模糊-神经网络控制原理与工程应用

模糊-神经网络控制原理与工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:哈尔滨工业大学出版社
作者:张吉孔
出品人:
页数:224 页
译者:
出版时间:2004年06月
价格:20.0
装帧:平装
isbn号码:9787560320397
丛书系列:
图书标签:
  • 模糊控制
  • 神经网络
  • 智能控制
  • 自适应控制
  • 优化算法
  • 系统建模
  • 工程应用
  • 控制理论
  • 非线性系统
  • 机器学习
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具体描述

《模糊神经网络控制原理与工程应用》为哈尔滨工业大学出版社出版发行。

《智能系统中的先进控制策略:从传统到现代的范式演进》 本书聚焦于当代工程领域中,为复杂、非线性或不确定系统设计和实现高效、鲁棒控制算法的前沿研究与工程实践。它系统地梳理了控制理论从经典PID到现代智能控制方法的演进脉络,深入探讨了如何利用先进的数学工具和计算智能,解决现实世界中那些依赖传统方法难以驾驭的难题。 --- 第一部分:控制理论的基石与挑战(约 400 字) 本书首先回顾了控制科学的理论基础,从经典的拉普拉斯变换、传递函数模型、状态空间表示法,到频域分析(如奈奎斯特和伯德图)在系统稳定性判据中的核心作用。这部分内容旨在为读者打下坚实的数学基础,理解线性时不变(LTI)系统在理想条件下的行为特性。 然而,现实世界的工程系统往往表现出高度的非线性和时变性。本书紧接着探讨了传统线性控制方法在面对这些挑战时的局限性:例如,在强耦合系统中的过度保守性、对模型精确度的高度依赖,以及在外部扰动或参数漂移面前鲁棒性不足的问题。我们将详细分析几种常见的非线性现象,如饱和、死区、摩擦等,并介绍诸如滑模控制(SMC)和基于Lyapunov函数的稳定性分析等应对这些问题的初步现代技术。 核心议题: 如何在系统模型不完全已知或在线变化的环境下,设计出既能保证高性能跟踪,又能维持绝对稳定性的控制律?本书将此视为通往高级控制策略的逻辑起点。 第二部分:基于模型的优化与先进线性化技术(约 350 字) 为了超越传统反馈的局限,本部分深入研究了基于系统精确模型的先进设计方法。重点关注于模型预测控制(MPC),这是当前工业界应用最广泛的优化控制技术之一。 我们将详细剖析 MPC 的核心机制:在线求解一个有限时域内的优化问题,以最小化一个性能指标函数(代价函数),同时满足系统动态约束和输入约束。书中不仅涵盖了基础的线性 MPC(LMPC),还将重点介绍非线性 MPC (NMPC) 的理论框架,包括其求解器的选择(如序列二次规划 SQP)以及在实时计算中的挑战与优化技巧。 此外,针对那些难以建立精确全局模型的复杂系统,本书介绍了几种有效的局部线性化和自适应线性化方法,这些技术为在复杂工作点附近应用线性技术提供了桥梁,是实现平稳过渡控制的关键手段。 第三部分:现代鲁棒控制与不确定性处理(约 400 字) 当系统参数的不确定性(模型误差、传感器噪声)成为主要障碍时,鲁棒控制理论提供了数学上严谨的解决方案。本部分集中讨论 $mathbf{H}_{infty}$ 控制和鲁棒 $mathbf{H}_{infty}$ 性能设计。 我们将解释如何将控制设计问题转化为矩阵不等式(LMI)问题,从而找到一个可以在所有允许的模型扰动范围内保证系统稳定性和性能指标的控制增益。书中会详细解析奇异值在频率响应加权函数中的作用,以及如何利用这些加权函数精确地塑造系统对不同频率扰动的敏感度。 紧随其后的是自适应控制的深入探讨。本书区分了间接自适应和直接自适应,重点解析了基于参数估计的自适应律(如基于梯度下降或卡尔曼滤波的估计器)的设计,以及如何保证在自适应过程中系统的渐近稳定性和逃逸性(Ensuring Persistence of Excitation)。 第四部分:面向工程实践的计算智能辅助(约 350 字) 在工程实践中,许多系统(如机器人、生物过程或复杂的流体力学系统)的动态模型过于复杂、未知或根本无法用解析方式获得。本部分转向利用计算智能来弥补建模的不足,实现“模型无关”或“弱模型”的控制策略。 我们将探讨强化学习(RL)在控制领域的应用,特别是深度Q网络(DQN)和近端策略优化(PPO)等先进算法如何通过与环境的交互,学习出最优的决策策略,而无需预先输入精确的物理模型。书中会特别强调 RL 在离散事件系统和高维状态空间控制中的优势与局限性,以及如何通过引入安全约束(如利用效用函数或安全屏障函数)来确保训练过程中的系统安全。 此外,本书还将介绍如何将演化算法(如遗传算法和粒子群优化)用于复杂控制器的参数离线优化和在线调优,尤其是在多目标优化和非凸寻优问题中的应用。 --- 目标读者: 本书面向控制工程、自动化、航空航天、机器人技术、过程控制等领域的本科高年级学生、研究生以及从事先进控制系统研发的工程师和科研人员。读者应具备线性系统理论和基础的微积分、线性代数知识。 本书的价值在于,它不仅提供了理论的深度,更注重将理论转化为可实施的工程解决方案,是连接抽象控制理论与复杂工业应用之间的关键桥梁。

作者简介

目录信息

第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 经典控制理论
1.1.2 现代控制理论
1.1.3 人工智能控制理论
1.2 模糊-神经网络控制基本概念
1.2.1 模糊系统
1.2.2 模糊控制
1.2.3 神经网络
1.3 模糊控制数学本质研究述评
1.3.1 模糊控制系统的非线性逼近能力
1.3.2 模糊控制器的数学本质
1.3.3 模糊控制器的解析结构
1.4 模糊逻辑推理方法研究述评
1.5 模糊-神经网络控制研究与应用述评
1.5.1 基于基本参数调整的自适应模糊控制器
1.5.2 基于模型参考的自适应模糊控制器
1.5.3 基于智能算法的自适应模糊控制器
1.5.4 大滞后过程自适应模糊控制器
1.5.5 神经网络控制模型
第2章 动态系统数学模型
2.1 引言
2.2 数学模型与动态系统
2.2.1 数学模型
2.2.2 线性和非线性系统
2.2.3 非线性系统的线性化
2.3 微分方程
2.3.1 微分方程表达式
2.3.2 微分方程的解及其特性分析
2.4 传递函数
2.4.1 传递函数
2.4.2 传递函数的方块图表示
2.4.3 闭环系统的传递函数
2.4.4 串并联系统的传递函数
2.5 状态空间模型
2.5.1 状态向量与状态空间
2.5.2 状态空间表达式
2.5.3 状态空间模型的求解
2.6 数学模型的变换
2.6.1 微分方程变换为状态空间模型
2.6.2 状态空间模型变换为传递函数
第3章 模糊控制的数学基础
3.1 引言
3.2 模糊集合与隶属函数
3,2.1 经典集合与特征函数
3.2.2 模糊集合与隶属函数
3.2.3 模糊集合运算
3.2.4 实数域上的模糊分布
3.3 模糊关系与模糊矩阵
3.3.1 普通关系
3.3.2 模糊关系
3.3.3 模糊矩阵
3.4 模糊逻辑与模糊推理
3.4.1 模糊命题
3.4.2 模糊逻辑
3.4.3 模糊蕴涵关系
3.4.4 模糊关系的合成
3.4.5 模糊推理
3.4.6 模糊推理的性质
第4章 基本模糊控制器设计与仿真
4.1 引言
4.2 模糊控制器基本结构
4.2.1 模糊控制规则
4,2.2 隶属函数
4.2.3 反模糊化
4.3 实测量模糊化方法
4.3.1 单点模糊集法
4.3.2 就近取整法
4.3.3 隶属度线性插值法
4.3.4 单值隶属度法
4.3.5 模糊向量真值修正法
4.4 模糊控制基本推理方法
4.4.1 模糊关系合成法
4.4.2 特征展开近似推理法
4.4.3 真值流推理法
4.4.4 作用模糊子集推理法
4.4.5 不同推理方法推理效果分析
……
第5章 自适应模糊控制器设计与仿真
第6章 神经网络模型辨识基本原理
第7章 时滞系统神经网络多步预测模糊控制方法
第8章 单片机模糊控制器硬件系统设计方法
第9章 单片机模糊控制器软件系统设计方法
第10章 暖通空调系统模糊控制仿真与试验
第11章 粮食干燥过程模糊-神经网络控制仿真与工程应用
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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阅读这本书的过程,就像是一场思维的盛宴,作者以其深厚的学术功底和卓越的表达能力,将复杂的模糊神经网络控制原理,化繁为简,深入浅出。我尤其喜欢他对“模糊逻辑”的引入,没有直接给出枯燥的定义,而是从人类的日常经验出发,探讨了“模糊性”在认知和决策过程中的普遍存在。他用生动的比喻,比如“天气预报中的‘晴’和‘多云’”,来解释模糊集合的特点,让我能够直观地理解“隶属度”的概念,以及它如何反映事物的不确定性和模糊性。书中的“模糊规则”部分,更是让我大开眼界。作者详细讲解了如何构建模糊规则库,以及这些规则如何模拟人类专家的决策过程。他通过一个具体的例子,比如“自动驾驶汽车的加速和制动控制”,展示了如何将模糊规则转化为精密的控制指令,从而实现平滑而高效的驾驶体验。我尤其被书中关于“模糊神经网络的结构和学习算法”的章节所吸引。作者不仅清晰地阐述了模糊神经网络的组成部分,如输入层、模糊化层、规则层、去模糊化层和输出层,还详细介绍了各种学习算法,例如基于梯度下降的BP算法以及更先进的自适应学习算法。这些内容不仅有助于我理解模糊神经网络的工作原理,更让我看到了如何通过学习来优化控制性能。这本书不仅仅是理论知识的传授,更是对工程实践的深刻洞察。书中丰富的工程应用案例,从工业自动化到医疗诊断,都为我展示了模糊神经网络控制的巨大潜力。我真的觉得,读完这本书,自己仿佛拥有了一把开启智能控制大门的钥匙。

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这本书给我带来的最大感受,是它彻底颠覆了我之前对“控制”的刻板印象。我原以为控制理论只是枯燥的数学公式和微分方程,但这本书让我看到了“智能”的另一种可能性。作者对于“模糊系统”的阐述,并没有局限于狭义的数学框架,而是将其视为一种能够模拟人类直觉和经验的全新方法论。他详细介绍了“模糊化”和“去模糊化”这两个核心过程,并用生动有趣的例子说明了它们在实际应用中的重要性。例如,在描述一个人的“温度感受”时,我们很难用精确的数字来界定,是“冷”还是“热”,更多的是一种主观的感受。作者正是通过模糊逻辑,将这种模糊的感受转化为可计算的量,从而实现对复杂系统的精确控制。我尤其欣赏书中对于“模糊规则库”的构建和优化部分的讲解,作者不仅介绍了多种构建方法,还深入探讨了如何根据实际需求调整和优化规则,以达到最佳的控制效果。他对于“模糊推理机”的工作原理的解释,也十分清晰,让我能够理解模糊系统是如何根据输入的模糊信息进行逻辑推理,并最终输出控制指令的。书中的工程应用案例也十分丰富,从家电的智能化,到工业生产的自动化,都展现了模糊神经网络控制的广泛应用前景。我尤其对其中关于“自适应模糊神经网络”的介绍感到兴奋,这种能够根据环境变化自主调整自身参数的系统,无疑是未来智能控制的发展方向。整本书的语言风格,既有科学的严谨,又不失人文的温度,让我觉得阅读过程非常愉快,仿佛在与一位经验丰富的工程师进行一场深入的交流,受益匪浅。

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这本书给我最大的启发,在于它让我重新审视了“控制”的本质,以及“智能”的多种可能性。作者以其深厚的学术造诣和卓越的讲解能力,将复杂的模糊神经网络控制原理,以一种极其生动和易于理解的方式呈现出来。他没有止步于数学公式的堆砌,而是深入探讨了模糊逻辑如何模拟人类的思维方式,以及如何处理现实世界中的不确定性和模糊性。我尤其欣赏书中关于“模糊化”和“去模糊化”过程的讲解,作者通过各种形象的比喻和贴切的案例,让我能够直观地理解这两个关键步骤的重要性。例如,在描述一个人的“疲劳程度”时,我们很难用精确的数值来衡量,更多的是一种主观的感受。作者正是通过模糊逻辑,将这种模糊的感受转化为可计算的量,从而实现对复杂系统的精确控制。我非常关注书中关于“模糊规则库”的构建和优化部分的讲解。作者详细介绍了多种构建方法,并深入探讨了如何根据实际需求调整和优化规则,以达到最佳的控制效果。他对于“模糊推理机”的工作原理的解释,也十分清晰,让我能够理解模糊系统是如何根据输入的模糊信息进行逻辑推理,并最终输出控制指令的。这本书的内容,不仅让我对模糊神经网络控制有了系统性的认识,更激发了我对这一领域深入探索的渴望,我仿佛看到了一个由模糊神经网络驱动的,更加智能、更加人性化的未来世界。

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我一直对人工智能领域中的“智能”二字感到好奇,究竟是什么让机器能够像人一样思考和决策?这本书则给了我一个非常深刻的解答,它不仅仅是关于控制理论的教科书,更是一次关于“智能”本质的探索。作者在开篇就点明了传统控制方法在处理复杂非线性系统时的局限性,这让我立刻产生了共鸣。在实际生活中,很多系统都存在着难以用精确数学模型描述的特性,而模糊神经网络的出现,恰恰弥补了这一空白。我特别欣赏作者在介绍“神经网络”部分时,并没有直接抛出复杂的算法,而是从生物神经元的结构和功能入手,循序渐进地阐述了人工神经网络的工作原理。他对于“权值”和“激活函数”的讲解,生动形象,让我能够清晰地理解信息是如何在网络中传递和处理的。而当他将模糊逻辑与神经网络结合起来时,我才真正领略到其强大的威力。书中对于“模糊神经网络的结构组成”的介绍,清晰地勾勒出了整个系统的框架,让我对如何构建一个模糊神经网络有了初步的认识。我尤其关注的是“学习算法”部分,作者详细介绍了不同类型的学习算法,并对它们的优缺点进行了比较分析,这对于读者选择合适的算法解决实际问题至关重要。书中的案例分析也十分详实,他不仅列出了具体的控制任务,还提供了详细的算法实现步骤和仿真结果,让我能够将理论知识转化为实践技能。读这本书的过程,就像是在解构一个复杂的智能系统,作者层层剥茧,让我对模糊神经网络控制的原理和应用有了全面而深刻的理解,仿佛自己也变成了一个能够操控智能机器的“魔术师”。

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这本书给我带来的最大的触动,是它让我看到了“智能”的另一种可能性,一种更接近于人类直觉和经验的方式。作者并没有急于抛出复杂的数学公式,而是从“模糊性”这一人类认知的基础出发,循序渐进地构建起模糊神经网络的理论体系。他对于“模糊集合”的阐述,让我明白了“模糊”并非是“错误”,而是一种更具包容性和灵活性的描述方式。他用生动形象的比喻,比如“交通信号灯的颜色”和“人的情绪状态”,来解释隶属函数的概念,让我能够直观地理解,为什么模糊逻辑在处理那些难以精确量化的现实问题时,能够取得如此优异的效果。我尤其欣赏书中关于“模糊推理”的章节,作者详细讲解了如何将专家的知识和经验转化为模糊规则,以及模糊推理机如何根据这些规则进行推理,并输出控制指令。他通过一个经典的“电梯控制”案例,生动地展示了模糊神经网络如何通过复杂的规则和推理,实现高效、平滑的电梯运行。我非常关注书中关于“神经网络的学习和优化”的章节。作者不仅介绍了BP算法等经典学习方法,还深入探讨了自适应模糊神经网络等更先进的技术,让我对如何训练和优化模糊神经网络有了清晰的认识。这本书的内容,不仅是理论上的严谨,更是对工程实践的深刻洞察,为我开启了智能控制的新视野,让我对接下来的学习和研究充满了期待。

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这本书给我最大的启示,是它让我看到了“智能”的另一种表达方式。传统控制理论往往依赖于精确的数学模型,但现实世界中的许多系统,其复杂性和不确定性是难以用精确模型来描述的。作者正是抓住了这一核心问题,引入了模糊神经网络这一强大的工具。他对于“模糊集”的定义和运算的讲解,让我对“模糊”有了全新的认识,它并非是“缺乏”或“错误”,而是一种更符合人类直觉的描述方式。我特别喜欢他对“隶属函数”的阐述,通过“温度”和“速度”等日常概念,生动地展示了隶属函数如何将连续的输入映射到模糊集合,并赋予其不同的隶属度。这让我能够直观地理解,为什么模糊系统能够处理那些难以用精确数学模型描述的问题。书中关于“模糊推理”的章节,更是让我对智能决策过程有了更深的理解。作者详细讲解了如何构建模糊规则库,以及模糊推理机如何根据这些规则进行推理,并输出控制指令。他通过一个经典的“倒车入库”案例,清晰地展示了模糊神经网络如何在复杂环境中做出最优决策。我尤其对书中关于“神经网络的学习和优化”的讲解感到兴奋。作者不仅介绍了BP算法等经典学习方法,还深入探讨了自适应模糊神经网络等更先进的技术。这些内容不仅让我掌握了构建和优化模糊神经网络的技能,更让我看到了未来智能控制的发展方向。这本书的内容,不仅是理论上的严谨,更是对工程实践的深刻洞察,为我开启了智能控制的新视野。

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第一次翻开这本书,就被它那充满科技感的封面设计所吸引。而阅读内容更是让我惊喜不断,作者将深奥的模糊神经网络控制原理,以一种极其易于理解的方式呈现出来。他对于“模糊集合理论”的讲解,深入浅出,让我明白了“模糊”并非是“错误”或“不确定”,而是一种更接近人类思维的表达方式。他通过大量的图例和实例,生动地展示了隶属函数的概念,以及如何通过它来描述和量化那些难以精确定义的现实事物。例如,在描述“红灯”时,我们不能简单地说它是“停止”的信号,而是存在一个“停止”程度的渐变,从“非常停止”到“稍微停止”。作者正是通过模糊逻辑,将这种渐变的特性引入到控制系统中,从而实现更平滑、更自然的控制。我尤其欣赏书中关于“模糊推理”的章节,作者详细介绍了基于模糊规则的推理过程,以及如何将这些模糊规则转化为可执行的控制策略。他对于“羊群效应”等经典模糊控制案例的剖析,更是让我茅塞顿开,明白了为何模糊控制在处理复杂非线性系统时能够取得如此优异的性能。书中对于“人工神经网络”的介绍,也同样精彩,作者从生物神经元的工作原理出发,循序渐进地构建了人工神经网络的模型,并详细阐述了其学习和优化的过程。当他将模糊逻辑与神经网络相结合,构建出强大的模糊神经网络时,我仿佛看到了一个全新的智能控制时代即将来临。这本书的内容,不仅让我对模糊神经网络控制有了系统性的认识,更激发了我对这一领域深入探索的渴望。

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这本书的封面设计就带着一种独特的哲学意味,深邃的蓝色背景上,若隐若现的神经网络结构仿佛在诉说着宇宙的奥秘。我刚翻开第一页,就被作者严谨却又充满激情的文字所吸引。他对模糊逻辑的阐述,不仅仅是公式和定理的堆砌,更像是打开了一扇通往全新认知世界的门。他将原本晦涩难懂的数学概念,用生动形象的比喻和贴切的案例一一解读,让我这个初学者也能感受到其中的美妙。尤其是关于“隶属函数”的讨论,作者没有止步于其数学定义,而是深入剖析了它在模拟人类思维和决策过程中的重要作用。他提到,模糊逻辑的魅力在于其能够捕捉和处理现实世界中存在的“不确定性”和“模糊性”,这与我们日常生活中许多难以量化的情境不谋而合。比如,在评估一个人的“情绪”时,我们很难用精确的数值来界定,是“高兴”还是“不高兴”,更多的是一种程度上的区分。作者巧妙地将这种模糊的概念转化为可计算的模型,并通过大量图示辅助说明,使得读者在理解概念的同时,也能直观地感受到其应用潜力。他对于“模糊集合”与“精确集合”的对比,让我对“模糊”这一概念有了更深刻的理解,原来“模糊”并非是“错误”或“缺失”,而是一种更贴近自然、更富有弹性的表达方式。书中的例子也十分贴切,从简单的家电控制,到复杂的工业自动化,都展现了模糊神经网络控制的强大能力。我尤其对其中关于“模糊推理”的章节印象深刻,作者将“如果-那么”规则的构建过程描绘得淋漓尽致,让我仿佛置身于一个智慧的工厂,看着机器根据模糊的指令有条不紊地工作。整本书的行文风格流畅自然,仿佛一位经验丰富的导师在循循善诱,既有学术的严谨,又不失人文的关怀,让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。

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这本书给我最大的收获,是它让我看到了“智能”的另一种可能性,一种更贴近人类直觉和经验的方式。作者并没有直接给出枯燥的数学公式,而是从“模糊性”这一人类认知的基础出发,循序渐进地构建起模糊神经网络的理论体系。他对于“模糊集合”的阐述,让我明白了“模糊”并非是“错误”,而是一种更具包容性和灵活性的描述方式。他用生动形象的比喻,比如“交通信号灯的颜色”和“人的情绪状态”,来解释隶属函数的概念,让我能够直观地理解,为什么模糊逻辑在处理那些难以精确量化的现实问题时,能够取得如此优异的效果。我尤其欣赏书中关于“模糊推理”的章节,作者详细讲解了如何将专家的知识和经验转化为模糊规则,以及模糊推理机如何根据这些规则进行推理,并输出控制指令。他通过一个经典的“电梯控制”案例,生动地展示了模糊神经网络如何通过复杂的规则和推理,实现高效、平滑的电梯运行。我非常关注书中关于“神经网络的学习和优化”的章节。作者不仅介绍了BP算法等经典学习方法,还深入探讨了自适应模糊神经网络等更先进的技术,让我对如何训练和优化模糊神经网络有了清晰的认识。这本书的内容,不仅是理论上的严谨,更是对工程实践的深刻洞察,为我开启了智能控制的新视野,让我对接下来的学习和研究充满了期待,仿佛已经看到了自己能够驾驭这项技术,解决实际问题的美好未来。

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这本书给我最直观的感受,是它将抽象的理论变得生动而富有实践性。作者以一种非常自然的方式,引导我一步步走进了模糊神经网络控制的世界。他首先从“模糊逻辑”的哲学层面入手,探讨了人类认识世界的方式,以及模糊性在日常生活中的普遍存在。他用浅显易懂的语言,解释了“模糊集合”和“隶属函数”的概念,让我能够直观地理解,为什么模糊控制在处理那些难以精确描述的系统时,能够发挥出巨大的优势。我尤其欣赏书中关于“模糊规则”的构建和应用。作者详细介绍了如何将专家的经验转化为模糊规则,并解释了模糊推理机如何通过这些规则来进行逻辑判断和决策。他通过一个实际的例子,比如“空调的温度控制”,生动地展示了模糊规则如何模拟人类的直觉,实现更加舒适和节能的控制。我非常关注书中关于“人工神经网络”的部分。作者不仅介绍了神经网络的基本结构和工作原理,还详细阐述了如何将模糊逻辑与神经网络相结合,构建出强大的模糊神经网络。他对于“学习算法”的讲解,更是让我对如何训练和优化模糊神经网络有了清晰的认识。书中丰富的工程应用案例,从机器人控制到生物医学工程,都为我展示了模糊神经网络控制的广泛应用前景。读完这本书,我感觉自己仿佛掌握了一项强大的技能,能够用更智能、更灵活的方式来解决现实世界中的各种控制问题。

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