离散与系统模型

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出版者:国防科技大学出版社
作者:(美)William F.Lucas
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1996-12-01
价格:25.0
装帧:
isbn号码:9787810244060
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 数学模型A
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具体描述

本书是美国应用数学权威W.F.卢卡斯教授主编的四卷本应用数学丛书的第三卷。本卷以离散模型与系统模型为主线,探讨了建立数学模型中的睿智、存储问题、交通问题、最优路径与最小覆盖问题、电站功率扩张问题、层次分析方法、多选测验问题与不动点及其在经济平衡模型中的应用等;内容丰富,选材广泛,深入浅出,分析透彻,启发性与实用性兼备;行文着笔活泼诙谐,可读性强。全书共分为十四章,各章分别讨论一个问题,自成体系,读

《离散与系统模型》是一本聚焦于研究和应用离散系统建模方法的专业书籍。本书深入探讨了各种用于描述和分析离散事件、离散状态以及离散时间动态的数学和计算框架。 本书内容涵盖: 1. 基础概念与理论: 离散事件系统 (DES): 详细阐述了离散事件系统的定义、特点以及其在通信网络、制造过程、计算机系统、生物系统等领域的广泛应用。内容将涵盖事件调度、状态转换、同步与并发等核心概念。 状态空间模型: 介绍了描述系统内部状态随时间演变的数学模型,包括状态向量、状态方程、输出方程等。重点分析了线性与非线性状态空间模型的构建方法和分析技术。 输入-输出模型: 探讨了如何通过输入信号描述系统的动态响应,并引入了传递函数、脉冲响应等概念,用于分析系统的稳定性和频率响应特性。 有限状态机 (FSM) 与自动机理论: 详细讲解了有限状态机的结构、工作原理以及在算法设计、语言识别、逻辑控制等方面的应用。同时,也将涉及更一般的自动机模型,如图灵机,来探讨计算的理论极限。 2. 建模方法与技术: Petri网: 本书将Petri网作为一种重要的离散事件系统建模工具进行深入介绍。内容包括Petri网的基本构成(库所、变迁、弧)、标记(token)的流转规则、各种Petri网的变种(如带有时钟的Petri网、颜色Petri网)及其在并发系统分析中的优势。 马尔可夫链 (Markov Chains): 详细阐述了马尔可夫链的定义、状态转移概率矩阵、平稳分布等概念,并展示了如何利用马尔可夫链对具有随机性的离散时间过程进行建模,例如排队系统、可靠性分析等。 离散时间系统建模: 重点介绍使用差分方程描述离散时间动态系统的方法,包括零输入响应、零状态响应、系统稳定性分析以及利用Z变换进行系统分析和控制器设计。 混合系统建模: 探讨了结合连续和离散动态的混合系统的建模方法,介绍了一些常用的混合系统建模语言和工具,以及分析混合系统的挑战与策略。 3. 系统分析与设计: 可达性分析与控制: 针对Petri网等模型,详细介绍可达性树的构建方法、死锁检测以及如何设计控制器以实现系统的特定目标。 可观测性与可控性: 分析了状态空间模型中的可观测性和可控性概念,并探讨了它们在状态估计和状态反馈控制中的重要作用。 仿真与验证: 介绍了离散系统模型的仿真方法,以及如何利用仿真来评估系统性能和验证设计。同时,也将涉及形式化验证技术,用于在数学上证明系统的正确性。 控制器设计: 讨论了基于离散模型设计的控制器,包括状态反馈控制器、PID控制器在离散系统中的实现与调整,以及如何针对特定性能指标(如响应速度、超调量、稳定性)优化控制器参数。 本书特色: 理论与实践并重: 既提供了坚实的数学理论基础,又结合了大量实际应用案例,帮助读者理解模型的建立和应用过程。 方法论的系统性: 全面梳理了当前主流的离散系统建模方法,形成了一个完整的方法论体系。 多学科视野: 适用于计算机科学、自动化、通信工程、运筹学、工业工程等多个领域的专业人士和学生。 丰富的数学工具: 强调了线性代数、概率论、组合数学以及离散数学等数学工具在系统建模中的应用。 通过阅读《离散与系统模型》,读者将能够掌握构建、分析和优化各种复杂离散系统的能力,为解决工程和科学中的实际问题提供强大的理论和工具支持。

作者简介

目录信息

第1章 先识-卓识-后识
1. 引言
2. 问题
教师参考
第2章 五个航海模型
1. 引言
2. 到海平线的距离
3. 会合地点问
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的语言风格非常独特,既有学术论文的严谨和精确,又不失科普读物的生动和有趣。作者擅长用类比和故事来解释复杂的概念,这使得即便是对于非专业读者来说,也能在轻松愉快的阅读中掌握核心内容。我尤其喜欢作者在讲解一些重要的数学定理或模型时,会穿插一些历史典故或科学家的趣闻轶事,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我对这些模型有了更深层次的理解和感悟。感觉就像是在和一位学识渊博且幽默风趣的长者对话,在轻松的氛围中获得宝贵的知识。

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总的来说,这本书为我打开了一个全新的视角,让我认识到离散与系统模型在理解和改造世界中的巨大潜力。它不仅仅是一本技术性的教程,更是一本引导思考、激发创新的智慧之书。读完这本书,我感觉自己的思维方式得到了升华,对很多曾经感到困惑的现象,现在都能够尝试用离散与系统模型的语言去描述和分析。我强烈推荐这本书给所有对科学、工程、甚至社会现象感兴趣的读者,我相信它一定会给你带来意想不到的收获和启迪。

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我对书中关于模型验证和分析的部分,给予高度评价。作者不仅仅教导我们如何构建模型,更重要的是,他强调了验证模型有效性的重要性。书中详细介绍了各种模型验证的技术,包括残差分析、敏感性分析以及与实际数据的对比验证等。他用大量的篇幅阐述了“黑箱模型”、“白箱模型”和“灰箱模型”的优缺点,以及它们各自适合的应用场景。这种对模型构建全流程的关注,让我认识到,一个模型的好坏,不仅在于其理论上的完备性,更在于其在实际应用中的有效性和可靠性。

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对于书中关于状态空间方法的介绍,我可以说受益匪浅。作者并没有仅仅停留在数学公式的推导上,而是着重强调了状态变量的选择以及它们在描述系统动态行为中的关键作用。他用一个经典的控制系统例子,清晰地说明了如何通过定义一组状态变量来完整地刻画系统的内部状态,以及如何通过输入和系统自身的动态方程来预测系统未来的演变。这种将抽象概念具体化的方式,极大地增强了我对状态空间方法的理解和应用能力。我特别喜欢作者在这一部分穿插的关于经典控制理论发展历史的介绍,这让我了解到这些模型是如何在实践中不断完善和发展的,也更加认识到其历史的厚重感。

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在讨论随机过程与离散模型相结合的部分,作者展现了他深厚的理论功底和独到的见解。他并没有将随机过程仅仅作为一种数学工具来介绍,而是着力于阐述如何将随机性融入到离散系统中,从而构建出更贴近现实的复杂模型。例如,在分析金融市场波动时,作者就如何利用马尔可夫链和泊松过程等工具来模拟股价的随机变动,并预测其潜在风险。这种将抽象的概率论概念与具体的离散模型相结合的方式,让我看到了理解和应对现实世界不确定性的新方法。我一直在思考如何将这种思想应用于我所从事的领域,这本书无疑给了我极大的启发。

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这本书的封面设计非常吸引人,简洁而富有力量,封面上“离散与系统模型”几个字在深邃的背景下显得格外醒目,立刻勾起了我对这本书内容的强烈好奇心。当我翻开第一页,就被作者严谨而又富有启发性的语言所吸引。一开始,书中对“离散”这一概念的阐述就不同于以往我读到的任何一本教材,它不仅仅局限于数学层面的定义,更是将其与现实世界中的各种现象紧密联系起来,比如人口的增长、经济的波动、甚至是一些生物体的进化过程,都巧妙地被纳入了离散模型的范畴。作者通过大量的实例,生动地展示了如何运用离散数学的工具来分析和理解这些复杂的动态系统。这种跨领域的融合,让我对“离散”有了全新的认识,它不再是枯燥的公式堆砌,而是理解世界的一种强大思维方式。

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这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。作者对离散数学和系统理论的掌握可以说是炉火纯青,并且能够将其巧妙地结合,形成一套完整的建模和分析框架。从基础的离散化方法到高级的复杂系统建模,书中几乎涵盖了所有重要的概念和技术。我特别欣赏作者在处理一些前沿研究领域时所展现出的洞察力,例如他对网络科学、生物系统建模以及人工智能中的某些离散表示方法的探讨,都让我看到了这本书的时代价值和前瞻性。这本书无疑为我未来的学术研究和职业发展提供了宝贵的理论基础和实践指导。

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书中关于系统辨识的章节,让我对如何从观测数据中构建模型有了更清晰的认识。作者详细介绍了各种系统辨识方法,从最基础的最小二乘法到更高级的贝叶斯辨识方法,并结合具体的工程案例进行说明。我尤其欣赏作者在这一部分对于模型复杂性与辨识精度的权衡分析,他深刻地指出,一个过分复杂的模型固然能够更好地拟合数据,但往往会牺牲其泛化能力,导致在预测未知数据时表现不佳。这种对模型选择的哲学思考,让我对“适度”的建模原则有了更深刻的体会,也提醒我在实际应用中要保持审慎的态度。

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这本书在阐述离散时间系统时,运用了大量的图示和伪代码,这使得原本可能显得晦涩的数学概念变得通俗易懂。比如,在讲解差分方程的求解方法时,作者通过一个简单的经济模型,一步步地展示了如何通过迭代和递推来预测未来的经济走向。这种“由表及里”的教学方式,让我能够非常直观地感受到离散模型在实际预测和决策中的作用。我个人对书中关于网络模型的章节印象尤为深刻,作者将复杂的网络结构(如图论中的各种网络)通过离散变量和状态来表示,并分析了信息在网络中的传播规律。这让我联想到现实生活中社交网络、交通网络乃至信息技术网络,都能够找到相应的离散模型来解释其运行机制。

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在深入阅读的过程中,我对“系统模型”的理解也得到了极大的深化。书中并没有像许多传统书籍那样,上来就讲解复杂的模型构建方法,而是循序渐进地引导读者思考“什么是系统”、“如何界定一个系统”、“系统与环境之间的关系”等根本性问题。作者强调,一个好的系统模型,不仅仅是数学公式的集合,更是一种对现实世界本质的抽象和概括。他通过对不同类型系统(如线性系统、非线性系统、确定性系统、随机性系统)的细致剖析,以及对各种建模方法(如状态空间表示法、传递函数法、方块图法)的详细介绍,让我认识到,构建一个有效的系统模型,需要深入的洞察力、严谨的逻辑思维和丰富的想象力。我尤其欣赏作者在讲解过程中引入的那些经典的系统案例,这些案例不仅展示了模型的强大应用能力,更激发了我自己去思考如何用模型来解决实际问题。

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