系统辨识新论

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出版者:
作者:丁锋
出品人:
页数:439
译者:
出版时间:2013-1
价格:98.00元
装帧:
isbn号码:9787030359247
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
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具体描述

《系统辨识新论》内容包括基本的最小二乘辨识方法、辅助模型辨识方法、多新息(multi—innovation)辨识方法、递阶(hiel—archical)辨识方法、耦合辨识方法等。对一些典型辨识方法,《系统辨识新论》深入地分析了算法的机理性质,包括参数估计误差及其收敛性能等,揭示了辨识算法一些比较深层的性质和特征,这对推动系统辨识的发展与应用有着重要的科学意义。

《现代控制理论基础》 本书旨在系统地介绍现代控制理论的核心概念、基本原理和关键方法。内容涵盖了从经典控制理论向现代控制理论的演进,重点阐述了状态空间表示法及其在系统分析和设计中的优势。 第一部分:系统建模与状态空间表示 本部分深入探讨了如何对动态系统进行数学建模。首先回顾了经典的传递函数模型,并强调其在分析线性时不变(LTI)系统方面的局限性。随后,详细介绍了状态空间表示法的基本框架,包括状态变量的选择、状态方程和输出方程的建立。我们将探讨如何将物理系统(如机械系统、电路系统、热力学系统等)转化为状态空间模型,并介绍不同类型系统的建模方法,例如拉普拉斯变换法、微分方程法以及利用物理定律直接构建模型。此外,还会讨论连续时间和离散时间系统的状态空间表示,以及它们之间的相互转换。 第二部分:线性时不变系统的时域分析 本部分着重于在时域内对LTI系统进行分析。我们将详细讲解零输入响应和零状态响应的概念,并分析它们如何共同决定系统的整体行为。通过状态转移矩阵,我们将揭示系统状态随时间演变的规律。本书将深入介绍系统的稳定性分析,包括李雅普诺夫稳定性理论的核心思想,以及如何通过计算Lyapunov方程来判断系统的稳定性。此外,还将讨论系统的可控性与可观测性,这是现代控制理论设计的基石。我们将阐述可控性和可观测性的定义、判断准则(如Grammian矩阵判据),以及它们在系统设计中的重要意义。 第三部分:线性二次型最优控制 本部分聚焦于如何设计能够使某一性能指标最优的控制器。我们将详细介绍二次型性能指标函数,并解释其在权衡系统响应速度、控制能量消耗等方面的作用。基于最优控制理论,我们将推导出LQR(线性二次型调节器)的设计方法,包括代数Riccati方程的求解。我们将分析LQR控制器如何通过状态反馈来镇定系统并达到最优性能。此外,还会讨论有限时间最优控制和无限时间最优控制的区别与联系,以及在不同应用场景下最优控制器的选择和设计考虑。 第四部分:状态观测器设计 对于许多实际系统,并非所有的状态变量都能直接测量。本部分将介绍状态观测器的概念及其在估计系统未测量状态变量方面的作用。我们将详细讲解Luenberger观测器的设计原理,包括观测器增益的选择和观测器方程的建立。本书将分析观测器收敛速度对系统性能的影响,并探讨如何根据系统特性和观测器性能要求来设计最优的观测器增益。此外,还将介绍扩展卡尔曼滤波器(EKF)等更高级的状态估计方法,以及它们在非线性系统和包含噪声干扰情况下的应用。 第五部分:状态反馈控制与系统性能提升 本部分将状态反馈控制的设计方法与系统性能的提升相结合。我们将深入探讨状态反馈极点配置的原理,即如何通过调整状态反馈增益矩阵,将系统的闭环极点配置到期望的位置,从而达到期望的系统响应速度和稳定性。本书将介绍不同的极点配置算法,并分析它们在实际应用中的优缺点。此外,还将讨论一些鲁棒控制和自适应控制的初步概念,为读者进一步深入学习提供指导。 第六部分:反馈控制器的实现与应用 最后一部分将关注反馈控制器的实现细节和实际应用。我们将讨论数字控制器设计中的采样周期选择、离散化方法以及量化误差的影响。此外,还将结合实际工程案例,例如飞行器姿态控制、机器人轨迹跟踪、过程控制等,说明现代控制理论在各领域的具体应用。通过这些案例,读者可以更直观地理解所学理论知识的价值和应用前景。 本书力求通过清晰的逻辑结构、严谨的数学推导和丰富的图示,帮助读者建立对现代控制理论的系统性认识。每一章节的结尾都附带了相关的习题,旨在巩固所学知识,提高解决实际问题的能力。本书适合高等院校自动化、电气工程、航空航天、机械工程等专业的本科生和研究生阅读,也可作为相关领域工程师的参考书。

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用户评价

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这本书给我带来的不仅仅是知识的增长,更重要的是思维方式的转变。《系统辨识新论》以一种非常系统化的方式,梳理了系统辨识的各个方面,并在此基础上,提出了一些新的见解。作者在讲解“辨识误差分析”时,并没有止步于计算误差的大小,而是深入分析了误差的来源,例如模型误差、测量误差、以及参数估计误差,并提出了相应的处理方法。他对“误差的统计特性”的深入研究,让我对辨识结果的可靠性有了更准确的评估。我特别欣赏作者在介绍“参数估计不确定性”时所展现出的严谨性。他不仅仅是给出了参数估计值,更是给出了参数估计的置信区间,这使得我对模型的理解更加全面和深刻。他强调了“不确定性量化”的重要性,这对于我们在决策过程中规避风险具有重要的意义。书中的“在线辨识与自适应控制的结合”章节,更是让我看到了系统辨识在实现智能控制方面的巨大潜力。它让我认识到,系统辨识不仅仅是理论研究,更是能够驱动实际应用的强大技术。这本书让我对系统辨识这个领域产生了更加浓厚的兴趣,并激励我不断深入探索。

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我一直对人工智能和控制理论交叉的领域充满好奇,而《系统辨识新论》恰好满足了我的这种探索欲。这本书的书名本身就带有一种前瞻性,预示着它将为我们揭示系统辨识领域的新思路和新方法。在阅读初期,我就被作者对于辨识理论基本概念的清晰阐述所吸引。他没有回避那些看似晦涩难懂的数学推导,而是以一种非常直观的方式,将抽象的概念具象化。比如,在解释最小二乘法这一经典方法时,作者并没有仅仅给出公式,而是通过类比,将辨识过程比作“找到最适合数据的模型参数”,这让我一下子就理解了其核心思想。更让我惊喜的是,书中对于现代统计学和机器学习在系统辨识中的应用也进行了深入探讨。作者对于如何利用大数据、如何处理高维数据,以及如何构建更加鲁棒的辨识模型,都提出了独到的见解。尤其是在讨论非线性系统辨识部分,我感到非常受益。过去,我总觉得非线性系统是系统辨识的“难点”,但这本书通过介绍一些创新的算法,例如基于神经网络的辨识方法,为我们打开了一扇新的大门。它让我看到了系统辨识在应对日益复杂的现实世界问题时,所展现出的巨大潜力和广阔前景。整本书读下来,我感觉自己不仅是获取了知识,更是在提升自己的认知能力,学会如何更深刻地理解和把握事物发展的内在规律。

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作为一名从事过程控制多年的工程师,我一直深感理论与实践之间存在着一道鸿沟。《系统辨识新论》这本书,在我看来,正是架设在这道鸿沟之上的一座坚实的桥梁。作者在书中并没有停留在理论层面的探讨,而是将大量的笔墨倾注于如何将系统辨识的理论应用于实际工程问题。他对不同辨识方法的优劣势分析,以及在具体应用场景下的适用性评估,都充满了实践经验的智慧。我特别欣赏他关于“辨识数据的质量决定了辨识结果的上限”这一观点。这让我反思了在过去的实践中,我们往往过于关注算法本身,而忽视了数据采集的规范性和预处理的重要性。书中提供的许多数据预处理技巧,例如滤波、去噪、以及对异常值的处理方法,都显得尤为实用。此外,作者对于模型验证和模型评估的详细阐述,也给我留下了深刻的印象。他强调了仅仅依靠统计指标来评估模型是远远不够的,还需要结合实际的工程经验和对系统物理特性的理解。这种“理论指导实践,实践检验理论”的辩证思想,贯穿了整本书。读完这本书,我感觉自己对以往遇到的许多工程问题有了更清晰的认识,也找到了解决问题的新思路和新方法。它不仅是一本技术书籍,更是一本能够提升工程素养的宝典。

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《系统辨识新论》不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,在我学习和研究的道路上给予了重要的指导。作者在阐述辨识过程中各个环节时,都充满了细致的讲解和深入的分析。我对于“实验设计”这一章印象尤为深刻。作者强调了在进行系统辨识之前,充分的实验设计是多么的关键。他详细介绍了如何选择激励信号、如何控制采样频率、以及如何避免潜在的干扰因素,这些都是保证辨识结果准确性的基础。他提出的“多激励信号设计”的理念,更是让我看到了在保证辨识效果的同时,如何提高辨识的效率。书中的“模型降阶”部分,也给我留下了深刻的印象。在很多实际应用中,我们并不需要一个非常复杂的模型,而是需要一个能够满足应用需求的、简化的模型。作者介绍的各种模型降阶技术,为我们提供了一种有效的解决方案。他强调了模型降阶并不是简单地丢弃信息,而是在保留关键动态特性的同时,尽可能地简化模型。这种对工程实践需求的深刻理解,贯穿了整本书。它让我意识到,优秀的系统辨识不仅仅是理论的推导,更是实践经验的总结和升华。

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初次翻开《系统辨识新论》,我的脑海里浮现的是一个经验丰富的学者,在漫长的科研道路上,将枯燥的数学公式与生动的工程实践相结合,提炼出的精华。这本书绝非那种简单罗列算法、堆砌公式的教辅读物,它更像是一次深入的学术对话,作者以一种令人信服的逻辑,逐步引导读者走向系统辨识的深层世界。当我阅读到关于模型结构选择的章节时,我仿佛看到作者本人在实验室里,面对着复杂的实验数据,是如何审慎地权衡模型的复杂度与辨识度的。他没有直接抛出“最优”的解决方案,而是通过对不同模型类别的分析,阐述了选择模型时需要考量的关键因素,例如数据的信噪比、系统的时变性、以及最终的应用目标。这种循序渐进的讲解方式,让我这个初学者也能感受到其中的严谨与智慧,也让我更加期待接下来将要探索的更多奥秘。书中的案例分析更是让我印象深刻,它们并非凭空捏造,而是源自真实的工程问题,例如航空发动机的动态特性辨识,或是生物医学信号的处理。作者通过对这些案例的细致剖析,展现了系统辨识理论在解决实际问题中的强大威力,也让我对这个领域产生了前所未有的浓厚兴趣。它不仅仅是理论的堆砌,更是思维的训练,教会我如何用系统化的方法去理解和分析复杂系统,这对于我未来的学习和工作都将产生深远的影响。

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对于我这样一名对前沿科技充满热情的读者,《系统辨识新论》提供了一个绝佳的视角来审视系统辨识领域的最新进展。作者在书中对于“机器学习与系统辨识的融合”的探讨,正是当下最热门的研究方向之一。他不仅仅简单地罗列了各种融合方法,而是深入分析了这些方法的原理、优缺点,以及它们在实际应用中所面临的挑战。他对如何利用深度学习来构建更强大的辨识模型,以及如何将强化学习应用于自适应辨识系统,都提出了非常具有洞察力的观点。我特别欣赏作者在讨论“高维系统辨识”时所展现出的前瞻性。随着数据维度越来越高,传统的辨识方法往往会面临“维度灾难”的问题。作者通过介绍一些降维技术和稀疏辨识方法,为我们提供了一种解决这一难题的思路。他强调了在处理高维数据时,不仅仅要关注算法本身,更要关注数据的内在结构和物理意义。这种从多维度思考问题的能力,是我从这本书中获得的宝贵财富。它让我看到了系统辨识在解决复杂、大规模问题时所展现出的巨大潜力和广阔前景。

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读完《系统辨识新论》,我最大的感受就是“豁然开朗”。在我眼中,系统辨识曾经是一个充满数学公式的学科,但这本书让我看到了它背后所蕴含的深刻的哲学思想和严谨的科学逻辑。作者在阐述辨识基本原理时,并没有拘泥于简单的数学表述,而是通过生动的比喻和形象的描述,将复杂的概念变得通俗易懂。例如,在解释“模型结构辨识”时,他将这个过程比作“为不同类型的物体寻找最合适的描述方式”,让我立刻领会了其中的精髓。书中关于“鲁棒辨识”的章节,更是让我深有体会。在实际工程中,我们常常面临着各种不确定因素,例如传感器故障、通信延迟、甚至模型本身的近似性。作者通过介绍各种鲁棒辨识方法,为我们提供了一套应对这些不确定性的有效武器。他不仅讲解了算法本身,更重要的是阐述了这些算法背后的思想,即如何在不确定性中找到确定性,如何在噪声和干扰中提取有用的信息。这种深度的思考,让我对系统辨识的理解上升到了一个新的高度。它不仅仅是教会我如何“做”辨识,更是教会我如何“思考”辨识。

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这本书的章节安排非常合理,每一章都像是一个精心设计的“知识点”,循序渐进地将读者引入系统辨识的殿堂。《系统辨识新论》在内容上,更是充分展现了作者深厚的学术功底和丰富的实践经验。我在阅读“模型验证”部分时,被作者对于验证方法的全面性和深入性所打动。他不仅仅列举了常见的验证方法,例如均方误差、信息准则等,更是深入探讨了这些方法在不同场景下的适用性,以及如何避免常见的验证误区。他强调了“模型验证不是终点,而是起点”,这意味着在辨识出模型之后,还需要对其进行持续的评估和改进,以确保其在实际应用中的有效性。书中的“系统辨识在信号处理中的应用”章节,更是让我眼前一亮。它打破了我过去对于系统辨识只应用于控制领域的刻板印象,让我看到了它在信号滤波、特征提取、以及模式识别等领域的巨大潜力。作者通过具体的案例分析,展示了如何利用系统辨识技术来解决实际的信号处理问题,这让我深受启发。这本书不仅拓宽了我的知识面,更重要的是,它激发了我对系统辨识应用前景的无限遐想。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象,简洁而富有力量,仿佛预示着其内容的深度与广度。《系统辨识新论》在内容上,绝对没有辜负这第一眼的期待。作者以一种极为宏观的视角,审视了整个系统辨识的学科体系,并在此基础上,提出了许多独到的创新观点。我在阅读“在线辨识”章节时,被作者对于实时性要求的深刻理解所折服。他不仅仅是介绍了各种在线辨识算法,更是深入分析了这些算法在实际应用中所面临的挑战,例如计算量的限制、数据丢失的可能性、以及系统状态的实时更新等。他提出的解决方案,往往是兼顾了理论的严谨性和工程的实用性。此外,书中对于“自适应辨识”的探讨,也让我茅塞顿开。我过去一直觉得,一旦模型辨识完成,就很难适应系统的变化。但作者通过介绍自适应辨识算法,让我看到了系统辨识的动态性和生命力。它不仅仅是“静态”的参数估计,更可以是对系统行为的“动态”跟踪和调整。这种对系统“生命周期”的理解,让我对系统辨识的应用范围有了更广阔的认知。这本书不仅仅是一次知识的获取,更是一次思维的重塑,让我能够以一种更加辩证和动态的视角去审视和理解各种系统。

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从研究生的角度来看,《系统辨识新论》是一本极具启发性的学术著作。它不仅仅是一本教材,更像是一份深入的学术研究报告,展现了作者在系统辨识领域深耕多年的思考结晶。他对系统辨识理论的梳理,从经典的方法到前沿的算法,都进行了详尽而深入的介绍。我尤其欣赏作者在处理复杂数学公式时的严谨态度,以及他如何将复杂的数学概念转化为易于理解的逻辑。在解释随机过程及其在系统辨识中的作用时,作者并没有满足于简单的定义,而是通过对不同噪声模型的分析,阐述了噪声对辨识结果的影响,以及如何通过有效的建模来降低这种影响。这种对细节的关注,让我感受到了作者对科学研究的极致追求。书中对于“模型不确定性”的讨论,也给我留下了深刻的印象。作者强调了在实际辨识过程中,模型参数往往是不确定的,因此需要对模型的不确定性进行量化和管理。他介绍的贝叶斯方法和蒙特卡罗模拟等技术,为我们提供了处理模型不确定性的有力工具。这对于我撰写毕业论文,进行严谨的学术研究,具有非常重要的指导意义。这本书让我看到了学术研究的魅力,也更加坚定了我在系统辨识领域继续深入探索的决心。

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