区间信号自动控制

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出版者:中国铁道出版社
作者:林瑜筠
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2004-08-01
价格:29.8
装帧:
isbn号码:9787113048624
丛书系列:
图书标签:
  • 自动控制
  • 区间信号
  • 交通信号
  • 控制系统
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  • 信号控制
  • 交通工程
  • 电气工程
  • 计算机控制
  • 嵌入式系统
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具体描述

好的,这是一份关于《区间信号自动控制》的图书简介,内容详尽,不包含您提到的书名,且力求自然、专业。 --- 《现代系统动态学与过程优化控制》 图书简介 在当代工程、经济乃至生物系统的复杂性日益增加的背景下,对动态系统的精确建模、实时监测与智能调控的需求达到了前所未有的高度。本书《现代系统动态学与过程优化控制》旨在为读者提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的理论框架与技术工具集,用以理解和驾驭那些在时间维度上不断演化并受约束条件制约的复杂系统。 本书的视角超越了传统的单回路或线性控制理论,聚焦于那些涉及多变量交互、存在不确定性、并且目标函数需要通过某种形式的“优化”才能达到的工程与科学难题。我们的核心关注点在于如何构建一个健壮的控制架构,该架构不仅能保证系统的稳定性与性能,还能在系统运行过程中,根据实时反馈信息,主动调整控制策略以逼近全局最优的工作状态。 第一部分:系统建模与动态表征 本部分奠定了理解复杂系统行为的数学基础。我们首先从严谨的数学角度审视了连续时间系统与离散时间系统的基本描述方法,包括状态空间模型、传递函数模型,以及针对非线性系统的相平面分析和李雅普诺夫稳定性理论。 重点章节深入探讨了系统辨识的艺术与科学。在许多实际应用中,系统的精确物理模型往往难以获取,因此,如何利用输入-输出数据,通过参数估计(如最小二乘法、递归最小二乘法)或结构辨识(如ARX、ARMAX模型),构建出可靠的数学模型至关重要。此外,本书还专门开辟了一章来讨论大系统的建模挑战,包括模型的降阶技术(如平衡截断法、舍入误差法)和模块化建模策略,确保即使面对包含数百个状态变量的巨型系统,我们也能提取出具有代表性的低阶模型用于后续的控制设计。 第二部分:经典控制理论的拓展与局限 在系统动态基础之上,我们回顾并批判性地审视了经典的反馈控制设计方法,如PID控制器的原理与高级整定技术(如Ziegler-Nichols法、基于频率响应的精确整定)。然而,本书的重点在于揭示经典方法的局限性,特别是在面对时滞效应(时间延迟是许多物理系统固有的特性)和参数摄动时。针对时滞系统,我们引入了如皮萨尼(Smith)预估控制器等先进策略,以有效补偿时间延迟带来的稳定性挑战。 第三部分:面向性能的现代控制设计 现代控制理论是本书的核心驱动力。我们详尽阐述了极点配置(Pole Placement)和可观测性/可控性分析在状态反馈设计中的关键作用。在此基础上,本书引入了LQR(线性二次型调节器)设计理论,这不仅是实现最优性能的基础,也是理解更复杂优化控制的前置知识。LQR的设计框架允许工程师通过权重矩阵的选择,在系统的暂态响应速度和控制输入的能量消耗之间建立精确的权衡。 针对状态变量无法完全测量的现实,本书系统介绍了状态观测器的设计,包括经典的卡尔曼滤波器(Kalman Filter)。我们详细剖析了卡尔曼滤波器作为一种最优线性无偏估计器的理论基础,并探讨了其在存在高斯白噪声环境下的鲁棒性。更进一步,本书将卡尔曼滤波与状态反馈相结合,形成了LQG(线性二次高斯)控制系统,实现了在不确定性下的最优控制。 第四部分:非线性系统的处理与鲁棒性 现实世界中的大多数系统本质上都是非线性的。本部分致力于提供处理非线性复杂性的实用工具。我们首先介绍了线性化方法(如泰勒级数展开)及其适用范围。随后,重点转向了更具普适性的非线性控制技术,包括滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)。滑模控制因其对系统参数不确定性和外部扰动的极高鲁棒性而备受推崇,本书详细分析了其等效控制的计算,并讨论了如何设计“趋近律”以最小化抖振现象。 此外,我们还介绍了基于反馈线性化和微分平坦性的策略,这些方法试图通过坐标变换将非线性系统转化为线性或积分形式,从而应用成熟的线性控制技术。 第五部分:优化控制与在线决策 这是全书的精华部分,它将控制理论与运筹学中的优化思想紧密结合。本书深入探讨了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)。MPC的核心在于利用系统模型,在每个采样时刻,求解一个有限时域内的优化问题,并仅执行第一步控制动作。本书详细介绍了MPC算法的结构,包括约束处理(对输入、状态和输出的硬约束或软约束)、滚动优化过程,以及如何选择预测时域与控制时域以平衡计算复杂度和控制性能。 针对更复杂的、需要进行实时路径规划与决策的场景,本书还引入了动态规划的基本原理(贝尔曼最优性原理)和强化学/强化学习在控制中的初步应用,展示了系统如何通过与环境的交互,自主地学习最优的控制策略。 适用读者 本书面向从事过程控制、机械工程、航空航天、电力系统、化学工程、生物医学工程等领域的高年级本科生、研究生以及工程技术人员。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数和微分方程基础。通过对本书的学习,读者将能够熟练地对复杂动态系统进行数学建模,设计出满足严格性能指标和约束条件的现代控制系统,并能够应对实际工程中普遍存在的参数不确定性与非线性挑战。掌握本书内容,即是掌握了驱动未来智能系统的核心技术。 ---

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读后感

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用户评价

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这本书的出现,可以说像是在我长期以来对各种控制理论和实践感到迷茫时,抛来的一块救命稻草。我一直对如何在复杂的、动态变化的系统中使用区间信号进行精确控制抱有浓厚的兴趣,但市面上很多教材要么过于理论化,要么又太专注于某一特定领域,难以触及到我真正想要的“区间”这个核心概念。想象一下,我们生活中的很多信号,比如温度、湿度、流量、压力,它们很少是精确的单一数值,更多的是一个范围,一个“区间”。如何在不确定性中寻找最优的控制策略,这正是我一直以来思考的问题。这本书的标题《区间信号自动控制》一下就抓住了我的痒点,仿佛预示着它将为我揭示一条通往更深层次理解的道路。我迫不及待地想知道,作者是如何定义“区间信号”的,它与传统的精确信号控制有何本质区别?书中是否会详细阐述基于区间的不确定性建模方法,例如如何表述一个区间信号的不确定性集合?更重要的是,它会提供哪些具体的控制算法,能够直接作用于这些区间信号?我特别期待书中能够探讨一些实际应用场景,比如在工业生产过程中,如何利用区间信号控制来提高产品的一致性,降低损耗,甚至在某些极端情况下,如何通过区间控制来保证系统的鲁棒性和安全性。书中会不会涉及一些先进的控制理论,比如模糊控制、区间模糊逻辑控制,或者是否有结合机器学习、深度学习的思路来处理区间信号的动态特性?我甚至在想,书中是否会提供一些仿真案例,让我们能够直观地理解这些理论是如何在实际中运作的。作为一个长期从事相关领域研究但又觉得瓶颈期的技术人员,我深信这本书的价值将远超一般的理论书籍,它可能会成为我打开新思路,解决实际工程难题的金钥匙。我期待着它能够带来的是一种全新的视角,一种能够让我摆脱传统思维束缚,去拥抱更具挑战性的控制问题的能力。

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我最近在研究如何提升工业自动化系统的韧性,尤其是当传感器数据存在较大波动或者模型参数不精确时,如何依然能做出可靠的控制决策。当我在书店里偶然看到《区间信号自动控制》这本书时,我的眼睛立刻亮了。标题本身就非常有吸引力,暗示着它将直接解决我一直以来头疼的问题。书中关于“区间不确定性表示”的部分,我特别喜欢。它并没有简单地将区间视为一个范围,而是深入探讨了区间集合的性质,比如凸区间、紧区间,以及它们在控制系统中的数学表达。这一点非常重要,因为它直接影响到后续控制算法的设计。书中对“区间卡尔曼滤波”的介绍,我觉得很有价值。我一直以来都在使用传统的卡尔曼滤波,但当传感器噪声的协方差矩阵本身也存在不确定性时,滤波效果就会大打折扣。而书中提出的区间卡尔曼滤波,能够同时处理状态的不确定性和噪声协方差的不确定性,这简直是为我量身定做的。我迫切地想知道,书中是如何推导出这个区间卡尔曼滤波的更新方程的?是否考虑了不同类型的区间协方差矩阵?此外,在“基于区间的模型预测控制”这一章节,我看到了将区间分析方法与模型预测控制相结合的潜力。在预测过程中,如何有效地处理区间预测,并从中生成安全的控制指令,这对我来说是一个巨大的挑战。书中是否有提供具体的优化算法,或者如何保证控制指令的鲁棒性?我希望书中不仅停留在理论层面,还能提供一些实际的应用案例,比如在自动驾驶汽车中,如何利用区间信号控制来处理传感器融合的不确定性,或者在智能电网中,如何应对新能源出力波动带来的影响。这本书给了我很多关于如何构建更 robust 的控制系统的思路,但我还需要花时间去理解其背后的数学原理,并探索其在我的具体研究方向上的可行性。

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《区间信号自动控制》这本书,我可以说是一口气读了下来,但每读完一章,我的脑海中都会涌现出无数的疑问和新的思考。这正是我认为一本好书应该具备的特质。我一直觉得,在传统的控制理论中,我们对“不确定性”的处理方式过于理想化,而现实世界中的不确定性却是无处不在的。这本书的出现,给了我一种全新的视角来看待和解决这个问题。书中关于“区间信号的数学性质”的阐述,我觉得非常到位。它不仅仅是对传统数学概念的简单扩展,而是从控制工程的角度,深入地分析了区间信号的特性,比如其紧密度、范围以及在运算过程中的行为。我特别想知道,书中是如何处理那些复杂的、非线性的区间信号的?例如,如果一个系统本身是高度非线性的,其输入又是区间信号,那么如何精确地预测和控制系统的输出?在“区间系统模型的构建”这一部分,我看到了作者如何将模糊逻辑、粗糙集等理论与区间分析相结合,来构建更精确、更具鲁棒性的系统模型。这对我来说是一个巨大的启发。我期待书中能够提供更详细的关于区间模型构建的算法,以及如何评估模型的准确性和可靠性。另外,在“区间控制器设计”这一章节,我看到了将区间分析方法应用于更具挑战性的控制任务。例如,如何设计一个能够保证系统在区间不确定性下依然能够精确跟踪目标轨迹的控制器?这对于很多高精度要求的应用,比如精密制造、微纳操作等领域,都具有非常重要的意义。我希望这本书能够帮助我突破现有的技术瓶颈,并在我的研究领域取得新的进展。

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我对《区间信号自动控制》这本书的评价,只能用“惊喜”来形容。我之前一直觉得,在很多复杂的工程应用中,我们对“不确定性”的处理方式都显得有些粗糙,要么就是简单地取平均值,要么就是设置较大的安全裕度,这往往会牺牲系统的性能。这本书的出现,似乎提供了一种更优雅、更精确的处理不确定性的方法。书中关于“区间信号的代数运算”部分,我觉得非常基础但又至关重要。作者详细阐述了如何对区间进行加、减、乘、除等运算,以及如何处理区间的交集、并集等操作。这些基本运算的清晰定义,为后续复杂的控制算法设计奠定了坚实的基础。我特别想知道,书中是如何利用这些基本运算来推导出“区间系统方程”的?例如,如果一个系统的输入是区间信号,输出是否也是区间信号?它们之间存在怎样的数学关系?在“区间观测”这个章节,我看到了一些非常实用的技术。例如,如何利用区间观测器来估计一个区间系统的状态,即使传感器数据存在很大的噪声和偏差。这对于许多工业现场来说,具有非常重要的意义。我希望书中能够提供更详细的关于区间观测器设计方法的介绍,比如如何选择观测器的增益,以及如何分析其性能。另外,书中在“区间控制”部分,似乎也介绍了一些非常有潜力的控制策略。比如,如何设计一个能够保证系统输出始终在某个期望区间内的控制器?这对于很多安全相关的应用,比如飞行控制或者核电站控制,都至关重要。我期待书中能够提供更深入的关于区间控制器设计和分析的理论,最好能有具体的算法实例和仿真演示,以便我能够更好地理解和应用。

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《区间信号自动控制》这本书,对我来说,就像是在一片混沌的控制理论海洋中,找到了一座指引方向的灯塔。我之前一直在思考,为什么我们在很多实际应用中,总是很难达到理论上所期望的控制精度,很大一部分原因就是我们对“不确定性”的理解和处理还不够到位。这本书的出现,恰恰填补了这个空白。书中对“区间信号”的定义,我觉得非常深刻。它不仅仅是简单的数值范围,更是一种对信号特性和变化趋势的集合性描述。我特别欣赏书中对“区间信号的表示方法”的探讨,比如如何使用区间中点和区间宽度来描述一个区间信号,以及如何进行区间集合的运算。这些基础但重要的概念,为理解后续复杂的控制理论打下了良好的基础。我非常感兴趣的是书中关于“区间状态反馈控制”的部分。如何设计一个控制器,能够根据区间状态信息,产生鲁棒的控制信号,以保证系统的稳定性和性能?这对于很多动态、复杂的系统来说,都具有非常重要的意义。书中是否提供了不同类型的区间状态反馈控制器设计方法,比如基于区间代数或者区间凸优化的方法?以及如何分析这些控制器的鲁棒性和性能?另外,在“区间轨迹跟踪”这一章节,我看到了将区间分析方法应用于更具挑战性的任务。如何让一个系统在不确定的环境下,精确地跟踪一个区间轨迹?这对于机器人、自动驾驶等领域,都具有非常重要的应用前景。我期待书中能够提供更详细的算法介绍和仿真案例,以便我能够更好地理解和掌握这些先进的控制技术,并将其应用于我自己的研究和实践中。

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不得不说,《区间信号自动控制》这本书的内容确实相当前沿,而且在某些核心概念的阐述上,我觉得比我之前读过的任何一本相关书籍都要深入。书中的“区间系统稳定性分析”章节,让我眼前一亮。传统的稳定性分析往往基于精确的系统模型,一旦模型参数存在不确定性,稳定性就难以保证。而书中提出的基于区间方法的稳定性分析,比如如何判断一个区间系统是否总是稳定,或者在何种条件下不稳定,这为理解和设计鲁棒控制系统提供了全新的视角。我特别感兴趣的是书中对“区间李雅普诺夫函数”的探讨,这是否意味着我们可以利用区间分析来构建比传统李雅普诺夫函数更具优势的稳定性判据?另外,关于“区间控制器的设计”这一部分,我看到了一些非常有意思的思路。比如,书中是否介绍了一种“区间PID控制器”?或者更复杂的“区间状态反馈控制器”?如何保证这些区间控制器能够产生既满足性能要求,又能避免越界或者系统失稳的控制信号,这是一个关键问题。我期待书中能够提供一些清晰的算法流程和设计步骤,最好能有相应的仿真工具或者库可以借鉴。书中在介绍具体算法时,似乎更多地倾向于一些解析解或者半解析解的方法。我很好奇,对于一些高度复杂的非线性区间系统,是否也能够找到有效的控制方法?是否可以考虑结合数值优化或者机器学习的方法来解决?书中对“区间信号”的定义,也让我思考很多。除了简单的数值范围,是否也包含了信号的形状、频率等方面的区间不确定性?这本书为我打开了一个新的研究领域,让我看到了在处理实际工程问题时,如何更有效地应对不确定性,并实现更可靠的控制。

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《区间信号自动控制》这本书,从我拿到它开始,就一直占据着我书桌上的显眼位置。它不仅仅是一本技术书籍,更像是我在探索自动化控制领域未知地带时的一位向导。我一直对“模糊”和“不确定”这些概念在实际控制系统中的作用非常着迷,而这本书则将这些概念具象化,并提供了一套系统性的解决方案。书中对于“区间”的定义和分类,我觉得非常严谨。它不仅仅是简单的数值范围,而是包含了更丰富的数学内涵,比如区间本身的形状、紧密度等。这让我开始重新思考,我们以往是如何简单化地处理现实世界中的不确定性的。在“区间信号的建模”这一部分,我看到了作者如何将模糊集合论和区间分析相结合,来描述复杂的动态系统。这是一种非常强大的工具,能够让我们更精确地把握系统的行为。我特别想知道,书中在描述模型不确定性时,是否考虑了多种不确定性来源,比如传感器误差、执行器偏差、环境扰动等,以及如何将这些不同来源的不确定性进行有效的整合。在“区间控制算法”部分,我看到了一些非常有启发性的内容。例如,书中是否介绍了一种“区间最优控制”的思路,即如何在不确定性下找到最优的控制策略,而不是仅仅保证一个模糊的“可以接受”的范围?另外,对于一些具有非线性特性的区间系统,作者是如何设计和分析控制器的?我非常期待书中能够提供一些实际的应用案例,比如在机器人导航、过程控制或者能源管理等领域,如何利用区间信号控制来克服现实世界中的不确定性,并实现更精确、更鲁棒的控制。这本书为我打开了一个新的研究方向,让我看到了自动化控制领域更广阔的可能性。

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我最近在阅读《区间信号自动控制》这本书,不得不说,它在某些方面确实让我耳目一新,也让我对传统的控制理论有了更深的思考。书中对于“区间信号”的引入,我觉得非常具有前瞻性。在现实世界中,很多信号都不是精确的,而是存在一定的范围或者不确定性,而这本书恰恰提供了一种系统性的方法来处理这种情况。书中关于“区间信号的生成和传递”的部分,我看了好几遍。如何从不确定的输入信号出发,预测区间信号的演变过程,这对于理解系统的动态行为至关重要。我很好奇,书中是如何处理区间的非线性传递的?是否会采用区间传播的迭代方法,或者更先进的区间分析技术?在“区间系统辨识”这一章,我看到了将区间分析方法与系统辨识技术相结合的强大之处。如何从带有区间误差的测量数据中,精确地辨识出系统的模型参数,这对我来说是一个巨大的挑战。书中是否提供了多种区间系统辨识算法,并对它们的优缺点进行了比较?以及如何评估辨识结果的可靠性?另外,在“区间控制器的设计”部分,我看到了一些非常具有吸引力的思路。例如,如何设计一个能够保证系统在区间不确定性下依然能够稳定工作的控制器?这对于很多关键工程应用,比如航空航天、核能等领域,都至关重要。我期待书中能够提供更深入的关于区间控制器设计和分析的理论,并给出一些实际的应用案例,以便我能够更好地理解和掌握这些先进的控制技术,并将其应用于我的研究和实践中。

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拿到《区间信号自动控制》这本书,我最大的感受就是它的“严谨”和“系统性”。我一直以来都在思考,如何才能在不确定性如此普遍的现实世界中,实现真正可靠的自动化控制。这本书似乎给了我一个非常明确的答案。书中在开篇对“区间信号”的定义,我觉得非常到位。它不仅仅是对传统信号的简单扩展,而是从数学和工程的角度,对“区间”这一概念进行了深入的剖析。例如,书中对不同类型区间(如闭区间、开区间、半开半闭区间)的区分,以及对区间集合运算的详细介绍,为后续的理论推导奠定了坚实的基础。我尤其关注的是书中关于“区间系统辨识”的章节。如何从带有区间不确定性的测量数据中,辨识出可靠的系统模型,这对我来说是一个巨大的挑战。书中是否提供了具体的算法,比如基于区间最小二乘法或者区间最大似然法的辨识方法?以及如何评估辨识结果的可靠性?另外,在“区间预测控制”部分,我看到了将区间分析方法与先进的预测控制技术相结合的巨大潜力。如何在预测阶段就充分考虑区间的不确定性,并生成能够保证系统在未来一段时间内都处于安全范围内的控制指令,这是非常关键的。我非常好奇书中是如何处理区间预测的,是否会采用区间集合预测或者区间概率预测的方法?并且,如何将这些区间预测结果转化为实际的控制信号?这本书为我提供了一个全新的研究框架,让我能够更深入地理解和应对自动化控制中的不确定性问题,并且有望在实际工程应用中取得突破。

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这本《区间信号自动控制》我入手已经有一段时间了,总的来说,它在某些方面确实给了我不少启发,但也让我产生了一些新的疑问,需要更深入地去消化和理解。首先,作者在开篇部分对于“区间信号”的定义和分类,我觉得处理得相当细致,区分了静态区间、动态区间,以及不同类型的区间不确定性,这为后续的理论推导奠定了坚实的基础。比如,书中对一种被称为“扩展区间算术”的工具的运用,让我看到了如何将区间的不确定性传播到控制系统中,并进行量化分析。这比我之前接触的任何一种方法都要直观和系统。不过,在阅读到关于“区间状态观测器”的章节时,我感到有些吃力。书中提到如何设计一个能够估计区间状态的观测器,以补偿传感器噪声和模型误差,这听起来非常有前景,但其数学推导过程,特别是涉及到复数域的分析,我还需要反复推敲。我不确定书中所采用的特定数学框架是否是唯一或者最适合解决这类问题的,是否还有其他更简洁或者更易于实现的算法?而且,书中在举例说明的时候,似乎更多地偏向于一些经典的控制工程场景,比如简单的液位控制或者温度控制。我很好奇,对于那些具有高度非线性、时滞或者多变量耦合的复杂系统,这本书中的区间控制方法是否依然能够有效,或者需要进行大量的扩展和修改?如果能够提供一些关于如何将这些理论应用于航空航天、生物医学工程或者新能源等更前沿领域的案例,我想会更有参考价值。总的来说,这本书的理论深度毋庸置疑,但其在实际工程应用中的普适性和通用性,仍需要我在后续的学习和实践中去验证。

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