Aufgabensammlung zur Regelungstechnik. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Vieweg Verlagsgesellschaft

作者:Werner Leonhard

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1992-01-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9783528130374

丛书系列:

图书标签:

• Regelungstechnik
• Aufgaben
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• Technische Informatik
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• Hochschulbuch
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信号处理与控制系统设计：高级主题与应用 作者： [此处可填写虚构作者姓名，如：Dr.-Ing. Maximilian Schmidt] 出版社： [此处可填写虚构出版社名称，如：Technische Fachbuchverlag Müller & Söhne] ISBN： [此处可填写虚构ISBN，如：978-3-123456-78-9] --- 内容简介 本书《信号处理与控制系统设计：高级主题与应用》 旨在为控制工程、电子工程以及相关领域的工程师和研究生提供一个深入且全面的高级教程。它聚焦于现代控制理论的前沿进展，并辅以大量实际工程应用案例，力求弥合纯粹数学理论与复杂工业实践之间的鸿沟。本书完全不涉及《Aufgabensammlung zur Regelungstechnik》（控制技术习题集）中的基础或中级控制系统设计方法、经典控制（如根轨迹、波德图、奈奎斯特图）的应用题型，或任何与该习题集直接对应的具体练习和解题思路。相反，本书着重于非线性和先进控制策略，以及在数字化和复杂动态系统中的实施细节。 全书结构严谨，内容涵盖了当前控制工程领域最受关注和最具挑战性的若干核心议题。 第一部分：非线性控制理论的深化 本部分彻底超越了线性化模型所能处理的范围，专注于系统本质的非线性特性。 第一章：李雅普诺夫稳定性理论的现代诠释与应用 本章深入探讨了经典李雅普诺夫理论的局限性，并详细介绍了间接法和直接法的高级拓展。重点分析了如何构造合适的李雅普诺夫函数来证明复杂系统（如高阶耦合系统、欠驱动系统）的全局渐近稳定性。引入了LMI（线性矩阵不等式）在分析非线性系统（通过平移或Sector 变换转化为Lur’e形式）稳定性中的应用，这为更复杂的稳定域估计提供了强大的工具。特别地，本章讨论了输入饱和和不确定性存在下的鲁棒李雅普诺夫稳定性分析。 第二章：滑模控制（SMC）的设计与克服抖振 滑模控制作为一种处理强外部扰动和模型不确定性的有效非线性方法，在本章得到详尽论述。除了标准的二阶滑模设计外，本章重点探讨了高阶滑模（HOSM），特别是极点配置滑模（P-SMC），以实现更快的收敛速度和显著降低高频抖振现象。详细分析了抖振的根源，并介绍了SMC与模糊逻辑、神经网络融合的混合控制结构，用于在保持鲁棒性的同时优化控制性能。针对实际执行器限制，本章还引入了降阶观测器与SMC的结合。 第三章：反馈线性化与微分平价性 本章详细讲解了输入-输出线性化和状态反馈线性化的数学基础，包括可积性条件（Frobenius 定理）和微分平价性的判定。通过复杂的拓扑结构分析，展示了如何将非线性系统转化为线性形式，从而利用成熟的线性控制技术。重点讨论了在系统存在零动态时，如何评估和保证内部稳定性的挑战，并提供了针对模型不完全准确情况下的鲁棒线性化设计指南。 第二部分：先进状态空间与模型预测控制（MPC） 本部分将焦点转向以现代状态空间方法为基础的高性能控制策略，特别关注优化和实时性。 第四章：线性二次型调节器（LQR）的参数化与拓扑 本章不再停留在基础LQR的求解，而是深入研究LQR控制器的拓扑结构、抗饱和设计以及基于LQR的结构化控制器设计。详细分析了代价函数权重矩阵 $Q$ 和 $R$ 的选择如何系统地影响闭环系统的性能指标，如带宽、暂态响应和对扰动的抑制能力。同时，探讨了无限时域LQR与有限时域LQR在计算复杂度和稳态性能上的权衡。 第五章：模型预测控制（MPC）的理论基石与先进算法 MPC是现代工业控制的核心。本章构建了严谨的MPC理论框架，包括滚动时域优化、约束处理和可行性问题。详细分析了有约束的线性MPC（CLMPC）的求解算法，如一次序列二次规划（SQP）和对偶主动集法的工程实现细节。更进一步，本章深入探讨了非线性MPC（NMPC），包括其在保证实时性方面面临的计算挑战，以及如何利用准微分平价（Pseudo-spectral methods）或增量非线性MPC（iNMPC）来提高求解效率。本书特别关注安全关键系统中的鲁棒MPC（RMPC）设计，使用集合成员方法处理不确定性。 第六章：观测器设计与状态估计的高级技术 精确的状态估计是现代控制器的先决条件。本章全面覆盖了卡尔曼滤波（KF）的局限性，并重点介绍了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理强非线性系统时的性能对比和实际应用中的偏差分析。对于不满足高斯噪声假设的系统，本章介绍了粒子滤波（PF）的基本原理及其在工业应用中遇到的维度灾难问题，并提出了一些基于稀疏抽样的实用化策略。 第三部分：鲁棒性、优化与智能控制的交叉领域 本书最后一部分探索了如何将优化理论、不确定性处理和机器学习方法融入控制设计中。 第七章：鲁棒控制理论：H-无穷（H$infty$）控制 本章构建在经典的鲁棒控制框架之上，详尽阐述了$H_{infty}$ 控制器的设计流程，核心围绕加权函数选择和三角不等式转化。通过共轭贝尔曼不等式（Solving Riccati Equations），演示了如何设计出保证闭环系统在特定频率范围内的增益约束的控制器。重点分析了如何将奇异摄动模型与$H_{infty}$方法结合，以分离快慢动态进行控制器设计。 第八章：自适应控制与系统辨识的集成 本章关注控制器的参数在线调整能力。详细介绍了间接自适应控制（基于参数估计）和直接自适应控制（基于误差驱动）的结构。重点分析了基于模型的参考自适应控制（MRAC）的稳定性证明（特别是使用Lyapunov稳定性分析），以及如何有效处理参数漂移和外部干扰对自适应性能的影响。此外，探讨了在线系统辨识算法（如递推最小二乘法 RLS）如何与控制器设计紧密耦合。 第九章：基于强化学习的控制（RL for Control） 作为对未来控制工程的展望，本章介绍了深度强化学习（DRL）在复杂控制任务中的新兴作用。区别于传统基于模型的控制，本章侧重于值函数近似（Value Function Approximation）和策略梯度方法（如A2C, PPO）的控制工程视角。讨论了RL算法在离散事件系统和高维状态空间中的应用潜力，同时也坦诚地指出了其在可解释性、安全保证和样本效率方面对现有工业标准带来的严峻挑战。 --- 本书特色与目标读者 本书的撰写风格侧重于工程严谨性和深度，数学推导清晰，但避免了纯粹的数学证明堆砌，而是将其导向具体的控制系统设计步骤。每章末尾均附有“工程实现要点”总结，强调了理论成果在实际硬件（如FPGA、DSP）上的部署考量，包括计算复杂度、数值稳定性以及对传感器噪声的处理策略。 目标读者： 1. 控制工程、自动化、航空航天、机器人技术等领域的研究生（硕士及博士）。 2. 在研发部门（R&D）从事先进过程控制、伺服驱动或系统集成的高级工程师。 3. 需要深入理解和应用非线性、鲁棒及优化控制算法的专业人士。 本书不适合作为初次接触控制工程的入门教材。 读者应已熟练掌握经典控制理论（如传递函数、反馈稳定性基础）和基础状态空间分析（如可控性、可观测性）。本书内容是建立在坚实基础之上的、面向下一代控制系统挑战的专业指南。

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在我对控制技术进行初步了解的阶段，我遇到的一个普遍问题是，虽然理解了基本的概念，但在实际应用时却常常不知所措。那些抽象的公式和理论，如何在实际的工业设备或工程系统中落地，是我一直在思考和探索的。而《Aufgabensammlung zur Regelungstechnik》这个书名，让我看到了希望。它点明了“Regelungstechnik”（控制技术）的核心，并且强调了“Aufgabensammlung”（习题集）的重要性。我推测，这本书不仅仅是理论的堆砌，更是一本实操手册。我期望它能够通过大量的、富有代表性的习题，将控制理论的各个方面都贯穿其中，例如，可能是关于如何为一个具体的机械系统设计一个PID控制器，或者如何利用状态空间方法来分析一个动力学系统。我希望书中提供的习题能够具有一定的难度，能够挑战我的知识极限，并且附带详细的解题过程和分析，帮助我理解背后的原理，并且能够举一反三，将学到的方法应用到其他类似的场景中。这本书，在我看来，应该是一本能够帮助我从理论走向实践的桥梁。

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当我审视我的技术书架时，我总是在寻找那些能够提供给我“实战经验”的书籍。一本好的技术书，不应该仅仅停留在理论的层面，更应该能够带领我深入到实际的应用场景中去。而《Aufgabensammlung zur Regelungstechnik》这个书名，恰好满足了我的这一需求。《Aufgabensammlung》（习题集）的字样，在我眼中，代表着实践，代表着动手，代表着将知识内化为能力的过程。我设想，这本书可能包含了丰富多样的控制工程问题，从经典的反馈控制回路设计，到更复杂的系统建模与仿真，甚至可能触及到一些高级的控制策略。我希望它能够提供一些具有启发性的题目，引导我去思考如何将理论应用于解决实际的工程问题，并且附带详细的解答和深入的分析，让我能够理解其中的巧妙之处，并且学会如何分析和解决各种复杂的情况。我希望这本书能够成为我学习和工作中宝贵的参考，在我遇到技术瓶颈时，能够为我提供灵感和方向，帮助我不断突破自我，提升我的技术水平。

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我一直在寻找一本能够全面提升我实际应用能力的工程技术书籍，而这本《Aufgabensammlung zur Regelungstechnik》的标题，尤其是“Aufgabensammlung”（习题集）和“Regelungstechnik”（控制技术）的组合，立刻引起了我的注意。我深知，理论学习固然重要，但只有通过大量的练习，才能真正巩固知识，掌握解决实际问题的技巧。我非常看重一本书的实用性，希望它能够提供丰富的、贴近工业界实际的案例和问题。我猜测，这本书很可能包含了各种类型的控制系统设计和分析的习题，涵盖从基础的伺服控制到复杂的自适应控制、鲁棒控制等等。我期待它能提供详细的解题思路和步骤，帮助我理解不同问题的本质，并学习到解决问题的通用方法。我希望这本书能够成为我手中不可或缺的工具，在我遇到工程难题时，能够为我提供有效的指导和启发，帮助我找到最佳的解决方案。总而言之，这本书的标题预示着它是一本能够让我从“纸上谈兵”走向“实战演练”的宝贵资源，我对此充满了极大的信心和期待。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，深蓝色的背景搭配银白色的字体，简洁大气，散发出一种严谨而专业的学术气息。我本身对控制理论一直有着浓厚的兴趣，但苦于缺乏系统性的学习资料，经常在网上零散地搜寻，效果并不理想。偶然看到这本书的封面，就被它传递出的信息所吸引，它似乎承诺了将我从零散的知识海洋中解救出来，带领我走向一个更清晰、更有条理的学习路径。虽然我还没有机会翻开它的内页，但仅仅是这本书的外观，就足以让我充满期待。我设想，这本书的内容定然是精心编排，逻辑清晰，能够帮助我建立起扎实的控制工程基础。或许它会包含一些经典的控制系统理论，例如PID控制、状态空间方法，甚至是更前沿的现代控制理论。我期望它不仅能提供理论知识，还能配有丰富的例题和习题，让我能够学以致用，真正掌握这些复杂的概念。我一直在寻找一本能够伴随我度过学习时光的良师益友，而这本书，凭借它精美的外观和散发出的学术魅力，已经在我心中占据了重要的位置，让我迫不及待想要深入了解它的内容。

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作为一名学生，我在学习过程中经常遇到理论知识与实际操作之间的脱节问题。许多教科书虽然讲解深入，但往往缺乏足够的实践指导，让我难以将学到的概念应用到实际项目中。而《Aufgabensammlung zur Regelungstechnik》这个书名，在我看来，正是弥补了这一重要环节。《Aufgabensammlung》（习题集）这一部分，让我看到了它将理论知识转化为实际操作的潜力。我设想，这本书可能不仅仅是罗列习题，而是会将每一个习题都与相关的理论知识紧密联系起来，通过精心设计的题目，引导读者去思考、去探索、去解决。我希望它能够覆盖控制工程的各个方面，从基本的信号处理、系统辨识，到更复杂的控制器设计、系统稳定性分析，再到实际系统中的参数整定和故障诊断。我期待这本书能够提供一些具有挑战性的、能够激发我思考能力的习题，并且配套相应的讲解，帮助我理解解题的逻辑和技巧，从而提升我的问题解决能力和创新思维。这本书，在我看来，更像是一位循循善诱的导师，能够通过实践的磨砺，让我真正成长。

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