金属材料与热处理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国劳动

作者:本社

出品人:

页数:124

译者:

出版时间:2007-7

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787504563163

丛书系列:

图书标签:

• 金属材料
• 热处理
• 材料科学
• 金属工程
• 机械工程
• 材料工艺
• 热力学
• 金属加工
• 材料性能
• 工业技术

复杂系统动力学与控制工程：从理论基石到前沿应用 本书导览： 本书是一部面向高年级本科生、研究生及专业工程技术人员的综合性教材与参考手册，旨在系统地阐述复杂系统的动力学建模、分析、控制设计与实际工程应用。它超越了传统线性系统理论的范畴，深入探讨了非线性、时变、不确定性以及多尺度耦合等复杂系统所固有的挑战性特征。全书内容严谨、逻辑清晰，理论深度与工程实用性并重，力求为读者构建一个全面而深入的复杂系统思维框架。 第一部分：复杂系统动力学基础与建模 本部分是理解后续控制理论与设计的基础。我们首先界定“复杂系统”的内涵，强调其涌现性、反馈回路、时间延迟和结构鲁棒性等关键特征。 第一章：系统描述与状态空间重构 本章回顾了经典动力学系统的描述方法，随后引入描述复杂系统所必需的数学工具。重点讨论了连续时间与离散时间系统的状态空间表示法。对于高维系统，我们将介绍降阶建模技术，如平衡截断法（Balanced Truncation）和多重尺度分析（Multiple Time-Scale Analysis），确保模型在保持关键动态特性的同时，具备可处理的复杂度。我们将详细阐述如何处理工程实践中常见的时滞系统（Time-Delay Systems），包括延迟微分方程（DDEs）的稳定性分析入门。 第二章：非线性动力学分析 复杂系统本质上是高度非线性的。本章集中于非线性动力学的核心概念。首先，系统地梳理了相空间分析（Phase Space Analysis），包括平衡点（Equilibrium Points）的分类和局部稳定性分析（雅可比线性化方法）。接着，深入探讨了非线性系统中的关键现象：极限环（Limit Cycles）、分岔（Bifurcation）现象及其分类（如Hopf分岔、Saddle-Node分岔），并结合具体的工程案例（如自激振荡器、化学反应器）来理解这些现象的物理意义。最后，对李雅普诺夫（Lyapunov）间接法和直接法进行细致阐述，作为非线性系统全局稳定性的主要工具。 第三章：随机性、不确定性与混合系统建模 现代复杂系统，如大规模电网、金融市场或生物网络，必然受到随机扰动和结构不确定性的影响。本章处理这些“硬”模型难以捕获的元素。随机系统部分引入随机微分方程（SDEs），并介绍伊藤积分（Itô Integral）的基本性质及其在噪声驱动系统中的应用。在不确定性方面，我们将探讨集合成员法（Set-Membership Methods）和多面体不确定性模型。此外，我们将关注混合系统（Hybrid Systems）的建模，即系统中包含连续动态和离散事件切换的结构，这在切换模式电源、自动生产线控制中至关重要。 第二部分：复杂系统控制理论与设计 基于前面对复杂系统动力学的精确描述，本部分转向设计鲁棒、高效的控制策略。 第四章：经典反馈控制与鲁棒性基础 本章作为过渡，复习了PID控制的局限性，并引入鲁棒控制的核心思想：如何保证系统在模型不确定性和外部扰动下仍能保持性能。我们将详细讲解灵敏度函数、互补灵敏度函数，以及$H_{infty}$控制的基本目标和设计理念。对于高阶系统，引入了根轨迹分析和波德图在复杂系统稳定性裕度评估中的应用。 第五章：非线性控制设计方法 针对第二章中分析的非线性特性，本章介绍一系列专门的非线性控制技术。重点讲解反馈线性化（Feedback Linearization）的设计流程，包括输入-输出线性化和状态反馈线性化，并讨论其在实际应用中遇到的匹配性问题。随后，深入研究滑模控制（Sliding Mode Control, SMC），阐述其对参数变化和外部扰动的内在鲁棒性，并分析抖振（Chattering）现象及其消除策略（如利用SMC设计中的边界层）。拉普诺夫直接法在控制律设计中的具体应用——构造能量函数或李雅普诺夫函数来保证闭环系统的稳定性——将是本章的重中之重。 第六章：先进优化与自适应控制 对于需要实时优化性能指标的复杂系统（如资源分配、能源管理），优化控制是关键。本章介绍模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）的原理，强调其滚动优化（Receding Horizon）特性，以及在约束处理方面的优势。对于模型参数或系统动态可能随时间变化的系统，本章阐述自适应控制（Adaptive Control）的必要性，包括间接法与直接法，以及基于梯度下降或最小二乘估计的参数辨识与控制律更新机制。 第七章：网络化与分布式控制 在现代工程中，控制系统往往是分布式的，通过通信网络连接。本章关注网络化控制系统（Networked Control Systems, NCSs）的特殊挑战，如通信延迟、丢包和带宽限制。我们将介绍基于事件驱动（Event-Triggered）和基于时间驱动的控制设计范式。重点分析分布式控制算法，如一致性（Consensus）算法在多智能体系统中的应用，以及如何利用图论（Graph Theory）来分析分布式控制架构的收敛性和鲁棒性。 第三部分：复杂系统的前沿应用与案例分析 本部分将理论知识应用于具体的、具有挑战性的工程领域，展示复杂系统控制的强大威力。 第八章：大型基础设施与电力系统的控制 深入分析电力系统的动态特性，包括同步发电机的暂态稳定性和低频振荡问题。介绍应用$mathcal{H}_2$/$mathcal{H}_{infty}$最优控制设计用于提高电网的阻尼和鲁棒性。重点探讨柔性交流输电系统（FACTS）的先进控制策略，以及并网型逆变器（Grid-Connected Inverters）的同步与控制技术，以应对大规模可再生能源并入带来的系统复杂性。 第九章：航空航天与自主导航系统 针对高超声速飞行器、无人机群（UAV Swarms）等系统，探讨其高度非线性和强耦合的特点。介绍基于观测器的设计，如扩展卡尔曼滤波器（EKF）和无迹卡尔曼滤波器（UKF）在状态估计中的应用。针对多无人机编队控制，将结合一致性理论和基于势场的避障策略，实现鲁棒的协同导航。 第十章：智能与认知控制 本章展望复杂系统控制的未来趋势。探讨如何将机器学习工具，特别是强化学习（Reinforcement Learning, RL），集成到控制设计流程中。分析RL在求解高维、高约束优化问题上的潜力，以及如何结合传统的稳定性理论来保证RL驱动系统的安全性和可解释性。最后，讨论面向安全关键应用的认知控制系统架构。 总结与展望： 本书的最终目标是培养读者运用数学工具对现实世界中复杂的、动态变化的系统进行建模、分析和有效控制的能力。它为读者提供了从理论到实践的完整路线图，是理解和驾驭未来复杂工程系统的必备参考。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了哑光处理，触感温润，那种略带颗粒感的纸张质地，让人联想到精密加工后的金属表面，很有质感。封面的主色调是深沉的藏青色，搭配烫金的字体，显得既专业又不失典雅。我尤其欣赏排版上的细节处理，页边距拿捏得恰到好处，即使是长时间阅读也不会感到压抑。内页的纸张选择了高磅数的米白色道林纸，有效减少了反光，阅读起来眼睛非常舒服。而且，书本的装订非常牢固，即使频繁翻阅查找特定章节，书脊也不会出现松动或裂痕，这对于一本需要经常参考的专业书籍来说至关重要。书中穿插的一些示意图和表格，线条清晰、对比度高，即便是复杂的微观结构图也能够一目了然。这种对细节的极致追求，体现了出版方对知识载体的尊重，拿在手上沉甸甸的，感觉就像握着一份厚重的知识财富，光是翻阅的过程就成为了一种享受，远超我对于一般教材的预期。

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从实用性的角度来衡量，这本书的工具属性非常强大，可以说是一本随时可以放在工作台边的“案头宝典”。书中汇集了大量的工程数据和标准参考值，这些数据并非简单地堆砌，而是经过了精心的分类和索引。我发现，书后附带的附录部分简直是“金矿”，里面详细列举了不同合金体系在各种冷却速率下的组织转变曲线，以及常见缺陷的成因分析与对应修复方案。特别是关于“缺陷控制”的那一节，它不仅指出了问题，还提供了多维度、可操作的解决路径，对于一线工程师来说，具备极高的参考价值。我曾尝试用书中的图表来对比我们近期生产批次中出现的一点点性能偏差，结果发现书中的模型预测与实际情况高度吻合，这极大地增强了我对书中内容的信任度。它不仅仅是理论学习的书，更是解决实际工程难题的利器。

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这本书的作者对材料科学的理解显然是融会贯通、炉火纯青的。我尤其赞赏其对材料“跨尺度”现象的把握能力。书中对宏观力学性能的讨论，总是能够追溯到微观的晶界行为、原子尺度的键合能变化，再到介观尺度的析出相形貌演化，这种层层递进的分析视角，构建了一个极其完整的认知闭环。他仿佛能站在上帝视角，俯瞰材料从熔炼到最终服役的全生命周期。在描述相变动力学时，作者没有局限于传统的菲希尔模型，而是引入了更现代的相场模拟思想进行辅助解读，这让读者能更直观地“看到”原子如何重新排列以达到更稳定的结构。这种深厚的学术功底和广阔的视野，使得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的大师在耳边进行的深度辅导，让人在感叹其博学的同时，也清晰地感受到了知识背后的巨大能量和深远影响。

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初次接触这套资料时，最让我印象深刻的是其内容的深度与广度，它仿佛为我打开了一个全新的冶金世界的大门。书中的理论阐述非常严谨，逻辑链条环环相扣，从基础的晶体结构演变，到复杂的相图分析，每一步的推导都基于坚实的物理化学原理，没有丝毫的含糊其辞。我特别留意了其中关于“位错运动与强化机制”那一章，作者不仅详细描述了各种强化理论的数学模型，还结合了实际工业生产中的案例进行佐证，使得抽象的力学概念立刻具象化了。阅读时，我感觉自己不再是单纯地在记忆公式，而是在真正理解材料在受力、受热作用下内部世界发生的深刻变化。对于那些涉及高温合金和特种材料的章节，作者更是引入了最新的研究成果，这保证了内容的前沿性，避免了传统教材的滞后性。这本书的价值在于，它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个完整的、可以进行批判性思考的知识体系框架。

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这本书的语言风格非常独特，它没有采用那种干巴巴的、纯粹的学术腔调，而是巧妙地在严谨的专业术语中融入了一种叙事性的节奏感。在介绍一些历史上的重要发现时，作者采用了类似“追溯源头”的笔法，像是讲述一个科学侦探的故事，将复杂的实验背景和先驱者的智慧娓娓道来。这极大地提升了阅读的趣味性，特别是在阅读一些较为枯燥的规范标准解读部分时，这种叙事性也起到了很好的缓冲作用。例如，在解释某一热处理工艺的参数选择时，作者会先描述在特定应用场景下遇到的难题，再引出该工艺如何巧妙地解决了这些难题，让读者能清晰地感知到“为什么”要这样做，而非仅仅“怎么做”。这种以问题为导向的讲解方式，极大地激发了我主动探索和验证的欲望，让学习过程变得主动而非被动接受。

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