网络控制系统分析与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:147

译者:

出版时间:2009-6

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787302197409

丛书系列:

图书标签:

• 网络控
• 控制
• 基础
• NCS
• 网络控制系统
• 控制系统
• 自动化
• 网络技术
• 系统分析
• 系统设计
• 控制工程
• 通信网络
• 工业控制
• 实时系统

《信息物理系统中的高级控制理论与应用》 图书简介 引言：新时代的系统挑战 在工业4.0和物联网（IoT）的浪潮推动下，现代工程系统正经历一场深刻的变革。传统的机电系统正在加速融合到复杂的网络环境中，形成了信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）。CPS的特点在于其深度耦合的计算、通信和控制功能，对系统的稳定性、实时性、安全性和鲁棒性提出了前所未有的挑战。这些系统，从智能电网、自动驾驶汽车到高精度制造单元，其性能不再仅仅依赖于底层物理过程的精确建模，更受制于上层信息流的动态特性和网络拓扑结构的影响。因此，迫切需要一套超越传统控制理论框架的、能够有效处理跨域耦合效应的高级控制策略。 本书《信息物理系统中的高级控制理论与应用》正是为应对这一挑战而编写的。它聚焦于那些在网络环境中运行的复杂系统的共性难题，深入探讨了如何利用先进的数学工具和计算资源，设计出能够保证系统整体性能的控制算法。本书旨在为控制理论研究人员、系统工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面且深入的参考，使他们能够掌握解析和设计下一代智能系统的核心技术。 第一部分：信息物理系统建模与网络动力学 系统分析的基石在于准确的数学描述。本书首先建立了信息物理系统的通用建模框架，着重于如何将离散的数字通信延迟、不确定带宽以及数据丢失等网络因素，有效地嵌入到连续时间或混合系统的动力学模型中。 章节一：连续-离散耦合建模。 详细阐述了采样系统、数据丢失模型（如丢包信道、阻塞信道）的数学刻画。重点讨论了基于Lyapunov-Krasovskii泛函的稳定性分析方法，特别是在存在状态依赖性延迟（State-Dependent Delays）情况下的收敛性判据。分析了数据采集率（采样率）与物理系统固有频率之间的相互作用，以及欠采样或过采样可能带来的不稳定风险。 章节二：网络拓扑与信息流分析。 考察了网络结构（如星型、总线型、结构化拓扑）对控制性能的决定性影响。引入了图论和矩阵理论工具，分析了多代理系统（Multi-Agent Systems, MAS）中信息交互的结构性约束。讨论了在通信约束下，如何利用一致性协议（Consensus Algorithms）和分布式优化方法来实现系统级的目标，例如全局状态估计或协同定位。 第二部分：分布式与预测控制前沿 在网络环境下，集中式控制因其对通信带宽的巨大需求和单点故障的脆弱性而日益受限。本书的第二部分侧重于当前最前沿的分布式控制范式以及对未来状态进行预见的控制方法。 章节三：分布式优化与鲁棒性。 深入研究了去中心化的控制结构。探讨了 ADMM（交替方向乘子法）及其在分布式优化和控制中的应用，以解决需要在本地计算和全局协调之间取得平衡的问题。特别强调了面对传感器和执行器故障时的分布式鲁棒设计，包括故障检测与隔离（FDI）的分布式实现策略。 章节四：模型预测控制（MPC）的升级。 MPC作为一种强大的在线优化控制技术，在处理约束和多变量耦合方面表现出色。本书重点讨论了将MPC应用于具有网络延迟和通信限制的CPS。引入了事件触发（Event-Triggered）和基于时变的预测模型，以减少不必要的通信次数，同时维持控制性能的稳定性边界。讨论了分布式MPC（Distributed MPC）的收敛性和计算复杂度的权衡问题。 第三部分：安全、隐私与人工智能赋能 随着系统连通性的增强，安全性成为了必须优先考虑的维度。此外，如何有效利用海量数据来提升控制系统的适应性，是下一代系统设计的关键。 章节五：网络安全与抗扰控制。 详细分析了针对CPS的典型网络攻击类型，如欺骗攻击（Spoofing）、拒绝服务攻击（DoS）和数据篡改攻击。提出了基于动态事件触发的防御机制，通过监测关键状态变量的异常变化率来快速隔离受感染的节点。引入了安全性规范（Safety Specifications）的验证方法，确保在受到外部干扰时，系统仍能保持在预定义的安全状态空间内。 章节六：基于学习的自适应控制。 探讨了如何利用强化学习（Reinforcement Learning, RL）和在线自适应方法来应对系统参数的长期漂移和不可建模的非线性。重点研究了在有限样本和有噪声数据下训练控制策略的稳定性保证问题。讨论了将传统鲁棒控制理论（如 $H_{infty}$ 控制）与数据驱动的策略相结合，形成混合学习控制框架，以兼顾安全性和适应性。 总结与展望 本书的理论推导严谨，兼顾了工程实践的可操作性。每一章的末尾均附有详细的算例分析，展示了如何将抽象的理论成果转化为实际的控制器设计参数。通过对信息约束、安全规范和在线学习的综合考量，本书构建了一个面向复杂、互联、智能系统的控制理论体系。它不仅巩固了读者在经典控制方面的基础，更引领他们进入信息物理系统控制研究的最前沿领域，为解决未来大规模、高动态系统的控制难题奠定坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计简直是一场视觉上的享受。从封面那大胆而富有张力的色彩搭配，到内页纸张那种温润而略带磨砂的质感，无不透露出设计者对细节的极致追求。装帧的工艺也十分考究，书脊的锁线结得既牢固又优雅，即便是经常翻阅，也不用担心书页松散。更让我欣赏的是，它在处理技术书籍时所展现出的那种克制与平衡感。它没有陷入那种冰冷、刻板的教科书式排版，而是巧妙地运用了留白，让复杂的图表和公式得以“呼吸”，读起来一点也不觉得拥挤和压抑。翻阅过程中，我甚至能感受到作者和出版团队对阅读体验的尊重。每当需要查看一个复杂的流程图时，它总是能恰到好处地以一个跨页的布局呈现，清晰度极高，线条的锐利度足以让人准确捕捉到每一个关键的连接点。这种对物理形态的关注，让我在阅读过程中沉浸感倍增，仿佛不是在操作一个工具书，而是在欣赏一件精心制作的工艺品。这对于需要长时间面对屏幕阅读的现代读者来说，无疑是一种难得的慰藉。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战案例部分，简直是为工程界人士量身定制的“武功秘籍”。它完全避免了那些脱离实际的虚拟场景，每一个例子都带着浓厚的工业气息，仿佛能闻到车间里机油和金属摩擦的味道。例如，在讨论PID控制器的整定时，作者没有停留在经典的三项式调节，而是引入了一个关于大型工业水泵流量控制的实际案例，详细展示了如何利用现场反馈数据，结合Smith预估器来优化响应速度和抑制超调。更值得称赞的是，作者在代码实现上没有使用任何花哨的库，而是坚持用基础的编程语言结构来展示算法的每一步运算细节，这使得读者可以清晰地追踪数据流向和控制逻辑的演变。这种手把手的教学方式，极大地缩短了理论与实践之间的鸿沟，让我这个原本有些畏惧复杂系统实现的工程师，重新燃起了自己动手搭建仿真平台的信心。

评分☆☆☆☆☆

我得说，作者在构建理论框架时的逻辑连贯性，简直是教科书级别的典范。他并没有急于抛出那些晦涩难懂的数学模型，而是像一位技艺精湛的建筑师，先为你打下坚实的地基。开篇部分对系统辨识基础的梳理，不是简单地罗列公式，而是深入浅出地阐述了“为什么需要”这种方法，将抽象的概念与实际的工程问题紧密地结合起来。特别是关于时间序列分析的那几个章节，作者采用了递进式的讲解策略，从最基本的平稳性检验开始，逐步过渡到ARIMA模型的建立与检验，每一步都有详尽的案例支撑，让人茅塞顿开。最让我印象深刻的是，他对不同模型局限性的剖析非常坦诚和深入，没有丝毫的“美化”，这使得我们作为学习者，能够更清醒地认识到理论的边界，而不是盲目套用。读完这部分内容，我感觉自己对整个系统的“感知”能力都得到了极大的提升，为后续的控制设计打下了不可动摇的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的一点，是它对“设计思维”的渗透。作者似乎非常清楚，学习控制系统不仅仅是学会如何计算和编程，更重要的是培养一种系统性的、前瞻性的解决问题的能力。在每一章的末尾，作者都会设置一些“设计挑战”环节，这些挑战往往不是直接的计算题，而是要求读者权衡不同设计目标（如成本、实时性、稳定性）之间的冲突，并提出一个综合的解决方案。例如，在讨论分布式控制架构时，它引导我们思考数据延迟对整个系统同步性的影响，而不是简单地提供一个现成的网络拓扑图。这种引导性的提问方式，极大地激发了我的批判性思考。它教会我，一个好的控制系统设计，永远是在各种约束条件下寻找最优妥协的艺术，而不仅仅是追求数学上的完美解。这种对工程实践哲学层面的探讨，是这本书价值的升华之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书在阐述高级控制策略时的深度和广度，远远超出了我阅读过的许多同类书籍。它没有将焦点局限于经典的线性控制领域，而是大胆地将视野拓展到了非线性、鲁棒性以及现代最优控制的交叉地带。特别是对Backstepping（反步法）的介绍，其推导过程的严谨性令人叹服。作者用几何直觉和严格的数学推导相结合的方式，将原本被认为难以掌握的递归构造过程，梳理得井井有条，仿佛为我们绘制了一张通往非线性控制核心的地图。此外，书中对H无穷范数控制的讨论，不仅清晰地界定了性能指标和不确定性边界，还非常到位地解释了其在应对模型误差时的物理意义。这种对前沿和深层理论的深度挖掘，使得这本书不仅仅是一本入门教材，更像是一部可以伴随专业人士长期研习的工具书。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆