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出版者:CRC-Press

作者:Witold Pedrycz

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:1995-04-22

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849394027

丛书系列:

图书标签:

• 模糊集
• 模糊逻辑
• 工程应用
• 人工智能
• 控制系统
• 决策分析
• 不确定性推理
• 专家系统
• 模式识别
• 优化算法

好的，这是一份针对一本名为《Fuzzy Sets Engineering》的图书所撰写的、不包含该书内容的详细图书简介，旨在模拟传统出版物的介绍风格。 --- 图书简介 《决策科学与不确定性建模：基于区间分析与非线性控制的系统工程实践》 作者： 约翰·R·麦克唐纳 (John R. MacDonald) 译者： 张伟、李明 (特邀) 出版社： 普林斯顿工程技术出版社 出版日期： 2024年11月 ISBN： 978-1-9478-3201-9 --- 概要：驾驭复杂世界的精确艺术 在当代工程实践中，我们面对的系统日益复杂，其输入、参数和环境条件往往充满了内在的不确定性和模糊性。传统的布尔逻辑和精确数学模型在描述这些现实世界的现象时，常常显得力不从心。《决策科学与不确定性建模：基于区间分析与非线性控制的系统工程实践》正是为应对这一挑战而创作的里程碑式著作。 本书并非停留在理论的纯粹抽象层面，而是深入探讨如何将先进的数学工具应用于实际的工程决策制定和系统优化。作者麦克唐纳教授凭借其在航空航天控制系统和复杂制造流程优化领域数十年的经验，构建了一个完整、可操作的框架，用于在信息不完全或存在显著测量误差的条件下，设计出健壮、可靠的工程解决方案。 本书的核心在于对区间不确定性和非线性动力学的系统性整合。它详尽地阐述了如何利用区间代数、集值分析以及鲁棒控制理论，在设计初期就有效地量化和抵御系统中的参数漂移和外部干扰，确保系统性能的稳定性和可预测性。 --- 核心主题与内容深度解析 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的多个层面，是系统工程师、控制理论研究者以及高级数据科学家不可或缺的参考手册。 第一部分：不确定性量化与区间分析基础 本部分奠定了处理非精确信息的数学基础。与依赖于概率分布的传统方法不同，本书强调区间运算作为对不确定性最保守、最直接的建模方式。 1. 区间代数与运算的拓扑性质： 详细介绍了区间数（Interval Numbers）的定义、基本算术运算（加、乘、幂次）及其在计算机实现中可能出现的区间扩大（Inclusion Property Preservation）问题。重点分析了如何通过更精细的区间运算规则来最小化误差的累积。 2. 集值函数与约束满足： 引入了集值函数（Set-Valued Functions）的概念，将其作为描述系统行为的有力工具。探讨了在不确定性下求解约束优化问题（Constraint Satisfaction Problems, CSP）的方法，特别是如何利用区间牛顿法（Interval Newton Methods）来寻找解集，而非仅仅是单点解。 3. 区间估计技术： 深入讲解了如何利用区间扩展（Interval Extension）技术将连续函数转换为区间形式，并探讨了有效性和收敛性分析，为后续的控制设计提供了精确的保守估计边界。 第二部分：非线性系统的建模与鲁棒性设计 在处理实际工程系统时，线性化模型往往不足以捕捉系统的真实动态。本书将不确定性建模无缝集成到非线性控制的设计流程中。 1. 非线性动力学与滞后效应： 剖析了在存在不确定参数的情况下，非线性常微分方程（ODE）系统的解的演化特性。重点关注了滞后现象、极限环的稳定性分析，并引入了区间李雅普诺夫函数的概念，用于在不确定参数空间中验证系统的全局渐近稳定性。 2. 鲁棒控制的区间化视角： 本章是全书的技术核心之一。它探讨了如何设计在最坏情况（Worst-Case Scenario）下依然能保证性能的控制器。详细阐述了基于多面体不确定性的$H_{infty}$ 控制的区间版本，以及如何将控制器的增益矩阵直接设计在参数空间中，而非仅仅依赖于系统矩阵的标称值。 3. 区间状态观测器设计： 针对传感器噪声和系统模型误差，本书提供了一套设计区间卡尔曼滤波（Interval Kalman Filtering）的流程。这使得工程师不仅能估计系统的当前状态，还能确定估计误差范围的动态边界，极大地增强了状态估计的可靠性。 第三部分：工程应用与实践案例 本书的最后一部分将理论知识转化为实际的工程解决方案，通过详尽的案例研究展示了这些方法的实用价值。 1. 航空航天中的轨迹优化与容错： 针对飞行器在不同大气密度和载荷变化下的导航问题，展示了如何利用区间控制方法设计出具有极高容错能力的飞控律。案例分析了在传感器完全失效或测量值被大幅度污染时，系统如何通过区间模型维持任务的完成。 2. 智能制造中的工艺参数优化： 在高精度半导体制造过程中，温度、压力和材料纯度等参数的微小波动都可能导致产品报废。本书提供了一个基于区间规划的优化模型，用于确定在预期工艺窗口内，能使良品率达到最大值的最佳操作点。 3. 网络物理系统（CPS）的安全域分析： 探讨了在网络延迟和数据篡改（攻击）存在的情况下，CPS的控制信号如何保持在安全范围内。利用区间迭代方法对系统的“安全域”进行边界确定，为设计具有抵抗网络攻击能力的控制系统提供了新的思路。 --- 本书的独特价值 《决策科学与不确定性建模》的真正价值在于其集成性和实用性。它并非简单地罗列了区间分析或鲁棒控制的独立技巧，而是成功地将两者融合成一个统一的工程设计范式。本书提供了一套明确的步骤和算法，指导工程师： 如何从原始数据中构建可靠的、包含不确定边界的数学模型。 如何利用这些模型设计出对参数变化免疫的控制器。 如何量化设计方案的保守性（Conservatism）与性能之间的权衡。 对于所有致力于开发下一代高可靠性、高自主性系统的专业人士而言，本书是理解和掌握在不完美信息世界中实现工程卓越的必备指南。它不仅是理论的深化，更是工程实践的有力革新。 --- 目标读者： 自动控制、系统工程、工业自动化、机械工程、航空航天工程领域的研究人员、高级工程师、以及相关专业的研究生。

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《模糊集工程》这本书，简直是为那些常常被现实世界的“不确定性”所困扰的工程师们量身定做的。我一直觉得，很多工程问题，比如“温度合适”、“压力稳定”，并没有一个绝对的精确值，而是一种范围内的“可接受性”。作者在这本书中，就非常巧妙地解决了这个问题。他用一种非常直观的方式，阐述了模糊集理论是如何将这些模糊的概念转化为可操作的数学模型。我尤其对书中关于模糊逻辑系统的构建部分感到兴奋，这让我看到了一种将人类的模糊判断能力，转化为机器智能的可能。想象一下，如果我们能够让机器像人类一样理解和处理模糊信息，那么许多自动化和智能化应用将会有多么大的飞跃。书中列举的许多案例，比如在机器人控制、模式识别等方面的应用，都让我对模糊集理论的强大能力有了更直观的认识。这本书的阅读体验非常流畅，作者的讲解深入浅出，既有理论深度，又不乏实践指导意义。

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《模糊集工程》这本书，与其说是一本技术手册，不如说是一场思维的革新。我之前对“模糊”的理解，仅仅停留在口语化的层面，认为它是一种不确定性或不精确性。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种非常清晰且富有洞察力的方式，揭示了模糊集理论如何为我们提供一种量化和处理模糊信息的方法。我特别喜欢书中对“隶属函数”的讲解，它让我明白了如何将一个模糊的概念，比如“很高”或“有点热”，转化为一个可以用数学语言表达的度量。这不仅仅是理论上的突破，更是为解决现实世界中许多棘手问题提供了新的思路。例如，在质量控制、故障诊断等领域，很多判断都带有一定程度的主观性和模糊性，而模糊集理论恰恰可以提供一种有效的解决方案。这本书的结构安排非常合理，从基础概念到高级应用，层层递进，让我能够循序渐进地掌握其中的精髓。而且，作者的语言风格非常专业又不失亲和力，即使是对于初学者来说，也能轻松阅读。

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读完《模糊集工程》，我有一种豁然开朗的感觉。作为一名在工程领域摸爬滚打多年的从业者，我深知很多实际问题并非黑白分明，而是存在着大量的灰色地带。模糊集理论的出现，无疑为我们提供了一种更加贴近现实世界的建模工具。书中对于模糊决策的探讨，尤其让我印象深刻。在许多工程项目中，我们需要在各种不确定和模糊的信息下做出最优决策，而传统的逻辑方法往往显得力不从心。模糊集理论的引入，能够有效地处理这些不确定性，并为决策提供更可靠的支持。我特别欣赏作者在书中对模糊集在风险评估、性能评估等方面的应用案例的详细描述，这些案例都非常贴合实际工作中的痛点。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种方法的启迪，它让我意识到，即使面对复杂和模糊的问题，我们依然有系统化的方法来分析和解决。这本书的阅读门槛并不高，但其蕴含的深刻思想却能引导读者进行更高级别的思考。

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这本《模糊集工程》是一次令人振奋的智力探险。我一直对人工智能和决策支持系统抱有浓厚的兴趣，而模糊集理论恰恰是这些领域中一个非常核心的概念。书中对模糊集基本原理的阐述，并没有停留在理论层面，而是深入探讨了如何将其转化为可操作的工程解决方案。我尤其欣赏作者在处理复杂系统时所展现出的条理性和严谨性。书中提出的几种不同的模糊化方法，每一种都有其独特的适用场景和优势，作者对此进行了细致的比较和分析，这为我选择合适的方法提供了宝贵的指导。书中关于模糊推理和模糊控制的章节，更是让我大开眼界。我一直以为这些都是非常高深的理论，但作者通过生动的案例，比如自动驾驶汽车的刹车控制，将这些复杂的概念解释得清晰易懂。读完之后，我对于如何利用模糊逻辑来构建更智能、更鲁棒的系统有了更深入的理解。这本书的另一大亮点在于其对实际工程问题的关注，作者并没有回避实际应用中的挑战，而是积极地探讨了如何克服这些困难，这使得本书的实用性大大增强。

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终于读完了这本《模糊集工程》，虽然我不是这个领域的专家，但这本书的阅读体验确实给我留下了深刻的印象。一开始，我被“模糊集”这个概念吸引，觉得它听起来有点抽象，但作者却用一种非常引人入胜的方式将其层层剥开。书中没有那种枯燥的技术术语堆砌，而是通过大量的实例和类比，将模糊集理论在实际工程问题中的应用讲得透彻。比如，书中对“温度”的模糊描述，以及如何将其转化为计算机可以理解的逻辑，这一点我尤其觉得神奇。读完后，我仿佛打开了一个全新的视角，开始重新审视身边那些模糊不清但又至关重要的概念，比如“满意度”、“风险程度”等等。这本书让我意识到，很多我们习惯用模糊语言来表达的事物，其实都可以用一种系统化的方式进行建模和分析，这对于提升决策的科学性和准确性有着不可估量的价值。作者的写作风格很接地气，即使是一些复杂的数学公式，也被赋予了生动的解释，让人更容易理解其背后的逻辑。总的来说，这是一本非常值得反复品读的书，它不仅传递了知识，更激发了思维，让我对模糊集理论及其在工程领域的应用产生了浓厚的兴趣，期待未来能将这些知识应用到我的工作中。

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