
参考文献
索引
· · · · · · (收起)

读后感

评分

这边书非常经典,但确实不容易轻易的理解,适合研究生或做研究的参考书。其实我本人不是控制的科班出身,但读研的时候搞控制,不得不一点点的看,不懂的再参考其他的书看。 就自动控制本身,不知道是否是从系统理论本身开始学习是否更好,但总是不想看里面的繁杂的理论和公式...

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这边书非常经典,但确实不容易轻易的理解,适合研究生或做研究的参考书。其实我本人不是控制的科班出身,但读研的时候搞控制,不得不一点点的看,不懂的再参考其他的书看。 就自动控制本身,不知道是否是从系统理论本身开始学习是否更好,但总是不想看里面的繁杂的理论和公式...

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这边书非常经典,但确实不容易轻易的理解,适合研究生或做研究的参考书。其实我本人不是控制的科班出身,但读研的时候搞控制,不得不一点点的看,不懂的再参考其他的书看。 就自动控制本身,不知道是否是从系统理论本身开始学习是否更好,但总是不想看里面的繁杂的理论和公式...

用户评价

评分

这本书的装帧设计让我印象深刻。封面采用了一种带有纹理的亚麻布材质,触感温和而又不失质感,颜色是沉静的深蓝色,没有一丝多余的装饰,却散发出一种低调而高级的品味。我特别喜欢书脊上的烫金字体,虽然是黑色的书名,但在光线下会泛出温润的金色光泽,显得非常典雅。翻到内页,纸张的厚度恰到好处,无论是用钢笔还是铅笔书写,都不会洇墨,而且非常耐翻。印刷的字迹清晰锐利,排版也十分考究,行距和字距都拿捏得十分到位,即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我甚至注意到,书页的边缘经过了精细的处理,圆润光滑,拿在手里有一种舒适的握感。在现代社会,很少有书籍能够做到如此精益求精的制作,这让我对这本书的作者和出版社肃然起敬。它传递出一种“慢工出细活”的匠人精神,也暗示着内容本身的价值不菲,值得如此郑重其事地呈现。这种用心的包装,无疑为阅读体验增添了许多愉悦,让我在捧起这本书时,就感受到了一种被尊重和被期待的仪式感。

评分

这本书的纸张质感让我非常惊喜。它采用的是一种触感非常特别的纸张,有点像带有细微绒面的哑光纸,但又比普通的哑光纸更加柔滑,手指在上面滑动时,有一种微妙的阻力,感觉非常舒适。我尝试用不同类型的笔在上面写字,无论是钢笔的流畅,还是铅笔的细腻,都能得到非常好的呈现,而且墨迹干得很快,不会有任何晕染的迹象。更让我赞叹的是,这种纸张的光泽度非常低,即使在强光下阅读,也不会有任何反光,极大地减轻了视觉疲劳。我之前读过很多书籍,但很少有哪一本的纸张能给我如此深刻的印象。这种对细节的极致追求,不仅体现在纸张的选择上,也贯穿了整本书的装帧设计。它传递出一种对读者的尊重,以及对知识本身的珍视。我甚至觉得,单凭这纸张的触感,就足以让人爱不释手,更何况其内容本身。

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翻开《多变量反馈控制》,映入眼帘的是序言中作者那充满诗意的文字。他没有直接切入技术细节,而是从人类对宇宙奥秘的探索,从自然界万物运行的规律出发,层层递进,将读者引入到一个更加广阔的哲学视野。他对“控制”的定义,并非局限于工程学的范畴,而是将其视为一种生命力,一种宇宙生生不息的内在驱动。这种宏大的叙事方式,让我立刻被吸引住了。我从未想过,一个如此技术性的领域,竟然能够被赋予如此深刻的哲学内涵。作者的文字充满了智慧的光芒,字里行间流淌着对世界运作机制的深刻洞察。他引用了许多历史名人的格言,以及不同文化背景下的哲学思想,将它们巧妙地编织进对“控制”的探讨中。这使得这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本关于如何理解和塑造我们所处世界的思想启迪录。我深深地被这种跨学科的融合所震撼,它挑战了我过去对知识分类的固有认知,让我开始思考,那些看似独立的领域,或许在更深层次上是相互关联的。这本书似乎在告诉我,理解“多变量反馈控制”,不仅仅是掌握一套数学工具,更是理解一种宇宙的哲学。

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这本书的名字叫《多变量反馈控制》,但我拿到手时,一股浓厚的历史气息扑面而来,封面上的字体设计透着一种古朴的工匠精神,不禁让我联想到那些承载着智慧结晶的古籍。拿到这本书,我并没有急于翻开,而是先细细品味了它的质感。纸张的厚度适中,触感温润,似乎能感受到纸张本身所蕴含的生命力。装帧工艺也相当考究,线装部分紧密而牢固,每一页的缝合都一丝不苟,这让我立刻对这本书的内容充满了期待,因为一个如此用心制作的实体,必然承载着作者同样严谨的态度和深厚的学识。我开始想象,在这样一个浮躁的时代,究竟是怎样的作者,才能耗费如此心血,去打造一本如此“厚重”的书籍。它不像一些市面上泛泛之辈,为了吸引眼球而追求花哨的设计,而是返璞归真,将重点放在了内容本身。这种对细节的极致追求,往往是伟大作品的基石。我迫不及待地想知道,在这精美的外壳之下,究竟隐藏着怎样引人入胜的故事,或是怎样颠覆认知的思想。它给我的第一印象,就是一本值得被珍藏和反复阅读的经典之作,仿佛一位沉默的智者,静静地等待着与有缘人的对话。

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这本书的内容,尤其是关于“系统稳定性”的阐述,令我耳目一新。作者并没有采用枯燥的数学证明堆砌,而是通过大量生动形象的比喻,将抽象的数学概念解释得通俗易懂。例如,他将一个不稳定的系统比作一个在风中摇曳的建筑,或者一个失控的滚雪球,通过这些具象化的描述,让读者能够直观地感受到“失控”的危险以及“稳定”的重要性。他甚至引用了许多历史上的工程事故案例,分析事故发生的原因,并将其与系统的不稳定性联系起来,这种“以史为鉴”的方式,让理论知识变得更加鲜活,也更具说服力。我被这种将复杂理论“生活化”的写作方式深深吸引,它打破了我对技术类书籍的刻板印象,让我觉得学习过程本身也是一种充满趣味的探索。这种将数学的严谨与现实世界的案例相结合,不仅加深了我的理解,更激发了我对这个领域深入学习的兴趣。我开始思考,或许生活中很多看似普通的事物,都隐藏着“多变量反馈控制”的原理,而作者正是为我打开了这扇窗户,让我能够以一种全新的视角去观察世界。

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这本书的字体选择也颇为讲究。它使用的是一种非常清晰、易于阅读的衬线字体,虽然是印刷体,但却有一种手写体的亲切感,每一个字母的笔画都流畅而富有韵律。我注意到,作者在标题、副标题以及正文的字体大小和粗细上都做了细微的调整,这使得不同层级的信息一目了然,阅读起来非常流畅。尤其是在图表和公式的标注上,字体也同样清晰锐利,即使是复杂的数学符号,也能轻松辨认。我曾经读过一些书籍,因为字体选择不当,导致阅读体验大打折扣,而这本书在这方面做得堪称完美。它用一种无声的方式,传递着作者对读者的关怀,让知识的传递更加顺畅和高效。我甚至觉得,光是这精心挑选的字体,就足以让这本书在众多技术类书籍中脱颖而出,成为一本值得细细品味的佳作。

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我必须说,这本书的封底设计是如此引人注目。它不是简单的作品介绍,而是一幅充满想象力的抽象画,色彩大胆,线条流畅,仿佛在诉说着一种关于“能量流动”和“动态平衡”的故事。这幅画的风格与我之前对技术类书籍的认知完全不同,它带着一种现代艺术的张力,让人忍不住去猜测它与书名的关联。我甚至觉得,这幅画本身就是对“多变量反馈控制”的一种视觉化解读,它暗示了控制系统内部复杂而又和谐的互动关系。这种将艺术与科学巧妙融合的设计理念,让我觉得这本书绝非等闲之辈。它打破了常规,大胆地进行创新,试图用一种更直观、更具感染力的方式来吸引读者。我开始期待,在这样充满艺术气息的外表之下,究竟隐藏着怎样令人惊叹的学术内容。它让我明白,好的书籍不仅仅是内容的载体,更是一种全方位的体验,从视觉到思想,都能够引发共鸣。

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虽然书名叫《多变量反馈控制》,但我最先注意到的,是书中穿插的那些精美插画。它们不是那种简单的示意图,而是充满了艺术感的水彩画,描绘着各种各样的自然场景——连绵的山峦,奔腾的河流,以及色彩斑斓的花朵。每一幅画都仿佛能呼吸,捕捉到了大自然最细腻的情感。我一直在想,作者究竟是如何将这样充满艺术气息的元素融入到一本技术性极强的著作中的?这难道是某种隐喻,还是作者在用这种方式来表达一种更深层次的哲学思考?或许,这是一种对知识连接性的探索,试图在理性与感性之间找到某种平衡。这些插画不仅缓解了技术性内容的枯燥,更提供了一种全新的视角来理解那些抽象的概念。我甚至觉得,这些画本身就蕴含着某种“控制”的逻辑,比如河流的流淌,山峦的形态,都似乎遵循着某种内在的规律,只不过这种规律是以一种自然美学的形式展现出来。这种跨越学科界限的尝试,无疑是一种极具创意的表现手法,让我对这本书的内容产生了更加浓厚的兴趣,我很好奇作者是如何将这种艺术性的表达与“多变量反馈控制”这样一个专业术语巧妙地结合在一起的,这其中一定蕴含着作者不为人知的匠心独运。

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我非常欣赏作者在书中提及的“系统辨识”部分。他没有仅仅停留在理论层面,而是通过一系列精心设计的实验例子,来展示如何从实际数据中提取系统的模型。这些例子涵盖了从简单的物理系统到复杂的生物过程,每一种都清晰地展示了辨识方法的步骤和关键考虑因素。作者的讲解方式非常细致,他会详细分析数据采集的注意事项,如何处理噪声,以及如何评估模型的准确性。我尤其喜欢他提供的那些“陷阱”提示,比如“在进行辨识时,要警惕采集数据的周期性失真”或者“过拟合模型可能导致在实际应用中表现不佳”,这些宝贵的经验之谈,是任何教科书都难以提供的。这本书让我深刻理解到,理论与实践之间需要一个坚实的桥梁,而系统辨识正是搭建这座桥梁的关键技术。这种深入浅出的讲解,让我觉得即便是初学者,也能逐渐掌握这项复杂而重要的技能。

评分

我发现这本书的章节设计非常巧妙,并没有按照传统的“引言-理论-应用”的模式展开,而是将一些实际应用场景作为切入点,然后逐步引出相关的理论知识。比如,在讨论“鲁棒性控制”时,作者没有一开始就抛出复杂的数学模型,而是先讲述了飞机在不同天气条件下飞行时所面临的挑战,以及如何设计能够应对这些不确定性的控制系统。这种“从问题出发,到解决问题”的逻辑,让我觉得非常有代入感。它让我觉得,那些理论知识并非空中楼阁,而是为了解决现实世界中真实存在的问题而产生的。作者的写作风格也非常平易近人,语言流畅,逻辑清晰,即使是没有相关背景知识的读者,也能从中受益。我尤其欣赏作者在解释复杂概念时,总是会预设读者可能遇到的困惑,并提前给出解答。这种体贴入微的写作方式,让我感觉像是在与一位经验丰富的导师进行一对一的交流,受益匪浅。

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很好地教材,个人认为可以作为现代控制理论的教材

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在读英文版的 读了一半 写得挺有趣的 但是很多东西中间过程什么的被省略了 所以有些句子有点难懂

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写的好难好难啊。SISO和MIMO穿插在一起写的。我个人觉得读起来很费力气。再加上翻译很别扭,配合着原版看的。需要一定的数学功底和对控制理论有一定的掌握才能读懂。不适合刚接触控制领域的人看。

评分

好书

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在读英文版的 读了一半 写得挺有趣的 但是很多东西中间过程什么的被省略了 所以有些句子有点难懂

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