半线性分布参数系统的精确能控性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:高等教育出版社

作者:张旭著

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-01-01

价格:10.6

装帧:

isbn号码:9787040129533

丛书系列:

图书标签:

• 半线性系统
• 分布参数系统
• 精确能控性
• 控制理论
• 偏微分方程
• 系统辨识
• 数学控制
• 稳定性分析
• 优化控制
• 函数空间

图书简介：现代控制理论中的先进方法与应用 书名：现代控制理论中的先进方法与应用 内容提要： 本书旨在全面深入地探讨现代控制理论中的前沿进展与关键技术，特别是那些在经典控制理论框架下难以有效处理的复杂系统问题。全书结构清晰，内容覆盖面广，从基础理论的深化到具体工程应用中的挑战性课题，均提供了详尽的分析与解决方案。本书不仅面向研究生和科研人员，也适合希望扩展知识边界的工程师。 第一部分：系统建模与分析的深化 第1章：非线性系统的建模与辨识 本章聚焦于如何精确描述和理解高度依赖于当前状态或输入的非线性系统。我们将探讨如何从物理机理出发建立微分-代数方程组（DAE）模型，以及如何利用实验数据通过回归分析、神经网络辨识等方法获取高保真度的非线性模型。特别地，本章深入分析了奇异摄动模型、多时间尺度系统的建模技巧，以及在状态空间中如何处理摩擦力、饱和效应和死区等常见的工程非线性。 第2章：复杂网络化系统的拓扑分析与稳定性 随着大规模分布式系统的普及，网络化控制系统成为研究热点。本章从图论和矩阵理论的角度，详细分析了系统的网络拓扑结构对系统整体性能的影响。内容包括拉普拉斯矩阵的性质、一致性问题（Consensus）、信息传播的速率分析，以及在存在通信延迟和丢包情况下的分布式稳定性判据。本章将大量引入基于Lyapunov泛函和矩阵不等式（BMI）的方法来评估网络化系统的鲁棒稳定性。 第3章：时滞系统的理论基础与控制设计 时滞现象在许多物理系统中普遍存在，例如远程控制、化工过程等。本章系统回顾了无穷维系统理论在处理时滞问题中的应用。我们讨论了利用点扩散函数（Pade近似）进行有限维逼近的方法，并重点阐述了基于特征值分析（谱分析）的时滞系统稳定性判据，如利用Miyao-Wright定理和Krasovskii泛函。在控制设计方面，本章引入了基于状态空间模型的预测控制（MPC）在时滞系统中的应用，以处理约束问题。 第二部分：先进控制策略的设计与实现 第4章：鲁棒控制理论的再探讨与H_∞控制 本章回归鲁棒控制的核心——如何设计在模型不确定性和外部扰动下依然表现良好的控制器。在回顾经典的$mu$综合理论的基础上，本章将重点介绍$H_{infty}$控制器的设计流程，包括加权函数的选取、求解三角LMI（线性矩阵不等式）以获得最优控制器。我们还探讨了非对称约束下的$H_{infty}$控制设计，以及如何将$H_{infty}$理论与模型降阶技术相结合，以应对高阶系统的复杂性。 第5章：自适应控制与基于学习的控制 针对模型参数未知的系统，自适应控制是必要的工具。本章详细阐述了间接自适应控制和直接自适应控制的结构，重点分析了基于误差学习（Error-Learning）的参数估计算法，如梯度下降法、基于Lyapunov函数的间接自适应律的设计。此外，本章还引入了现代机器学习技术在控制领域的应用，如强化学习（RL）在离线策略优化中的作用，以及基于神经网络的在线参数更新机制。 第6章：最优控制的新视角：随机与非线性MPC 本章将最优控制的思想扩展到更复杂的环境。随机最优控制部分，基于伊藤积分和随机微分方程（SDE），推导了离散时间随机最优控制的Hamilton-Jacobi-Bellman（HJB）方程的有限差分求解方法。在非线性模型预测控制（NMPC）部分，本章强调了如何通过序列二次规划（SQP）或内点法在线求解实时优化问题，并讨论了如何通过引入约束松弛或预测视野调整来保证NMPC的实时可执行性。 第三部分：特殊系统与前沿工程应用 第7章：奇异系统的控制理论 奇异系统（或称代数-微分系统）在描述电网、流体力学等系统中扮演重要角色。本章首先区分了奇异系统的正则性、强连通性等基本概念，并探讨了如何在奇异系统框架下定义和分析可控性、可观测性。本章侧重于如何通过坐标变换或状态反馈将奇异系统转化为标准的卡纳尔（Karcanias）标准型，以便应用标准的经典控制方法。 第8章：智能体协作与多无人系统编队控制 多智能体系统的编队与协同控制是当前机器人技术和航空航天领域的热点。本章探讨了如何基于一致性算法设计分布式控制器，使得多个独立智能体能够实时跟踪预设的几何队形。内容包括虚拟结构法、基于领航-跟随的分布式控制协议，以及在传感器受限和动态干扰下的编队保持技术。 第9章：脉冲控制与混合系统理论 混合系统（Hybrid Systems）结合了连续动态和离散事件切换。本章介绍了如何使用混合逻辑动态（HyDEN）来描述这类系统。重点分析了脉冲控制（Impulsive Control）的设计，即如何在不连续的时间点上施加瞬时修正，以达到快速稳定或状态转移的目的。本章将讨论基于休眠/激活条件的Lyapunov函数在混合系统稳定性分析中的应用。 结论与展望 本书在结构上力求理论的严谨性和工程应用的可操作性相结合，为读者提供了理解和解决现代复杂控制系统问题的强大工具集。未来的研究方向将更多地集中于数据驱动的控制、人工智能与控制的深度融合，以及高维复杂系统的实时优化计算。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的著作，初翻之下，便能感受到其深邃的学术气息与严谨的逻辑构建。作者似乎倾注了毕生的心血，试图在那个充满不确定性和复杂性的领域里，开辟出一条通往“精确”与“可控”的坦途。书中大量的篇幅都聚焦于那些在传统线性系统理论中难以触及的“灰色地带”——即那些既不完全线性，又不像纯粹的非线性那样难以驾驭的系统。我尤其欣赏作者在概念引入阶段的铺陈，它没有急于抛出那些令人望而生畏的数学公式，而是花了大量篇幅来阐释“分布参数”这一核心概念在实际工程中的意义。例如，对于那些涉及到场域演化、扩散过程或者无限自由度的物理现象，如何用有限的工具去描述和预测其未来状态，这本书提供了一个非常精妙的数学框架。尽管某些章节的推导过程对于非专业人士来说略显艰涩，但其所构建的理论体系的自洽性和完备性，无疑为该研究方向树立了一个新的里程碑。它不是一本用来快速获取技巧的手册，而更像是一部需要耐下心来细细品味的学术地图。

评分☆☆☆☆☆

从结构上看，本书的组织结构清晰得令人赞叹。它像一个精密的瑞士钟表，每一个齿轮——每一个章节——都紧密配合，共同驱动着核心目标的实现。开篇对系统建模的讨论奠定了基础，它详尽地解释了为什么需要“半线性”这个概念，即在保持部分动力学结构可解性的同时，引入必要的非线性以更好地拟合现实。随后，章节的推进逻辑性极强，从局部分析过渡到全局反馈设计，再到对干扰和不确定性的鲁棒性分析，层层递进，逻辑闭环。我特别欣赏作者在探讨“精确能控性”时，对时间最优控制问题的处理方式。它不仅仅停留在数学形式的推导，而是引入了成本函数的加权分析，这直接关系到工程中资源消耗的最小化问题。这种将理论发现与实际优化目标紧密挂钩的处理手法，体现了作者深厚的工程素养和对实际问题的深刻洞察力。

评分☆☆☆☆☆

对于寻求前沿理论突破的科研人员来说，这本书无疑是一座宝库。它所探讨的“半线性”特性，恰恰是许多真实物理系统在描述上的一个固有特征——即系统的主导动力学是线性的、可预测的，但某些关键的耦合项或边界条件却表现出显著的非线性。以往的理论往往难以同时兼顾这两方面。而本书的核心突破点似乎在于其对“精确”二字的定义和衡量标准上，这超越了传统控制理论中基于李雅普诺夫或不动点定理的定性结论。书中对状态轨迹的误差界限给出了明确的、依赖于系统参数和输入能量的显式表达式，这一点在对安全性和可靠性要求极高的应用场景中，具有无可替代的价值。阅读本书，就像是获得了一张通往该领域前沿知识的“VIP通行证”，它不仅告诉你“能做到什么”，更详细地展示了“如何做到如此精确”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，坦白讲，是一种挑战与回报并存的过程。它绝不是那种轻松愉快的休闲读物，更像是一场智力的攀登。在涉及到复杂积分方程和变分原理的章节中，我不得不时常停下来，翻阅附录中的背景知识，甚至去查阅一些更基础的泛函分析教材才能勉强跟上作者的思路。然而，一旦那些复杂的数学工具被成功地应用于“半线性分布参数系统”这一特定场景时，那种“豁然开朗”的感觉是无与伦比的。作者在处理非线性项带来的复杂性时，展现了极高的技巧，他没有采用一刀切的线性化处理，而是通过巧妙的正则化技巧和近似方法，将问题有效地分解成了若干个可分析的子问题。这本书的贡献在于，它为那些在应用中遭遇“非线性陷阱”的研究者提供了一套系统化、可操作的理论武器，使得对复杂系统的精确设计不再是遥不可及的梦想。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，它成功地将理论的抽象美学与工程实践的迫切需求进行了深度融合。很多关于“能控性”的研究往往止步于数学上的存在性证明，即“理论上存在一组输入可以达到目标状态”，但这本书显然更进一步，它致力于寻找的是“精确的能控性”——这意味着我们需要知道需要多大的输入、多长的作用时间，以及输入信号的具体形式，才能在误差可控的范围内达成目标。这对于航空航天、化工过程控制乃至生物医学工程等领域具有极其重要的指导意义。我特别关注了其中关于泛函微分方程的讨论，那是真正体现“分布参数”特性的地方。作者巧妙地运用了半群理论和不动点定理，构建了一套判据，使得我们能够从系统自身的特性出发，而不是仅仅依赖于迭代逼近，来判断系统的控制潜力。这种自上而下的设计哲学，使得整本书的论述充满了力量感和说服力。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆