非线性系统设计

非线性系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:马里诺
出品人:
页数:346
译者:
出版时间:2006-8
价格:59.00元
装帧:
isbn号码:9787121029523
丛书系列:国外计算机科学教材系列
图书标签:
  • 鲁棒设计
  • 计算科学
  • 挺好的书籍
  • 微分几何7
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  • 系统设计
  • 控制工程
  • 动态系统
  • 稳定性分析
  • 反馈控制
  • 数学建模
  • 工程应用
  • 自动控制
  • 混沌系统
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具体描述

本书是非线性控制的3本经典教材之一,从应用角度介绍了非线性反馈控制的微分几何、自适应以及鲁棒设计方法。该书系统地阐述了连续时间有限维不确定系统的非线性反馈控制设计,内容上是自我完备的。本书给出的控制算法可应用于许多重要的实际控制问题,如电机、航天器、机器人以及电力系统控制等。

  本书习题丰富,并有12个经典的实例,通过这些应用实例来体现设计方法,适合从事非线性控制研究的工程师和控制工程及相近专业的研究生阅读。

《非线性系统设计》是一本为工程师、研究人员和高级学生量身打造的深入探讨非线性动态系统设计理论与实践的权威著作。本书旨在为读者提供一套系统性的方法论,以应对工程领域中普遍存在的非线性问题,并指导如何设计出稳定、鲁棒且高效的非线性控制系统。 核心内容概述: 本书的结构严谨,从基础概念出发,逐步深入到高级设计技术,确保读者能够构建起扎实的理论基础,并掌握实际应用中的关键技能。 第一部分:非线性系统基础 非线性系统建模: 本部分详细阐述了如何构建准确的非线性系统模型。内容涵盖了不同类型的非线性特性,如饱和、死区、间隙、迟滞等,并提供了将这些特性纳入数学模型的方法。读者将学习如何利用常微分方程(ODEs)、偏微分方程(PDEs)以及状态空间表示来精确描述非线性系统的行为。此外,还探讨了系统辨识技术,以从实验数据中提取非线性模型参数。 非线性系统分析: 在理解了非线性系统的建模方法后,本书深入探讨了分析非线性系统行为的各种工具和技术。这包括但不限于: 平衡点分析: 如何计算和分类非线性系统的平衡点,并分析其稳定性。 李雅普诺夫稳定性理论: 详细介绍李雅普诺夫直接法和间接法,为判断非线性系统的稳定性提供严谨的数学框架。重点讲解了能量函数(二次型和非二次型)的构造方法,以及如何利用它们来证明全局渐近稳定性。 相平面分析: 对于二阶系统,相平面分析是一种直观理解系统动态演化的有力工具。本书将展示如何绘制相轨迹,识别极限环、奇点等特征,并解释不同控制策略对相平面几何形状的影响。 描述函数法: 介绍如何利用描述函数法来近似分析具有单自由度非线性的系统,并预测振荡的产生及其幅值和频率。 奇异摄动理论: 对于包含不同时间尺度动态的系统,奇异摄动理论提供了一种将复杂高维问题降维到低维模型的有效手段,本书将阐述其基本原理和应用。 鲁棒性与不确定性分析: 探讨如何在存在模型不确定性和外部扰动的情况下分析非线性系统的性能和稳定性。 第二部分:经典非线性控制设计方法 反馈线性化(Feedback Linearization): 本部分是理解非线性控制设计的基石。读者将学习如何通过状态反馈和坐标变换,将非线性系统转化为等效的线性系统,从而可以使用成熟的线性控制技术进行设计。本书详细介绍了精确反馈线性化和动态反馈线性化,并讨论了其在不同类型非线性系统中的应用,包括输入-状态线性化和输入-输出线性化。 滑模控制(Sliding Mode Control, SMC): 滑模控制是一种强有力的鲁棒控制技术,能够有效处理系统的不确定性和外部干扰。本书深入讲解了滑模控制的设计原理,包括滑模面的选取、切换律的设计,以及如何克服“抖振”现象。将介绍多种滑模控制策略,如高阶滑模、积分滑模以及自适应滑模控制。 反步法(Backstepping): 反步法是一种递归的、系统化的设计方法,适用于设计全状态反馈的非线性控制器。本书详细阐述了反步法的每一步骤,包括如何选择虚拟控制量、设计辅助李雅普诺夫函数,以及确保设计的稳定性。将展示如何利用反步法解决一系列经典非线性控制问题,如河流模型、布鲁金斯车辆模型等。 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control, FLC): 模糊逻辑控制是一种模仿人类决策过程的智能控制方法,尤其适用于难以建立精确数学模型的系统。本书介绍了模糊逻辑控制器的基本构成,包括模糊化、模糊规则库、模糊推理和解模糊化。将指导读者如何设计有效的模糊规则和隶属度函数,并讨论其在机器人控制、过程控制等领域的应用。 神经网络控制(Neural Network Control, NNC): 神经网络作为一种强大的函数逼近器,可以用来估计未知非线性函数或作为控制器的一部分。本书介绍了不同类型的神经网络(如前馈神经网络、径向基函数网络)及其在非线性控制中的应用,包括自适应神经网络控制、模型参考自适应控制等。 第三部分:先进非线性控制技术与应用 模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)在非线性系统中的应用: 尽管MPC起源于线性系统,但其在非线性系统中的应用已成为研究热点。本书将探讨如何为非线性系统构建准确的模型,并在优化框架中求解预测控制问题,以实现对复杂非线性过程的优化控制。 自适应非线性控制: 当系统参数未知或时变时,自适应控制成为必然选择。本书深入研究了各种自适应非线性控制技术,包括基于李雅普诺夫的自适应控制、基于模型参考自适应控制(MRAC)以及神经网络自适应控制。 鲁棒非线性控制: 进一步探讨了在模型不确定性较大或存在难以预测的干扰情况下的鲁棒控制设计。内容将涵盖H∞控制、LMI(线性矩阵不等式)方法在非线性鲁棒控制设计中的应用。 多变量非线性系统控制: 针对具有多个输入和多个输出的非线性系统,本书介绍了如何扩展单变量设计方法,如多变量反馈线性化、多变量滑模控制等。 先进应用案例分析: 本部分将通过多个实际工程案例,展示上述理论和方法的应用。这些案例可能涵盖航空航天、机器人学、过程控制、电力系统等领域,并提供详细的仿真和实验结果分析,帮助读者理解理论知识的落地过程。 本书的特色: 理论与实践并重: 本书不仅深入浅出地讲解了非线性控制的理论基础,还通过大量的算例和工程应用,指导读者如何将这些理论转化为实际的控制系统设计。 覆盖面广: 涵盖了从基础分析工具到各种主流的非线性控制设计方法,为读者提供了一个全面而系统的学习路径。 严谨的数学推导: 对关键理论和方法进行了严谨的数学推导,使读者能够深入理解其原理和适用范围。 面向工程应用: 始终将工程实践作为导向,强调了控制器的鲁棒性、计算效率和易于实现性。 丰富的参考文献: 提供了大量权威的参考文献,方便读者进一步深入研究。 《非线性系统设计》是任何希望在现代控制工程领域取得突破的专业人士必备的参考书。无论您是需要设计高精度无人机飞行控制器,还是优化复杂的化工生产流程,亦或是开发先进的机器人运动规划算法,本书都将为您提供宝贵的知识和实用的工具。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《非线性系统设计》这本书,对我而言,是一次深入探索复杂世界奥秘的旅程。我一直相信,现实世界并非如我们所见的那么简单,许多看似微不足道的因素,却可能通过非线性的作用,最终引发巨大的改变。我非常希望通过阅读这本书,能够建立起对非线性系统的深刻理解。我尤其关注书中是如何处理那些“混沌”和“不稳定”的现象的。我希望作者能够提供一些有效的工具和方法,让我们能够驾驭这些看似难以控制的力量。比如,如何设计一些反馈机制,能够将系统引导到期望的稳定状态,或者如何利用分岔理论来创造出新的系统行为。我也对书中是否会介绍一些在工程实践中已经被证明有效的非线性设计方法感到好奇,例如如何利用神经元网络来模拟生物系统的复杂行为,或者如何设计模糊逻辑控制器来处理不确定性。我更看重的是,这本书能否赋予我一种“直觉”,让我能够预判一个非线性系统的潜在行为,并提前做出最优的设计决策。它能否帮助我培养出一种对非线性系统“感知”的能力,让我能够在纷繁复杂的现象中,捕捉到那些关键的非线性驱动因素,是我对这本书的期待。

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我对《非线性系统设计》这本书的期待,源于我对理解世界本质的渴望。我一直觉得,线性模型虽然在很多基础科学中扮演着重要角色,但它往往过于简化了现实世界的复杂性。非线性系统,对我而言,代表着更真实、更丰富、也更难以捉摸的自然规律。我希望这本书能够为我揭示这些规律的奥秘,并提供一套行之有效的设计方法。我特别关注书中是如何处理那些“混沌”和“自组织”现象的,因为我认为这些是理解许多复杂系统运作的关键。我希望能够学到如何通过调整参数或引入特定结构,来引导一个非线性系统从无序走向有序,或者实现一些突破性的性能。我期待书中能够包含一些具有启发性的数学工具和算法,能够帮助我进行非线性系统的建模、分析和优化。更重要的是,我希望这本书能够培养我一种“洞察力”,让我能够识别出隐藏在各种现象背后的非线性驱动因素,并利用这些认知来解决实际问题。它是否能够帮助我从一个“现象观察者”转变为一个“系统创造者”,是我对这本书最根本的期盼。

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对于《非线性系统设计》这本书,我抱持着一种学习者的谦逊态度。我深知非线性系统的研究领域博大精深,充满了各种复杂的数学模型和抽象的理论。我希望这本书能够成为我进入这个领域的一扇明亮的窗户,引导我认识这个复杂的世界。我尤其关心书中是否会涉及一些基础性的概念,比如奇异点、分岔、吸引子等等,这些都是理解非线性系统行为的关键。同时,我也希望能看到一些关于如何分析和模拟非线性系统的数学工具的介绍,比如微分方程的求解方法,或者是一些数值模拟的技术。我并不期望这本书能够让我成为一个顶级的非线性系统专家,但我希望它能为我打下坚实的基础,让我能够读懂更深入的文献,参与更专业的讨论。我更看重的是它能否提供一个清晰的思维框架,让我能够系统地去思考非线性问题,而不是仅仅停留在零散的知识点上。比如,当面对一个未知的系统时,我应该如何去着手分析它的非线性特征?又或者,当我在设计一个系统时,如何预判并规避可能出现的非线性风险?这些实践性的问题,是我最渴望在这本书中找到答案的。它能否成为我学习道路上的引路人,是我关注的重点。

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《非线性系统设计》这本书,对我来说,不仅仅是一本技术手册,更是一种对世界认知方式的挑战。我一直觉得,我们所处的现实世界,绝大多数的系统都展现出非线性的特征,而我们常常因为习惯了线性思维而忽略了其中的关键。因此,我非常期待这本书能够为我打开一扇新的大门,让我能够以一种全新的视角去理解和设计这些复杂的系统。我尤其关注书中是否会提供一些关于如何“控制”非线性系统的方法,因为非线性系统的行为往往具有不可预测性和突发性。我希望能够学到一些能够稳定化不稳定系统,或者放大系统某些有利特性的设计技巧。我也期待书中能够包含一些关于如何利用非线性系统来实现高效信息传输、数据压缩或者模式识别的案例。我更希望这本书能够培养我一种“直觉”和“经验”,让我能够在面对复杂的非线性问题时,能够快速地做出有效的判断和设计。它是否能够帮助我建立起一套系统性的非线性设计理念,让我能够将抽象的理论转化为实际的工程应用,是我对这本书最热切的期盼。

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当我第一次看到《非线性系统设计》这本书的书名时,我脑海中立刻浮现出各种各样的复杂场景。从自然界的潮汐涨落,到金融市场的波动起伏,再到我们大脑中的神经网络活动,似乎无一不与非线性息息相关。我一直认为,如果不能理解非线性,就无法真正理解这个世界。因此,我非常期待这本书能够为我揭示非线性系统设计的核心奥秘。我希望书中能够提供一些清晰的逻辑框架,让我能够理解非线性系统是如何产生其独特的行为模式的。我特别想知道,作者是如何将抽象的数学理论与具体的工程设计联系起来的。例如,书中是否会介绍一些能够帮助我们识别系统非线性特征的方法,或者一些能够用来调整系统参数以达到预期目标的策略。我更希望这本书能够培养我一种“系统思维”,让我能够从整体的角度去审视一个非线性系统,并理解其各个组成部分之间的相互作用。它是否能够帮助我打破思维定势,去发现那些隐藏在复杂表象之下的规律,并利用这些规律去创造出更具智慧和适应性的系统,是我对这本书的殷切期盼。

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《非线性系统设计》这本书,对我来说,更像是一次智识的探险。非线性系统,在我看来,是宇宙中最普遍的存在形式,它们隐藏在万物运行的脉络之中,决定着事物的演变轨迹。我之所以会被这本书吸引,是因为我始终坚信,理解非线性是理解真实世界的一把钥匙。我期望这本书能够带领我深入到这些复杂的动态过程之中,去揭示那些隐藏在表象之下的规律。我非常想知道,书中是如何将抽象的数学概念转化为可操作的设计原理的。例如,如何利用正反馈来放大系统的某些特性,或者如何设计鲁棒的控制器来应对不可预测的扰动。我希望它能够提供一些具体的工程案例,让我看到非线性设计在实际应用中的威力。或许是关于航空航天领域中的飞行控制,亦或是生物医学领域中的基因调控网络,甚至是经济学中复杂的市场模型。我期待书中能够有一种“举一反三”的能力,让我能够触类旁通,将书中阐述的设计思想应用到我自己的研究或工作中。这本书能否为我提供一种新的视角,一种看待和解决问题的全新方式,是我最期待的。它能否让我摆脱线性的思维定势,去拥抱更加丰富和真实的现实,是我对这本书的关注所在。

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翻开《非线性系统设计》的扉页,我首先被它沉甸甸的专业感所吸引。这本书的装帧设计就透着一股严谨和厚重,仿佛里面承载着无数的智慧和研究成果。我一向对那些能够深入剖析事物本质的书籍情有独钟,而“非线性”这个词本身就充满了挑战和吸引力。它意味着我们不能再用简单的加减乘除或者比例关系去衡量一切,而是要面对一个更加复杂、更加动态的世界。我很好奇,作者是如何将如此抽象和难以捉摸的概念,以一种易于理解和学习的方式呈现出来的。我期待书中能够有大量的案例分析,从经典的物理模型,到现代的控制工程,甚至是生物学中的某些递归过程,都能成为其阐述的素材。我希望通过这些案例,我能够逐渐掌握识别非线性特性、理解其行为模式,并最终能够设计出稳定且高效的非线性系统。想象一下,如果我能设计一个能够自动适应环境变化的机器人,或者一个能够预测并规避市场风险的金融模型,那将是多么令人兴奋的事情。这本书是否能提供这样的“内功心法”,让我具备这样的能力,是我非常关注的。它是否能够教会我“道”与“术”兼具的知识,让我不仅理解了原理,更能熟练地运用这些原理去解决实际问题,是我对这本书最大的期许。

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我之所以会选择《非线性系统设计》这本书,是因为我一直对那些能够解释“为什么”而非仅仅“是什么”的知识抱有浓厚的兴趣。非线性系统,在我看来,就是“为什么”的集中体现。它们的行为往往不是简单的线性叠加,而是充满了意想不到的涌现和突变。我希望能从这本书中找到理解这些复杂现象的钥匙。我非常好奇,作者是如何将晦涩的数学语言转化为易于理解的工程设计思路的。我希望书中能够提供一些“工具箱”,里面装满了各种各样的设计方法和策略,让我能够在面对不同的非线性系统时,能够有针对性地选择合适的工具。比如,如何通过改变系统的结构来优化其性能,如何利用混沌现象来提高信息传输的效率,或者如何设计自适应的控制算法来应对环境的变化。我更希望这本书能够培养我一种“设计思维”,让我不仅仅是模仿现有的模型,而是能够创造出全新的、具有突破性的非线性系统。它能否成为我创新能力的催化剂,让我能够将理论知识转化为实际的创新成果,是我对这本书的殷切期盼。我期待这本书能够启发我,让我看到非线性系统设计中的无限可能,并赋予我实现这些可能的能力。

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《非线性系统设计》这本书,在我看来,是一扇通往更深层次理解世界的窗户。我一直认为,线性思维虽然简洁,但往往会让我们忽略掉现实世界中那些至关重要的非线性影响。我渴望通过这本书,能够更全面地认识和理解非线性系统的复杂性。我特别好奇,书中是如何将那些抽象的数学模型转化为具体的工程设计原理的。例如,我希望能够学到如何利用诸如李雅普诺夫函数之类的工具来分析系统的稳定性,或者如何通过设计非线性反馈来改善系统的性能。我期待书中能够提供一些详实的案例研究,展示非线性设计在不同领域的成功应用,无论是控制工程、机器人技术,还是信号处理、人工智能,我都希望能够从中获得启发。更重要的是,我希望这本书能够培养我一种“创造性”的思维模式,让我不仅仅是能够理解和分析非线性系统,更能主动地去设计和构建它们。它能否赋予我一种“预见性”,让我能够预测非线性系统在不同条件下的行为,并根据这些预测来优化设计,是我对这本书最深的期待。

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《非线性系统设计》这本书,我拿到手的时候,就怀着一种既期待又略带忐忑的心情。期待是因为我一直觉得,现实世界中的许多系统,从生物的生长发育,到经济的繁荣衰退,再到物理世界的复杂相互作用,无一不是充满了非线性的色彩。我们习惯了线性思维,容易将事物简化,但很多时候,这种简化恰恰会让我们忽略掉关键的、决定系统走向的那些细微之处。而这本书的书名,直接点明了它的核心——如何去“设计”非线性系统。这不仅仅是理解非线性,更是要能够主动地去构建、去优化、去操控它们。我在阅读前,脑海中构思了无数种可能,或许是关于如何通过调整参数来引导一个系统从混乱走向有序,或许是如何设计反馈机制来抵消潜在的不稳定性,又或许是如何利用非线性特性去实现一些线性系统无法企及的性能。这本书就像一个复杂的谜题,它的每一个章节都可能是我解开这个谜题的关键线索。我特别好奇它会如何处理那些看似混沌的现象,比如蝴蝶效应,或者说,它是否会提供一些实用的工具或者方法论,能够帮助我将这些抽象的概念转化为具体的设计方案。毕竟,理论再美,也需要落地的应用。这本书是否能真正赋能我,让我从一个旁观者变成一个创造者,这是我最期待的部分。我希望它不仅仅是理论的堆砌,更是一个能够激发灵感,提供实操指导的宝库。

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