现代控制理论基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:程鹏

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2004-6-1

价格:18.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810774703

丛书系列:

图书标签:

• 控制理论
• 现代控制
• 自动控制
• 系统分析
• 数学模型
• 线性系统
• 状态空间
• 最优控制
• 鲁棒控制
• 控制系统设计

好的，这是一份关于《现代控制理论基础》之外，另一本假设存在的、侧重不同方向的控制理论书籍的详细简介。 --- 书名： 鲁棒与自适应控制系统设计：面向复杂工程应用的优化策略 作者： [此处可填写虚构的作者姓名] 出版社： [此处可填写虚构的出版社名称] ISBN： [此处可填写虚构的ISBN] 出版日期： [此处可填写虚构的出版日期] --- 丛书定位与目标读者 本书旨在填补传统线性控制理论与高度不确定、时变非线性工程系统之间存在的鸿沟。我们摒弃了对系统模型精确性的过度依赖，转而聚焦于如何在模型存在误差、外部干扰持续作用的严苛条件下，依然能够确保控制系统的性能和稳定性。本书是为高级本科生、研究生，以及在航空航天、精密机械、化工过程、电力电子等领域从事系统建模、控制算法研发与实施的工程师量身打造的进阶参考手册。它假定读者已掌握经典控制理论（如根轨迹、频率响应分析）和基础的现代控制理论框架（如状态空间表示、可控性与可观测性），并希望深入探索应对现实世界复杂性的高级工具。 内容概述与核心特色 《鲁棒与自适应控制系统设计》围绕两大核心主题展开：鲁棒性（Robustness） 和 自适应性（Adaptivity）。全书结构严谨，理论推导详实，并辅以丰富的工程实例和仿真验证，确保理论与实践的紧密结合。 第一部分：不确定性建模与鲁棒性基础 本部分首先建立控制系统面对不确定性的数学框架。我们不再将不确定性视为简单噪声，而是将其结构化为参数不确定性、外部扰动以及模型误差。 第1章：工程系统中的不确定性描述： 详细探讨了结构化不确定性（如乘性/加性不确定性）和非结构化不确定性的数学表征，特别是多面体不确定性和范数约束模型。 第2章：$H_{infty}$ 控制理论精讲： 这是鲁棒控制的核心。本章深入剖析了$H_{infty}$范数在性能与稳定裕度衡量中的作用。我们从微分博弈论的角度阐述了最优$H_{infty}$控制器（基于LMI或Riccati方程求解）的设计流程，重点关注如何通过选择合适的加权函数，平衡抗扰性能与控制能量。 第3章：滑模控制（SMC）的先进应用： 作为一种强大的、对参数变化高度不敏感的控制方法，SMC的介绍不仅包括基础的等值控制和二阶滑模，还重点阐述了如何利用“抖振抑制技术”（如高阶滑模、初等非线性函数设计）来解决传统SMC在实际执行器上的物理限制问题。 第二部分：自适应控制的原理与实现 当系统参数发生未知或缓慢漂移时，鲁棒控制可能失效。本部分引入自适应思想，使得控制器增益能够实时调整以匹配当前系统状态。 第4章：间接与直接自适应控制结构： 详细对比了间接（参数估计后控制）和直接（控制律中包含参数估计器）自适应架构的优缺点。 第5章：基于梯度下降的参数估计（MRAC基础）： 引入了基于误差信号的参数辨识方法，着重讲解了“误差驱动”的自适应律设计，包括梯度算法与投影算法的收敛性分析。 第6章：基于Lyapunov函数的自适应控制设计： 这是确保自适应系统稳定性的关键。本章推导了设计鲁棒自适应律的严格条件，并通过构造特定形式的Lyapunov函数，严格证明了闭环系统（包括参数误差和状态误差）的渐近稳定或有限时间收敛性。我们特别关注如何整合鲁棒项（如“死区”或“ $sigma$ 修正”）以处理残余的外部扰动。 第三部分：混合控制策略与前沿案例 本部分将前两部分的技术进行融合，并探讨它们在实际复杂系统中的应用。 第7章：鲁棒自适应控制（RAC）： 探讨如何将$H_{infty}$的性能要求与自适应的参数跟踪能力相结合。重点介绍“双层控制结构”或“切换策略”，以应对快速变化的系统动态和未建模的高频动态。 第8章：无模型辨识与强化学习的初步接触： 鉴于传统参数辨识的局限性，本章简要介绍了模型参考自适应控制（MRAC）在不需要精确系统辨识前提下的应用，并引入了基于梯度的强化学习（RL）算法在自适应控制策略发现中的潜力，作为未来研究的桥梁。 第9章：工程案例剖析： 案例一： 高速飞行器姿态控制——在气动参数随马赫数剧烈变化的工况下，应用$H_{infty}$设计宽裕度，并结合自适应律应对传感器故障。 案例二： 磁悬浮平台定位——如何利用SMC处理摩擦力矩的非线性，并利用MRAC补偿轴承磨损导致的刚度下降。 理论深度与实践指导 本书在理论深度上力求达到研究生教材的水平，所有关键定理均提供详细的证明过程，特别是关于Lyapunov稳定性理论在非线性与不确定系统中的应用。 在实践指导上，每章后的习题均设计为具有实际意义的仿真任务。书中提供的所有关键算法（如Riccati方程求解、LMI求解器调用、自适应律的数值实现）均附有MATLAB/Simulink或Python代码示例（通过附录提供），帮助读者快速验证和部署算法。 核心价值 《鲁棒与自适应控制系统设计：面向复杂工程应用的优化策略》的核心价值在于提供了一套“不确定性下的最优设计工具箱”。它教会读者如何从“设计一个完美的模型”转向“设计一个能适应任何合理模型的控制器”，从而使控制系统在面对现实世界的严峻挑战时，依然能保持高性能和高可靠性。这本书是控制工程从理论走向可靠工程应用的关键一步。

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这本书的章节编排逻辑实在让人摸不着头脑，仿佛是把不同研究方向的论文摘要强行拼接在一起。我原本以为“基础”二字意味着会有一个从经典控制到现代控制的平滑过渡，但事实是，它直接把我扔进了复杂的矩阵微分方程和高维状态向量的世界里。阅读体验极差，因为它没有为读者建立一个稳固的“心智地图”。例如，在讨论最优控制（如LQR设计）之前，对系统模型的不确定性（鲁棒性）的引入显得非常突兀，两者之间的联系讲得含糊不清。读者会疑惑，我们为什么要追求最优解？最优解在面对真实世界中的噪声和扰动时，其表现究竟如何？书中给出的例子大多是抽象的数学模型，缺乏足够的操作性指导。如果你想在MATLAB或Simulink中实际搭建一个控制器来验证书中的理论，你会发现，这本书提供的数学公式往往需要你自行推导出大量的数值计算步骤，它没有提供现成的算法框架或伪代码。这对于工程应用导向的学习者来说，无疑是增加了巨大的二次加工成本。这本书更适合纯理论研究者作为查阅特定数学定理的速查工具，但对于系统集成和应用开发人员来说，实用价值打了个折扣。

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这本书的封面设计得相当大气，虽然内容是偏学术的，但拿在手里感觉很有分量。我一开始是冲着“现代控制理论”这几个字去的，期待能找到一本既有深度又能兼顾清晰度的入门读物。然而，读完前几章，我发现它更像是一本为已经有一定基础的研究生准备的参考书，而不是面向初学者的“基础”教材。作者在介绍一些基本概念，比如状态空间表示法时，推导过程跳跃性非常大，很多关键的数学工具——比如拉普拉斯变换在时域和频域之间的转换，或者李雅普诺夫稳定性判据的几何意义——并没有被充分地、直观地解释清楚。我不得不频繁地翻阅其他更基础的教材来弥补理解上的空缺。特别是对于那些希望通过这本书建立起对现代控制系统整体认知的工程人员来说，这种略显“高冷”的叙述方式，确实会成为一个不小的障碍。比如，在讲解能控性和能观性时，矩阵秩的判断固然是核心，但如果能多配一些实际的物理系统例子来佐证，比如一个简单的倒立摆或者机械臂，理论和实践的结合会更加紧密，读者也会更有代入感。总的来说，它更像是一本工具手册的精炼版，而非一本引人入胜的导览。

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这本书的习题部分是最大的败笔之一，它几乎没有起到巩固知识的作用，反而像是故意设置的障碍。很多习题的难度设置得极不合理，它们往往不是对前文所学知识的直接应用和拓展，而是要求读者去证明一些非常深奥的、甚至在正文中都没有明确提及的数学引理。例如，某个章节要求我们证明一个复杂的矩阵不等式成立，而支撑这个不等式的关键定理在前后文的铺垫中完全缺失，这迫使读者不得不去图书馆查阅高等代数或泛函分析的专业书籍才能继续下去。这种“黑箱式”的习题设计，严重打击了读者的学习积极性。学习一门理论学科，最重要的就是通过解决实际问题来建立信心，逐步提升难度。但这本书的习题设计似乎完全忽略了这一点，它更像是作者对自己研究领域中一些证明过程的摘录，而非服务于教学目的的训练材料。对于自学者而言，没有详尽的解题思路或参考答案（书中也未提供），这些难题只会让人感到挫败和迷茫，最终只能选择跳过，从而导致对核心概念的理解产生系统性的漏洞。

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这本书的排版和印刷质量倒是无可指摘，纸张厚实，图表清晰，这点值得称赞。然而，内容上的问题在于其对“现代”的理解似乎停留在上世纪七八十年代的水平，缺乏对前沿动态的关注。例如，在处理非线性系统时，虽然提到了庞加莱截面和分岔理论的初步概念，但对于近年来控制领域大热的滑模控制（SMC）、自适应控制（AC）以及更具挑战性的模糊逻辑控制（FLC）的深入探讨几乎没有涉及，或者只是泛泛而谈，没有提供可以借鉴的设计准则。这种内容上的滞后，使得这本书在“现代”控制这个标签下显得有些名不副实。一个合格的现代控制教材，理应涵盖那些能够有效处理实际工程中常见复杂性的工具。此外，书中对数字控制的讨论也显得过于单薄，仅停留在线性系统离散化的层面，对于采样周期的选择对系统稳定性和性能的影响，缺乏足够深入的量化分析。读完后，我感觉自己掌握了一些核心理论的皮毛，但面对一台需要复杂策略才能稳定运行的当代机器人系统，我手中的知识储备依然显得捉襟见肘。

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全书的语言风格极其严谨，甚至是冷峻。作者似乎坚信数学的严谨性高于一切沟通的有效性。每一个论断都力求精确无误，这固然是学术的追求，但在构建知识体系的初期阶段，这种过度追求形式化的表达，使得很多直觉性的理解被淹没了。例如，在解释拉普拉斯变换在控制系统中的作用时，书中用了大量篇幅去定义它在线性积分算子下的等价性，但很少用类比或者比喻的方式去说明“为什么我们要用频率域来分析时域系统？”、“一个极点的位置到底意味着什么？”。我花了很大精力才在脑海中构建起时域轨迹和频域响应之间的联系。这本书的优势在于其内容的完整性和数学上的自洽性，它就像一台运转精密的理论机器，每一个齿轮都咬合得十分紧密。但对于我这样一个渴望找到控制系统设计“艺术性”的读者来说，它提供的指导太少了。我更希望看到的是一种“如何思考”的哲学，而不是单纯的“这是什么”的定义。它成功地展示了控制理论的边界，但没有教会我如何跨越边界去创造新的东西。

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基本都在抄别人

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