具体描述
本书共有十二章，内容包括神经网络控制、模糊控制、模糊与神经网络融合算法、非线性系统建模、非线性系统逆建模、非线性自适应逆控制等。
好的，这是一本关于《现代控制理论与系统分析》的图书简介，旨在深入探讨经典控制理论的局限性，并全面介绍现代控制理论的核心概念、数学工具及其在工程实践中的应用。 --- 《现代控制理论与系统分析》 图书简介 在当今复杂多变的工程领域，对系统性能的精度、鲁棒性以及实时响应能力提出了前所未有的挑战。传统的线性时不变（LTI）控制方法虽然在特定、理想化的环境下表现良好，但面对强非线性和模型不确定性时，其固有的局限性愈发明显。本书《现代控制理论与系统分析》正是在这一背景下应运而生，它系统性地构建了一套超越经典控制范畴的分析与设计框架，旨在为工程师和研究人员提供应对高阶、复杂动态系统的理论基石和实用工具。 本书的撰写遵循“理论深度与工程实践紧密结合”的原则，结构清晰，逻辑严密，力求使读者能够扎实地掌握现代控制理论的核心思想，并能将其有效地应用于航空航天、过程工业、机器人学乃至生物医学工程等前沿领域。 第一部分：现代控制理论的数学基础与状态空间描述 本书伊始，我们首先回顾并深化了读者对系统建模的理解。重点内容集中在状态空间表示法（State-Space Representation）。区别于经典的传递函数描述，状态空间方法提供了一种更为统一、直观且适用于多输入多输出（MIMO）系统的建模方式。 我们将详细探讨线性定常（LTI）系统的可控性（Controllability）和可观测性（Observability）。这两个概念是现代控制设计的基石。我们不仅会推导卡尔曼（Kalman）的可控性/可观测性判据，还将深入分析欠定或奇异系统下的特殊处理方法，例如如何通过状态变换来揭示系统的内在结构。 紧接着，本书引入了李雅普诺夫稳定性理论（Lyapunov Stability Theory）。作为判断非线性系统稳定性的核心工具，李雅普诺夫方法摆脱了对系统线性化的依赖，能够直接评估系统在原点附近的局部或全局稳定性。我们不仅会介绍间接法（基于线性化），更会着重讲解直接法，包括利用能量函数和能量耗散原理来构造李雅普诺夫函数，这是分析复杂非线性动力学行为的利器。 第二部分：最优控制与性能设计 现代控制设计的核心目标之一是实现性能的最优化。本书的第二部分全面阐述了最优控制理论，特别是基于LQR（Linear-Quadratic Regulator）的设计方法。 LQR设计提供了一种系统性的方法来解决在给定系统动态约束下，最小化一个二次型性能指标函数的问题。我们将详尽推导代数黎卡提方程（Algebraic Riccati Equation, ARE）的求解过程，并阐明其与状态反馈增益矩阵之间的关系。此外，本书还涵盖了状态估计器（State Estimator）的设计，特别是卡尔曼滤波（Kalman Filtering）。作为处理随机噪声和模型不确定性的强大工具，卡尔曼滤波被视为现代控制理论中最成功的应用之一。我们不仅会介绍离散时间卡尔曼滤波的递推公式，还会讨论扩展卡尔曼滤波（EKF）在处理非线性观测模型时的应用场景。 第三部分：鲁棒性与多变量控制 随着系统复杂度的提升，不确定性和外部扰动成为必须正视的问题。本书的第三部分转向了鲁棒控制（Robust Control）领域，确保系统在模型误差和外部干扰下仍能保持既定的性能和稳定性。 我们引入了$ ext{H}_{infty}$ 控制理论。该理论通过最小化系统输入到关键输出之间的“增益”，从而限制了外部扰动对系统性能的最大影响。本书将详细介绍$ ext{H}_{infty}$ 控制的设计步骤，包括如何将控制问题转化为一个特定的约化线性矩阵不等式（LMI）求解问题。 此外，针对多输入多输出（MIMO）系统的控制，本书探讨了奇异值分解（SVD）在解耦和分析系统耦合特性中的作用。我们还将介绍基于奇异值的鲁棒性裕度分析方法，帮助设计者量化其控制系统的抗干扰能力。 第四部分：非线性系统的现代分析与控制策略 为了更精确地处理实际工程中普遍存在的非线性现象，本书的最后一部分专门聚焦于非线性控制的现代方法。 我们详细解析了反馈线性化（Feedback Linearization）技术，该技术通过巧妙的状态反馈和输入变换，将原非线性系统转化为一个等效的线性系统，从而可应用成熟的LQR或极点配置技术。我们将区分输入-输出线性化和完全状态反馈线性化，并讨论其在可实现性上的限制。 同时，书中也包含了滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的深入介绍。SMC以其对外部扰动和模型不确定性的极强鲁棒性而著称。我们将剖析滑模控制的设计原理，包括如何构造切换函数以驱动系统轨迹到达期望的“滑模面”，并重点讨论抖振（Chattering）现象的成因及基于边界层（Boundary Layer）方法的改进策略。 总结 《现代控制理论与系统分析》不仅是教科书，更是一本面向工程实践的参考手册。它力求在严谨的数学推导和直观的工程解释之间找到完美的平衡点。通过对状态空间、最优控制、鲁棒性以及非线性控制前沿方法的系统性梳理，本书期望能够赋能新一代的控制工程师，使其能够设计出性能卓越、稳定可靠的复杂动态系统。掌握本书内容，意味着掌握了从经典控制到前沿现代控制的完整过渡，为解决未来工程挑战奠定了坚实的基础。
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