随机系统最优控制

随机系统最优控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学
作者:方洋旺
出品人:
页数:290
译者:
出版时间:2005-4
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302100843
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
  • 随机系统
  • 最优控制
  • 概率论
  • 动态系统
  • 控制理论
  • 数学建模
  • 工程应用
  • 稳定性分析
  • 决策优化
  • 状态空间
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具体描述

本书是关于随机系统最优控制理论与应用的一本著作。书中全面介绍了原苏联及俄罗斯控制专家和其他专家以及作者在此领域的最新成果,详细讨论了随机系统统计分析、状态估计,最优控制及参数优化等新的理论和方法。

全书共分十二章,基本内容由四部分组成。第一部分介绍随机系统的统计分析,并着重介绍利用统计线性化方法研究随机非线性系统的统计分析理论;第二部分详细介绍随机线性系统与随机非线性系统的最优状态估计与预测理论,重点讨论利用统计线性化方法获得随机非线性系统的准最优估计算法及条件最优滤波器设计方法等;第三部分介绍基于随机最大值原理和动态规划法讨论随机系统最优控制算法以及随机系统最优预测控制理论等;第四部分着重介绍随机系统最优控制的数值解法--非梯度随机搜索法。书的最后一章利用本书介绍的随机系统最优控制理论,研究了航空导弹自寻的控制系统与飞行器中所使用的自动测距仪等的控制问题。

《随机系统最优控制》:掌控动态的不确定性,驾驭未来。 在这瞬息万变的时代,我们面对的系统无处不充满了随机性。无论是金融市场的波动、复杂的物理现象,还是生物系统的演化,抑或是工程实践中的种种不确定因素,都使得我们对系统行为的精准预测变得困难重重。如何在这种不确定性下,依然能够设计出最优的控制策略,实现预期的目标,是现代科学与工程领域面临的重大挑战。《随机系统最优控制》一书,便致力于深入探讨这一核心问题,为读者提供一套系统、严谨的理论框架和切实可行的分析方法。 本书并非仅仅罗列枯燥的数学公式,而是将抽象的理论与生动的实际应用紧密结合,旨在帮助读者理解随机性对系统控制带来的本质影响,以及如何通过最优控制的手段来应对这些挑战。我们不仅仅是在“控制”一个系统,更是在“驾驭”其未来的演变,即使未来充满未知。 核心内容概览: 本书首先从概率论和随机过程的基础知识出发,为后续的深入探讨奠定坚实的理论基础。我们将详细介绍马尔可夫链、泊松过程、维纳过程等经典随机过程模型,以及它们在描述和建模现实世界中的随机现象时的重要作用。理解这些基础概念,是理解更复杂的随机系统行为的关键。 随后,本书将焦点转向随机系统的动力学建模。我们将探讨如何将不确定性纳入系统模型,并介绍常用的随机微分方程(SDEs)和随机差分方程(SDEs)等建模工具。读者将学习如何根据实际情况选择合适的随机模型,并理解模型参数的不确定性如何影响系统的动态行为。这部分内容将引导读者从“已知”走向“未知”,建立对不确定系统更深刻的认识。 接着,本书的核心——随机系统的最优控制理论——将逐步展开。我们将详细介绍动态规划原理在随机系统中的应用,特别是贝尔曼方程的推导与求解。读者将学习如何将控制目标转化为数学上的优化问题,并通过求解贝尔曼方程来获得最优的控制策略。本书将覆盖多种重要的最优控制框架,包括但不限于: 随机动态规划(Stochastic Dynamic Programming): 这是解决随机最优控制问题的基石。我们将深入探讨其原理,如何通过构建和求解价值函数来确定最优控制律。 马尔可夫决策过程(Markov Decision Processes, MDPs): 对于离散时间的随机系统,MDPs提供了一个强大的框架。我们将讲解状态空间、动作空间、转移概率和奖励函数的概念,以及如何应用值迭代和策略迭代等算法来寻找最优策略。 线性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian, LQG)控制: 这是随机系统最优控制中最经典、应用最广泛的理论之一。我们将详细推导LQG控制器的形式,并说明其在状态估计(卡尔曼滤波)和最优控制之间的协同作用。读者将理解如何在一个存在高斯噪声的线性系统中实现最优的反馈控制。 随机微分方程的最优控制: 对于连续时间的随机系统,我们将深入研究随机微分方程的最优控制问题。这包括Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB)方程的推导与分析,以及Pontryagin最大值原理在随机控制中的推广应用。 理论与实践的桥梁: 《随机系统最优控制》不仅仅是理论的堆砌,更注重理论与实践的结合。书中将穿插大量案例分析,涵盖: 金融工程: 如何利用随机控制理论进行投资组合优化、风险管理和衍生品定价。例如, Black-Scholes-Merton模型和它的优化扩展。 机器人与自主系统: 如何设计在传感器噪声和环境不确定性下仍能稳定高效运行的机器人控制策略。 通信系统: 如何优化信道接入、功率分配和信号编码,以应对通信过程中的随机干扰和衰落。 资源管理: 如何在资源供应不确定时,做出最优的资源分配和调度决策,以最大化长期效益。 生物医学工程: 如何在细胞动力学、药物递送等领域,设计最优的干预策略。 本书的独特价值: 系统性与全面性: 本书力求覆盖随机系统最优控制的各个重要方面,从基础理论到高级算法,再到实际应用,构建了一个完整的知识体系。 严谨的数学论证: 本书以严谨的数学推导为基础,保证了理论的正确性和可靠性,同时避免了不必要的数学复杂性。 清晰的逻辑结构: 内容编排清晰,层层递进,便于读者逐步掌握复杂概念。 丰富的应用案例: 通过多领域的实际案例,帮助读者理解理论知识在解决现实问题中的强大威力,激发学习兴趣。 面向未来: 本书的理论框架对于理解和解决当今社会面临的许多复杂、动态且不确定性问题具有至关重要的意义,是未来自动化、智能化发展的重要理论支撑。 无论您是控制工程、自动化、应用数学、金融工程、机器人学、还是其他相关领域的学生、研究人员或工程师,《随机系统最优控制》都将是您深入理解并掌握如何驾驭不确定性,实现系统最优运行的宝贵资源。这本书将为您提供一套强大的工具和深刻的洞察力,帮助您在充满挑战的现实世界中,做出更明智、更有效的决策。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一个对经济学和金融工程领域抱有深厚兴趣的学习者,我发现“随机系统最优控制”这一主题与我研究的许多核心问题有着千丝万缕的联系。经济系统本身就是一个高度复杂且充满不确定性的随机环境。市场需求的波动、生产成本的变动、政策法规的调整、甚至是消费者信心的变化,都可能对经济运行产生深远的影响。而“最优控制”则代表着如何在这些不确定性下,最大化社会福利、提高资源配置效率,或者实现经济增长目标。这本书的名字,恰好点明了这些挑战的本质。我期待书中能够提供一套严谨的数学框架,让我能够将经济系统的随机性进行有效的建模,并在此基础上推导出最优的经济政策或企业决策规则。例如,书中对于“宏观经济动态模型”、“货币政策最优规则”以及“财政政策的最优设计”的论述,我预感将是理解和制定国家经济发展战略的关键。我更希望看到书中是如何处理“信息不对称”、“外部冲击”以及“理性预期”等经济学中常见的复杂因素,因为这正是许多经典经济学模型所面临的挑战。这本书的价值,在于它能够为我提供一套量化工具和分析方法,让我能够更理性、更科学地分析宏观经济态势,并最终为政府制定更有效的经济政策,或为企业做出更明智的经营决策提供宝贵的理论支持。

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我一直对生物科学和医学领域的研究充满兴趣,并深知其中充满了复杂且动态的随机过程。例如,药物在人体内的分布和代谢是一个高度随机化的过程,其浓度会受到个体差异、生理状态等多种因素的影响。如何根据患者的个体情况,设计最优的给药方案,以达到最佳的治疗效果并最小化副作用,就是一个典型的“随机系统最优控制”问题。同样,在疾病的发生和发展过程中,基因调控、蛋白质相互作用等分子层面的机制也充满了随机性。如何理解这些随机过程,并寻找干预的“最优节点”,以实现对疾病的有效治疗或预防,是医学研究的重大课题。这本书的名字,直接触及了这些核心问题。我非常期待书中能够提供一套严谨的数学框架,来描述和分析生物系统中的随机性,并指导如何设计出最优的治疗策略。我猜想书中会详细探讨诸如“药代动力学模型”、“生物反馈控制”以及“基因网络动力学”等概念,以及它们在医学中的应用。我也对书中如何处理“个体差异”、“系统噪声”以及“治疗耐药性”等随机挑战感到好奇,并希望能够学习到有效的应对策略。这本书将为我提供更深入的理论基础,帮助我更科学地理解生物医学问题,并为设计更精准、更有效的个体化医疗方案提供宝贵的理论支持。

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我一直对自动化和机器人领域的研究抱有极大的热情。在这些领域,如何让机器在复杂且不可预测的环境中高效、安全地完成任务,是至关重要的课题。例如,无人驾驶汽车如何在突发状况下做出最优的避障决策?工业机器人如何在动态变化的车间环境中执行精准的装配任务?甚至是无人机在复杂的地理环境中如何进行最优的路径规划?这些都是“随机系统最优控制”的典型应用场景。这本书的名字,恰好点明了解决这些挑战的关键所在。我期待书中能够深入探讨如何建立数学模型来描述这些随机环境,比如传感器噪声、执行器误差、以及不可预测的外部干扰。更重要的是,我希望能从书中学习到如何设计能够应对这些不确定性的控制算法。关于“鲁棒控制”、“自适应控制”等概念,我预感会在书中占有重要篇幅,而这些正是提升机器在实际应用中可靠性和性能的关键技术。我尤其希望书中能够提供一些具体的案例分析,展示如何将这些复杂的理论转化为实际可行的工程解决方案,并探讨不同控制策略在性能、计算复杂度以及稳定性方面的权衡。这本书将是我理解和突破机器人及自动化领域技术瓶颈的重要参考。

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我对城市规划和交通管理领域的发展一直保持着高度的关注。在现代城市中,交通流量的拥堵、公共交通系统的调度、以及应急资源的分配,都面临着巨大的不确定性和随机性。例如,高峰时段的交通流量变化是难以预测的,公交车的准点率会受到路况和突发事件的影响,而紧急救援车辆的调度则需要考虑多重随机因素以确保快速响应。如何通过最优的交通信号控制、公交线路规划以及应急响应策略,来提高城市的运行效率、减少拥堵、并保障市民的出行安全,是城市管理者面临的重大挑战。这本书的名字,“随机系统最优控制”,正好为解决这些问题提供了理论指导。我期待书中能够提供一套严谨的数学模型,来描述城市交通系统中的随机性,例如车辆到达的泊松过程、交通信号的随机变化等,并在此基础上推导出最优的控制策略。我尤其希望书中能够详细介绍如何利用“博弈论”、“优化理论”以及“仿真技术”来解决这些复杂的城市交通问题。这本书的价值,在于它能够为我提供一套科学的方法论,帮助我更深入地理解城市运行的规律,并为设计更智能、更高效的城市交通管理系统提供宝贵的理论支持。

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这本书的封面设计,老实说,第一眼吸引我的不是它本身的艺术性,而是它传递出的那种稳重和专业感。深邃的蓝色背景,仿佛浩瀚的宇宙,上面点缀着细密的、如同星辰轨迹般的白色线条,中间醒目的“随机系统最优控制”几个大字,字体棱角分明,透着一股严谨的气息。我并非是这个领域的专家,但作为一个对复杂系统和决策优化充满好奇心的读者,我被它所蕴含的深度深深吸引。拿到书的那一刻,沉甸甸的纸张触感,以及那股淡淡的油墨香,都让我对即将展开的知识之旅充满期待。我之所以选择这本书,是因为我深知现代社会,从金融市场的波动到天气系统的预测,从通信网络的流量管理到生物体的基因表达,无一不充斥着“随机性”这个难以捉摸的元素。而“最优控制”,则代表着人类在面对不确定性时,寻求最佳解决方案的永恒追求。这本书的名字本身,就仿佛一把钥匙,承诺着能够解锁理解和驾驭这些复杂系统的奥秘。我希望通过阅读这本书,能够构建一个更清晰的思维框架,去理解那些看似混乱无序的现象背后,是否隐藏着可被分析和优化的规律。它不仅仅是一本技术书籍,更像是一扇窗,让我得以窥见科学前沿如何影响和塑造着我们的世界,并思考如何在这些影响中找到更优的路径。

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我一直对如何让系统在不确定性中表现得最好这件事感到着迷。举个例子,如果我们要管理一个大型的供应链,我们知道需求量每天都在波动,供应商的交货时间也可能因为各种突发情况而延误,而仓储成本又是不低的。那么,我们应该如何设定一个动态的采购和库存策略,才能在保证客户满意度的同时,最大程度地降低总成本呢?这本书的名字,正是我一直在寻找的答案所在。我翻开目录,看到了一些我之前接触过的概念,比如马尔可夫决策过程、动态规划,但更多的是一些我闻所未闻的术语,比如“卡尔曼滤波”、“斯托克斯方程”、“HJB方程”等等。这些术语虽然听起来有些晦涩,但它们也暗示着这本书的内容是多么的丰富和深入。我设想,这本书不仅仅会教我如何理解随机系统,更会提供一套科学的方法论,让我能够将这些理论应用到实际问题中去。我尤其好奇书中是如何处理“最优性”这个概念的,它是否会涉及到不同时间尺度下的权衡?在不同的风险偏好下,最优控制策略又会如何变化?我迫不及待地想要深入探究书中提供的数学工具和分析方法,看看它们能否为我理解和解决现实世界中的复杂决策问题提供全新的视角和强大的支持,从而在信息不对称和环境干扰下做出更明智、更具前瞻性的选择。

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作为一名对网络通信和信息安全领域充满热情的工程师,我发现“随机系统最优控制”与我日常工作中遇到的许多问题息息相关。在通信网络中,用户数据的到达是一个随机过程,信道的容量会受到噪声和干扰的影响,而网络资源的分配(如带宽、功率)则需要做出最优的决策,以保证服务的质量和效率。同样,在信息安全方面,攻击者的行为往往是随机且难以预测的,如何设计鲁棒的安全防御策略,以最小化被攻击的风险和损失,也是一个典型的最优控制问题。这本书的名字,直接指向了这些关键挑战。我非常期待书中能够提供一套严谨的数学工具,来描述和分析通信网络中的随机性,并指导如何设计出最优的资源分配和拥塞控制算法。我猜想书中会详细探讨诸如“排队论”、“马尔可夫链”、“随机过程”等概念,以及它们在网络优化中的应用。我也对书中如何处理“网络拥塞”、“数据丢失”以及“恶意攻击”等随机事件感到好奇,并希望能够学习到有效的应对策略。这本书将为我提供更深入的理论基础,帮助我设计出更高效、更安全、更可靠的通信系统,并为应对日益复杂的网络环境提供强大的理论支持。

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作为一名对人工智能和机器学习充满好奇心的探索者,我发现“随机系统最优控制”这个领域与我关注的许多前沿问题息息相关。尤其是在强化学习的理论基础和算法设计上,随机性与最优决策的结合是其核心。想象一下,一个正在学习下棋的AI,它需要根据当前棋盘的局面(系统状态)来选择最佳的落子(控制策略),而对手的每一次落子都带来了不确定性。又或者,一个自动驾驶系统,它需要根据实时的传感器数据(系统状态)来决定加速、刹车或转向(控制策略),而路况的变化和行人、其他车辆的行为都是随机的。这本书的名字,直接触及了这些问题的根源。我非常期待书中能够深入解析如何有效地对这些随机过程进行建模,以及如何利用数学工具来推导出最优的控制策略。我猜想书中会详细介绍诸如“贝叶斯优化”、“凸优化”以及“随机梯度下降”等与机器学习紧密相关的技术,并且会阐述它们在控制领域的具体应用。此外,我也对书中如何处理“部分可观测性”和“延迟信息”的随机系统感到好奇,因为这正是许多实际应用中普遍存在的挑战。这本书将为我提供一个更坚实的理论基础,帮助我更深入地理解机器学习模型的行为,并为设计更智能、更鲁棒的人工智能系统提供宝贵的洞见。

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我一直对能源系统和电网优化管理这一复杂领域非常关注。在这个领域,需求预测的偏差、可再生能源(如风能和太阳能)的间歇性和波动性、以及设备故障的可能性,都使得整个系统充满了随机性。如何在保证供电可靠性和稳定性的同时,实现能源成本的最小化,并最大化可再生能源的利用率,是当前能源领域面临的重大挑战。而“随机系统最优控制”理论,正是解决这些问题的一把关键钥匙。我期待这本书能够提供严谨的数学框架,让我能够对能源系统的随机性进行精确的建模,并在此基础上设计出最优的运行策略。例如,书中对于“多能源系统耦合”、“储能优化调度”以及“电网潮流控制”的讨论,我预感将是理解和优化现代电力系统的核心内容。我尤其希望书中能够详细介绍如何利用诸如“随机规划”、“动态规划”等方法来解决能源供需不匹配的问题,以及如何在不确定的电价环境下做出最优的交易决策。这本书的价值,在于它能够为我提供一套量化工具和分析方法,让我能够更科学、更有效地管理能源系统,实现能源效率的提升和可持续发展目标,这对我研究能源经济学和能源政策具有非常重要的指导意义。

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作为一名对量化金融领域抱有浓厚兴趣的学习者,我对“随机系统最优控制”这个主题的吸引力不言而喻。金融市场本质上就是一个充满不确定性、高维度且高度动态的随机系统。资产价格的波动、利率的变化、经济数据的发布,甚至投资者情绪的转变,都可能对投资组合的表现产生巨大的影响。而“最优控制”则是我一直在思考如何应用于投资策略中的关键。我们如何在市场的噪音中捕捉alpha?如何在风险调整的基础上最大化收益?如何构建一个能够抵御市场冲击且具备长期稳健性的投资组合?这本书的名字,直接指向了这些核心问题。我期望这本书能够提供一套严谨的数学框架,让我能够将金融市场的随机性建模化,并在此基础上推导出最优的投资决策规则。例如,书中对于“风险中性定价”、“随机微分方程”和“偏微分方程”的论述,我预感将是理解金融衍生品定价和风险管理的基石。我更希望能看到书中是如何处理“非线性”和“高维度”的随机系统,因为这正是现代金融市场模型所面临的挑战。这本书的价值,在于它能够为我提供一套量化工具,让我能够更理性、更科学地分析市场,并最终制定出能够适应市场变化、实现长期增值的投资策略,这对我而言具有非凡的实践意义。

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