Stability of Time-delay Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Gu, Keqin/ Kharitonov, Vladimir L./ Gu, Kenqin/ Chen, Jie

出品人:

页数:373

译者:

出版时间:2003-6

价格:$ 157.07

装帧:HRD

isbn号码:9780817642129

丛书系列:

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• 时间延迟系统
• 稳定性分析
• 控制理论
• 系统动力学
• 数学建模
• 非线性系统
• 工程应用
• Lyapunov稳定性
• 频域分析
• 自适应控制

深入探索现代控制理论与工程应用：复杂系统动态行为的精确建模、分析与设计 本书聚焦于一类在工程、物理和生物系统中普遍存在的、其动态行为受其过去状态影响的复杂系统，即具有内部状态延迟的系统（Systems with Inherent State Delays）。 它并非专注于时间延迟系统（Time-delay Systems）这一广义领域，而是着重于那些因系统结构本身固有的物理或数学特性，导致其状态演化方程中包含时间延迟项的特定类别系统。 核心内容涵盖： 第一部分：具有内部状态延迟的系统的数学建模与结构解析 (Mathematical Modeling and Structural Analysis of Systems with Inherent State Delays) 本部分为后续分析奠定坚实的理论基础，详细阐述了如何准确地对具有内部延迟的物理和工程系统进行数学描述。 1. 延迟系统的分类与拓扑结构： 系统性地考察不同类型的内部延迟模型，包括但不限于：常微分方程中的延迟项（Delay Differential Equations, DDEs中的纯状态依赖项）、偏微分方程（PDEs）中涉及的对流项或扩散项的时间延迟效应，以及更抽象的泛函微分方程（Functional Differential Equations）框架下的状态映射。重点区分了具有纯纯时间延迟的系统与更复杂的时滞中立型系统（Neutral Delay Systems）。 2. 结构化建模方法的探讨： 介绍如何从底层物理原理（如电路中的寄生电容充放电时间、流体力学中的物质传输时间、化学反应中的中间产物寿命）推导出具有内部延迟的动力学方程。强调系统结构与延迟参数之间的内在联系，并引入先进的张量分析和图论方法来描述高维系统中延迟连接的拓扑结构。 3. 状态空间表示的挑战与重构： 传统状态空间法在处理时间延迟时面临状态函数依赖的困难。本书提出了一系列先进的状态空间重构技术，旨在将具有内部延迟的泛函方程转化为有限维或半无限维的描述形式，便于应用现代控制理论工具。这包括了基于近似展开（如Padé近似、Chebyshev逼近）的有限维化方法，以及更精确的无限维模型（如使用Hilbert空间上的半群理论）的构建。 第二部分：内在延迟系统的稳定性理论与判据 (Stability Theory and Criteria for Systems with Inherent Delays) 稳定性是分析任何动态系统的基石。本部分深入研究了由于内部延迟引入的稳定性特性，并提出了适用于这类系统的精确判据。 1. 稳定性概念的扩展与精确化： 系统性地回顾和发展了李雅普诺夫稳定性（Lyapunov Stability）、渐近稳定（Asymptotic Stability）、指数稳定性（Exponential Stability）在具有内部延迟系统中的定义。特别关注了系统在不同范数下的稳定性边界，如$H_2$范数和$H_infty$范数下的性能稳定性。 2. 稳定性分析的频率域方法： 基于特征方程的分析，重点讨论了延迟对特征根分布的影响。引入了超越方程（Transcendental Equations）的分析技术，如利用频率响应分析（Nyquist准则的推广）来判断稳定性边界。详细探讨了时滞对系统零度特性（Zeros）的影响，这对于评估系统反馈回路的鲁棒性至关重要。 3. 时域稳定性判据的构建： 发展了适用于具有内部延迟系统的李雅普诺夫-Krasovskii泛函方法。这包括设计具有特定结构（如包含延迟项积分项）的泛函，通过求解或估计Lyapunov方程（或其推广形式）的解来确定系统的全局稳定性。讨论了如何利用线性矩阵不等式（LMI）框架来求解具有内部状态依赖项的二次型稳定性条件。 4. 不稳定性的检测与界限： 系统分析了内部延迟如何导致系统行为的恶化，例如周期解（Hopf分支）的产生、颤振（Chattering）现象以及系统解的爆炸性增长。提出了检测系统“临界延迟”的数值方法，即系统稳定性开始丧失的最小延迟值。 第三部分：控制器设计与性能优化 (Controller Design and Performance Optimization) 在充分理解系统内在特性和稳定性边界的基础上，本部分转向如何设计控制器以确保系统的期望性能。 1. 基于状态反馈的稳定化设计： 针对具有内部状态反馈的系统，设计状态反馈增益矩阵。重点在于如何处理状态反馈中包含延迟项的情况，例如采用基于预测控制（Model Predictive Control, MPC）的框架，即使在延迟未知或不确定的情况下也能保证系统的稳定性。引入了状态观测器的设计，以估计系统中无法直接测量的延迟状态。 2. 鲁棒控制策略的实现： 考虑到实际工程中参数不确定性和延迟本身的不确定性，本书详细论述了鲁棒控制器的设计。利用$H_infty$控制理论，设计控制器以最小化外部干扰对系统性能的影响，同时保证系统在内部延迟存在时的稳定性裕度。讨论了基于不确定线性矩阵不等式（Robust LMI）的控制器综合方法。 3. 优化控制与能耗最小化： 应用最优控制理论（如LQR/LQG），研究在存在内部延迟的约束下，如何最小化性能指标（如控制能耗、跟踪误差平方和）。分析了延迟对最优控制解的影响，并提出了补偿延迟影响的优化算法。 4. 结构化控制与解耦设计： 针对具有复杂内部延迟耦合结构的多变量系统，设计结构化的控制器（如解耦控制器、极点配置方法），以实现对系统各通道的独立性能目标，同时克服延迟带来的反馈耦合困难。 第四部分：实际工程案例分析 (Case Studies in Practical Engineering Applications) 本书最后一部分通过具体的工程实例，展示了理论方法的应用价值和局限性。 1. 电气与电力系统中的延迟建模： 分析高速电力电子变换器中，由于传感器采集、脉冲宽度调制（PWM）生成和执行器响应导致的内部延迟对系统暂态稳定性的影响，并应用本书的理论进行鲁棒稳定控制设计。 2. 生物工程中的代谢网络延迟： 探讨细胞内基因调控网络或代谢路径中，由于蛋白质合成和酶促反应时间导致的内在延迟如何影响整个网络的振荡行为和稳态，并应用非线性控制方法进行干预。 3. 航空航天中的结构-控制耦合延迟： 研究柔性结构（如柔性机翼）与主动控制系统之间的相互作用，其中结构的振动模式依赖于其自身的历史状态，分析这种结构内在延迟对飞行控制系统带宽和裕度的限制。 本书特色： 本书严格区分了“时间延迟系统”（Time-delay Systems, TDS，通常指具有外部纯纯时间延迟的系统，如通信延迟）与“具有内部状态延迟的系统”（Systems with Inherent State Delays, SISD）。它专注于后者，即延迟是系统动态方程结构本身固有的、难以消除的特性，这使得分析方法和控制策略更具针对性。内容严谨，推导详实，适合高年级本科生、研究生、科研人员以及从事复杂系统建模与控制的工程师作为深入学习和参考的专业著作。

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关于那本探讨现代城市规划与社会隔离的社会学专著，我的感受是复杂且深刻的。作者采用了地理信息系统（GIS）分析与深度访谈相结合的研究方法，极具开创性。书中通过对北美几个典型“飞地式”社区的案例研究，清晰地揭示了基础设施、公共资源分配以及交通网络设计是如何无形中固化阶层差异的。最让我触动的是其中关于“通勤时间鸿沟”的分析，作者用数据图表无可辩驳地展示了低收入群体为了维持生计所付出的时间成本，如何直接挤压了他们的教育和社交机会。这本书的结构非常清晰，从理论基础到实证分析，再到政策建议，层层递进，逻辑严密。唯一的缺点可能在于，由于案例大多集中于西方发达国家，对于发展中国家的城市化进程，其直接指导意义稍显不足，但其提出的分析框架和批判性思维方式，对任何关注城市公平性的读者来说，都具有极高的启发价值。

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我最近读了一本关于古典文学的书，名字叫《失落的挽歌》，作者的文笔实在是太精妙了。这本书主要探讨了古希腊悲剧中英雄人物的宿命感和他们与命运抗争的徒劳。作者没有直接给出结论，而是通过对荷马史诗和索福克勒斯戏剧的细致解读，构建了一个宏大而又充满悲剧色彩的哲学框架。尤其令我印象深刻的是他对阿喀琉斯和俄狄浦斯人物形象的深入剖析，那种面对不可抗力时的挣扎与无奈，读来让人心神俱震。书中的语言风格非常古典、厚重，时不时引用一些晦涩难懂的古希腊原文，对于初次接触这个领域的读者来说，可能需要查阅不少资料，但正是这种严谨和深度，让这本书充满了学术的魅力。书中还穿插了大量关于当时社会背景和宗教观念的论述，使得对人物行为动机的理解更加立体和深刻。可以说，这本书不仅仅是一本文学评论，更像是一次穿越回古代精神世界的精神洗礼，让人对“人”和“命运”这两个永恒的主题有了全新的思考。

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前阵子我翻阅了一本探讨后现代艺术理论中“解构”与“重构”关系的美学论集，书名叫《镜面裂痕》。这本书的写作手法本身就充满了后现代的实验性，句子结构常常是破碎的、非线性的，充满了各种跨界的隐喻和典故，从德里达到福柯，再到当代网络迷因文化，信手拈来，让人感觉思维在不同知识领域间高速跳跃。它没有试图提供任何确定的美学标准，反而鼓励读者在作品面前保持一种永恒的质疑和不安。书中的配图更是大胆，许多都是模糊的、经过数字扭曲的艺术作品扫描件，加强了那种“原作的消逝”的主题。坦白说，这本书读起来非常“累”，不是因为内容晦涩，而是因为你需要不断地跟上作者那种近乎狂躁的思维节奏，时刻准备好对既有的认知发起挑战。它更适合那些热衷于哲学思辨和先锋艺术理论的专业人士，对于想轻松了解艺术史脉络的读者来说，可能更像是一场认知上的过山车之旅。

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我最近尝试阅读了一本非常小众的关于文艺复兴时期佛罗伦萨城邦政治结构的著作，书名是《红袍下的权力游戏》。这本书的价值在于其极其扎实的史料功底，作者似乎把档案馆里所有能找到的家族账簿、私人信函和市政记录都翻了个底朝天。它没有采用宏大的叙事视角，而是聚焦于美第奇家族崛起过程中那些细枝末节的商业操作和人际网络构建。比如，书中花了整整一个章节来分析某笔丝绸贸易的利润分配如何影响了某个议员的投票倾向，这种微观视角的切入，使得整个历史场景栩栩如生，充满了烟火气。这本书的语言风格非常学术化，充满了大量的意大利语专有名词和拉丁文引文，对于想要深入研究那个特定历史断面的学者来说，是不可多得的宝藏。不过，对于普通历史爱好者来说，阅读门槛确实很高，需要不断地在正文和密集的脚注之间来回跳转，阅读体验略显破碎，但其学术贡献毋庸置疑。

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说实话，我对那本《宇宙深处的秘密》这本书的期待值本来挺高的，毕竟封面设计得非常炫酷，主打“颠覆性物理学理论”。结果看完之后，感觉有点言过其实了。全书大部分篇幅都在回顾已被广泛接受的粒子物理标准模型，花了大量的篇幅去解释那些我们中学物理课本里就接触过的基本概念，比如夸克、轻子、玻色子等等，行文流畅，易于理解，适合完全没有基础的读者作为入门读物。然而，当涉及到那些“颠覆性”的部分时，作者的论证显得非常单薄和跳跃，很多地方像是直接抛出了一个结论，却缺乏严谨的数学推导或者实验数据的支撑，读起来更像是科幻小说而不是严肃的科普著作。我尤其不满的是，书中在最后几章试图将量子力学与意识的产生强行关联，这部分内容简直是灾难性的，逻辑链条断裂得太厉害，读完让人感觉知识点很零散，没有形成一个有机的整体，更像是一个对前沿科学概念的华而不实的罗列。

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