动态系统建模与控制

动态系统建模与控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:(美)马卡、塞勒
出品人:
页数:367
译者:
出版时间:2006-5
价格:45.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302126508
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
  • 计算机科学
  • 系统
  • 自动化
  • 经济系统
  • 动力学
  • dynamics
  • 动态系统
  • 建模
  • 控制
  • 工程
  • 数学
  • 仿真
  • 反馈
  • 稳定性
  • 系统科学
  • 自动控制
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具体描述

本书用简单实际的示例逐步解释了为物理系统获得的“模块示意图”方法,并提供了获取所讨论的动态系统本质的图解介绍。还演示了如何把模块示意图变形为数学模块,然后可以用MALTAB/SIMULINK进行模拟。

《工程优化设计与仿真》 本书深入探讨了工程设计领域的核心方法与前沿技术,旨在为读者提供一套系统、全面的工程优化设计理论框架和实践指导。全书共分为十二章,内容循序渐进,由浅入深。 第一章 工程优化设计基础 本章首先界定了工程优化的概念及其在现代工程实践中的重要性,阐述了优化问题的数学模型构建,包括目标函数、约束条件和设计变量的定义。随后,介绍了几种经典的优化算法,如梯度下降法、牛顿法和共轭梯度法,并分析了它们各自的优缺点及适用范围。 第二章 数学规划方法 本章聚焦于不同类型的数学规划问题。我们详细讲解了线性规划(LP)及其求解方法,如单纯形法和内点法。接着,深入探讨了非线性规划(NLP),包括无约束优化和约束优化问题,介绍了一系列处理非线性规划的方法,如拉格朗日乘子法、KKT条件、序列二次规划(SQP)等。对于整数规划(IP)和混合整数规划(MIP),也进行了原理性的阐述和求解策略的介绍。 第三章 启发式优化算法 面对复杂、高维度的工程问题,传统数学规划方法往往难以有效求解。本章引入了多种启发式优化算法,这些算法通过模拟自然现象或生物进化过程,能够有效地搜索全局最优解。我们详细介绍了遗传算法(GA),包括其编码、选择、交叉和变异操作;粒子群优化(PSO),阐述了其粒子速度和位置的更新机制;以及模拟退火(SA)算法,分析了其降温策略对搜索性能的影响。此外,还简要介绍了蚁群优化(ACO)和差分进化(DE)等算法。 第四章 灵敏度分析与参数估计 在工程设计过程中,理解设计参数对系统性能的影响至关重要。本章讲解了灵敏度分析技术,包括解析法和数值法,帮助工程师量化各参数变化对目标函数和约束条件的影响。同时,本章也探讨了参数估计的方法,如何利用实测数据来准确辨识模型参数,并介绍了最小二乘法及其变种。 第五章 结构优化设计 本章将优化理论应用于结构工程领域。内容涵盖了拓扑优化、形状优化和尺寸优化等关键技术,并结合有限元分析(FEA)软件,指导读者如何建立结构优化模型,选择合适的优化目标(如最小化重量、最大化刚度)和约束(如应力、位移限制)。本章通过实例分析,展示了如何利用优化算法实现轻量化和高性能的结构设计。 第六章 流体系统优化设计 流体机械与管道系统的优化是另一重要应用领域。本章重点介绍了在泵、风机、阀门以及管道网络设计中应用优化方法的实例。我们将探讨如何优化流道形状、叶轮参数、管道直径和布局,以实现节能、高效和稳定的运行。本章还会涉及CFD(计算流体力学)与优化算法的耦合应用。 第七章 热力系统优化设计 热力系统(如锅炉、换热器、制冷设备)的设计优化对能源效率有着直接影响。本章将深入分析热力系统的建模方法,并介绍如何应用优化技术来确定最佳的工质选择、换热面积、传热系数以及运行参数,以最小化能耗或最大化热回收效率。 第八章 电力系统与控制策略优化 本章聚焦于电力系统的优化调度和控制策略的制定。内容包括如何优化发电计划、输电损耗,以及在分布式能源接入和电网稳定性控制方面的应用。此外,本章还将探讨先进控制策略(如模型预测控制)的设计与优化,以提高系统的鲁棒性和动态响应性能。 第九章 计算机辅助设计(CAD)与仿真软件集成 现代工程设计离不开强大的CAD和仿真软件。本章讲解了如何将优化算法与主流的CAD软件(如SolidWorks, CATIA)和仿真平台(如ANSYS, COMSOL, MATLAB/Simulink)进行集成,实现设计参数的自动更新与迭代优化。我们将介绍API接口的使用、脚本编程以及数据交换的常见问题。 第十章 鲁棒性与可靠性优化设计 工程系统往往需要在不确定性环境下运行。本章探讨了鲁棒性优化(Robust Optimization)和可靠性设计(Reliability-based Design Optimization, RBDO)方法。我们将学习如何考虑参数的随机性、模型的不确定性,并设计出在各种工况下都能稳定运行的系统。 第十一章 优化设计实例分析 本章通过多个跨学科的综合性案例,展示了工程优化设计在实际工程项目中的应用。案例涵盖了航空航天、汽车工程、机器人技术以及生物医学工程等领域,旨在帮助读者理解不同优化方法在具体问题中的选择与应用,并激发读者解决复杂工程问题的创新思维。 第十二章 未来发展趋势与挑战 在最后一章,我们将展望工程优化设计领域的未来发展趋势,包括人工智能(AI)与机器学习在优化中的应用、多目标优化、以及与大数据分析的结合。同时,本章也将讨论当前面临的挑战,如高复杂度问题的求解、优化结果的可解释性以及优化设计流程的标准化等。 《工程优化设计与仿真》是一本理论与实践相结合的著作,适合工程专业的本科生、研究生以及从事工程设计、研发和技术管理的工程师阅读。通过学习本书,读者将能够掌握系统化的工程优化设计方法,提升设计效率与产品性能,在日益激烈的市场竞争中取得优势。

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读后感

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用户评价

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我一直对能够精确描述事物随时间演变过程的科学理论抱有浓厚的兴趣,而《动态系统建模与控制》这个书名恰好契合了我的求知欲。我希望这本书能够为我提供一个系统化的框架,让我能够理解那些看似复杂多变的现象背后所隐藏的规律,并学会如何去影响和改变这些规律。首先,对于“建模”部分,我非常渴望学习如何将现实世界中的各种动态过程,无论是机械的、电气的、还是流体的,抽象成一套能够被数学语言精确描述的模型。我希望能够了解不同建模方法的精髓,比如如何利用物理定律推导微分方程,如何运用状态空间方法来刻画系统的内部状态,以及如何处理模型中的非线性和时滞等复杂情况。在“控制”方面,我更期待的是学习如何根据建立的模型,设计出有效的控制策略,以实现对系统性能的优化和提升。我希望能够深入理解PID控制、模态控制、自适应控制、预测控制等多种控制理论,了解它们的设计思想、实现算法以及各自的优势和局限性。我特别希望书中能够包含一些实际的应用案例,展示如何将这些理论知识应用于解决真实的工程问题,例如飞行器的稳定控制、自动驾驶系统的路径规划等。这本书给我的感觉,它不仅仅是知识的传授,更是一种能力的培养,能够让我从一个被动的观察者,转变为一个能够主动干预和塑造世界的工程师。

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这本书的封面设计有一种低调的科技感,深邃的蓝色和明亮的绿色曲线交织,预示着一种深刻的理论探索和实际应用相结合的旅程。我一直对能够解释事物变化规律的数学工具很着迷,而《动态系统建模与控制》这个书名正好击中了我的兴趣点。我希望这本书能为我打开一扇理解复杂系统运行机制的窗户。首先,对于“建模”部分,我非常想了解如何将现实世界中的各种物理、工程、甚至社会经济现象,抽象成一套能够被数学语言描述的方程组。书中是否会详细介绍不同类型的数学模型,例如状态空间模型、传递函数模型、以及它们各自的适用范围和转换方法?我尤其关心如何处理非线性系统,因为现实世界中的大多数系统都不是线性的,而非线性系统的建模和控制往往更具挑战性。在“控制”方面,我更期待的是学习如何设计有效的策略来影响和改变这些系统的行为。书中是否会深入探讨各种经典的控制方法,如PID控制、根轨迹分析、频率响应分析等,并解释这些方法是如何工作的,以及在不同场景下的优劣?我非常希望书中能够包含一些实际的案例研究,展示如何将这些理论知识应用于解决具体的工程问题,例如飞行器的姿态控制、工业过程的温度调节等。这本书给我的印象是,它提供了一种系统性的方法论,能够帮助我不仅理解事物是如何运行的,还能学会如何去影响和优化它们的运行。

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我对《动态系统建模与控制》这本书抱有非常高的期望,因为我一直对能够描述和影响事物运动规律的科学充满兴趣。从科学家的角度来看,理解一个动态系统,首先就是要能够建立一个精确的数学模型来描述它的行为。我希望这本书能够深入浅出地讲解各种建模方法,不仅仅是理论的推导,更重要的是其背后的物理直觉和工程意义。我很好奇书中是否会涉及不同领域的动态系统,例如机械振动系统、电路系统、流体系统、甚至生物系统和经济系统,并阐述它们之间在建模和控制上的共通之处和差异。我特别期待能够学习到如何从物理原理出发,推导出描述系统动态行为的微分方程或差分方程,并且理解如何对这些方程进行简化和近似,以应对复杂系统的挑战。在控制方面,我希望能深入了解不同控制理论的核心思想,比如反馈控制的基本原理,如何通过引入反馈来提高系统的稳定性和鲁棒性。书中对于控制器的设计,是否会提供清晰的步骤和算法,以及如何分析控制器的性能,例如响应时间、超调量、稳态误差等?另外,我非常希望书中能够讨论如何处理现实世界中的不确定性和干扰,以及如何设计能够应对这些不确定性的鲁棒控制系统。这本书给我的感觉,是一把能够解锁理解和操纵复杂世界钥匙,我迫不及待地想要开启这段学习之旅,探索动态系统背后的奥秘。

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这本书的标题《动态系统建模与控制》给我一种严谨且实用的感觉,仿佛是一本能够帮助我深入理解并驾驭复杂系统运行规律的指南。我一直对事物如何随时间变化并相互作用的现象很感兴趣,但苦于缺乏系统的理论框架来分析和描述这些过程。我希望这本书能够填补我在这方面的知识空白。在“建模”的部分,我渴望学习如何将现实世界中那些错综复杂的动态过程,通过抽象和数学化,转化为一套清晰、可理解的模型。我希望能了解不同建模方法的优劣,例如是基于物理原理的建模,还是基于数据的建模,亦或是两者结合的建模方式。书中是否会涉及如何处理系统的不确定性,以及如何评估模型的准确性和适用性?在“控制”方面,我更期待的是学习如何利用建立好的模型,设计出能够有效影响系统行为的控制策略。我希望了解诸如反馈控制、前馈控制、自适应控制等不同的控制思想,以及它们在具体工程问题中的应用。我特别关注书中是否会讨论如何平衡系统的性能,例如速度、精度、稳定性和能耗,以及如何应对现实世界中可能出现的各种干扰和扰动。这本书给我的感觉,它不仅仅是传授知识,更是培养一种解决问题的思维方式,能够让我从“观察者”转变为“干预者”,去主动影响和塑造我们周围的世界,这种前景让我倍感振奋。

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看到《动态系统建模与控制》这个书名,我就立刻被它所吸引,因为它直接触及了我一直以来对理解和操纵事物运行机制的强烈好奇心。我一直渴望能够掌握一种方法,能够让我不仅能描述事物如何随时间变化,更能主动地去影响和优化它们的变化过程。我希望这本书能够系统地阐述动态系统的建模方法,从最基础的物理原理出发,如何将这些原理转化为精确的数学方程,例如微分方程或差分方程。我非常期待书中能够详细介绍状态空间方法,因为它能够更全面地刻画系统的内部状态,并为控制器的设计提供便利。同时,我也希望能够学习到如何处理实际系统中的非线性和不确定性,以及如何利用数据来辨识和修正模型。在控制方面,我迫切地想要了解如何设计出能够稳定、精确、高效地控制动态系统的控制器。我希望书中能够深入讲解PID控制、极点配置、最优控制、鲁棒控制等经典和前沿的控制理论,并解释它们在不同应用场景下的优劣势。我特别希望书中能够包含一些关于模型预测控制(MPC)的介绍,因为它在处理多约束、多目标问题时表现出色。这本书给我的感觉,它提供了一个从理解到掌控的完整流程,能够帮助我将抽象的数学理论转化为解决实际工程问题的有力工具。

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这本书的书名《动态系统建模与控制》就如同一个承诺,承诺将带我深入探索那些随着时间推移而不断变化的复杂机制。我一直对那些能够精确描述事物演进过程的数学模型充满好奇,并且希望能够掌握如何利用这些模型来达到预期的控制目标。我期待书中能够详细讲解如何从物理现实出发,构建出描述系统动态行为的数学方程,无论是微分方程还是差分方程。我希望能够学习到各种建模技术,例如拉普拉斯变换、傅里叶变换在系统分析中的应用,以及状态空间描述如何更全面地刻画系统的内部状态。同时,我也非常好奇书中是否会介绍一些面向实际应用的建模方法,比如如何从实验数据中辨识出系统的模型参数,以及如何处理模型中的非线性和不确定性。在控制层面,我非常期待能够深入理解各种控制理论的精髓,例如如何设计PID控制器来稳定系统,如何利用状态反馈来改善系统的性能,以及如何应用最优控制和鲁棒控制来应对更复杂的挑战。我希望书中能提供清晰的指导,让我能够理解不同控制器的设计思路、实现方法以及其在实际工程中的应用场景。这本书给我的印象是,它提供了一个从理论到实践的完整链条,能够帮助我不仅仅是理解动态系统,更能学会如何去控制它们,这种能力非常有价值。

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我一直认为,理解一个系统的本质,首先在于能够对其进行准确的建模。这本书的题目《动态系统建模与控制》正是我一直在寻找的。我非常好奇作者是如何将“建模”这个抽象的概念具体化,并且将其与“控制”这一更具实践性的应用紧密联系起来的。我希望书中能够详细介绍建立数学模型的各种方法,比如物理学基础方程的运用,如牛顿定律、基尔霍夫定律等,这些是理解很多工程系统的基石。同时,我也希望能够接触到一些更现代的建模技术,例如状态空间表示法,以及如何处理时延系统、分布式参数系统等复杂情况。在建模过程中,数据的作用至关重要,我期望书中能够阐述如何利用观测到的数据来构建和验证模型,这涉及到系统辨识的方方面面,包括模型的选择、参数估计、模型验证等。当然,模型的建立是为了更好地进行控制。我迫切地想知道,一旦模型建立完成,我们应该如何设计控制器来达到预期的控制目标。书中是否会介绍PID控制器、状态反馈控制器、最优控制器、鲁棒控制器等不同的控制策略?它们各自的优缺点是什么?在实际应用中,我们应该如何根据系统的特点和控制需求来选择合适的控制器?我尤其关注书中是否会包含一些关于模型简化和近似的讨论,因为在很多实际应用中,我们无法获得完美的模型,而如何有效地进行简化和近似,以保证控制性能,是至关重要的。这本书承诺的是一种从理解到操控的完整路径,我对此充满了期待。

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《动态系统建模与控制》这个书名本身就给我一种能够深入理解和操控复杂世界的感觉。我一直对科学技术中那些能够描述和影响事物运动和变化规律的理论非常着迷,而这本书似乎正好提供了这样的钥匙。我希望这本书能够引领我进入一个全新的认知领域,从“为什么会这样”到“如何让它变成那样”。我非常期待书中能够系统地介绍各种动态系统的数学建模方法,包括但不限于如何将物理定律转化为数学方程,如何处理离散和连续时间系统,以及如何利用状态空间表示来全面描述系统的内在动态。我希望能够学到如何从实验数据中辨识系统的模型,理解模型验证的意义和方法,以及如何处理模型中的不确定性和参数变化。在控制方面,我渴望学习如何设计控制器来达到特定的性能指标,例如系统的稳定性、响应速度、精度以及对外部干扰的抵抗能力。我希望书中能够涵盖各种经典的控制技术,如PID控制、最优控制、模糊控制、神经网络控制等,并详细解释它们的设计原理、适用范围以及在不同工程领域的成功案例。这本书给我的感觉,它不仅仅是一本教科书,更是一种思维的启迪,能够培养我以系统化、数学化的方式去分析和解决问题,这种能力在当今科技飞速发展的时代尤为重要。

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《动态系统建模与控制》这个标题给我一种深入浅出的感觉,仿佛是能够带领我穿越复杂理论迷雾,直达系统本质的航海图。我一直对事物如何随时间演变并相互作用的规律充满好奇,并且希望能够掌握一套科学的工具,来理解和影响这些过程。我期待这本书能够为我构建一个扎实的理论基础,首先在“建模”方面,我希望能学习到如何将现实世界中的各种物理现象,例如机械振动、电路响应、热力学过程等,转化为一套精确的数学模型。我希望了解不同类型的数学模型,如传递函数模型、状态空间模型,以及它们各自的优缺点和适用范围。我也希望书中能够包含关于模型简化和近似的讨论,因为在很多实际应用中,我们很难获得完全精确的模型。在“控制”方面,我非常期待能够学习如何设计出能够稳定、优化、甚至重塑系统行为的控制器。我希望能够深入理解PID控制器的设计原理,以及如何通过调整参数来获得满意的控制效果。同时,我也对更高级的控制策略,如最优控制、自适应控制、模糊逻辑控制等感到好奇,并希望了解它们是如何工作的,以及在何种场景下能够发挥最佳作用。这本书给我的感觉,它不仅仅是传授知识,更是一种思维方式的培养,能够让我以一种系统化、逻辑化的方式去分析和解决工程问题。

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这本书的封面设计非常有吸引力,那种深邃的蓝色背景,上面点缀着跳动的绿色曲线,立刻就让人联想到复杂而又充满活力的动态过程。我一直对科学和工程领域中的“系统”概念很感兴趣,但苦于没有一本能够清晰、系统地阐述这些概念的书籍。当我看到《动态系统建模与控制》这个书名时,立刻就被它的专业性和涵盖性所吸引。我希望这本书能够带我进入一个全新的认知领域,让我理解那些看似杂乱无章的现象背后,是否隐藏着可以被数学模型捕捉的规律,以及如何利用这些模型来影响和改变系统的行为。我尤其期待书中能够详细讲解不同类型的动态系统,比如是连续的还是离散的,是线性的还是非线性的,以及它们各自的特点和适用场景。同时,关于“建模”的部分,我希望能够学到各种建模技术,从基础的物理方程建模,到数据驱动的建模方法,最好还能有实际案例分析,让我能够将理论知识与实践联系起来。我对控制理论也充满了好奇,希望这本书能为我揭示如何通过设计控制器来稳定、优化甚至重塑动态系统的行为,例如如何让一个不稳定的系统变得稳定,或者如何让一个系统达到预期的目标状态,同时还要考虑系统的鲁棒性和性能。这本书给我一种感觉,它不仅仅是关于理论的讲解,更是一种思维方式的启迪,能够帮助我以一种更加系统和深刻的方式去看待和解决问题。

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