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出版者:McGraw-Hill

作者:Goldberg, Joel S.

出品人:

页数:650

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 48.53

装帧:Pap

isbn号码:9780071451925

丛书系列:

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《现代控制系统分析与设计》 内容简介 本书旨在为控制工程、电子工程、机械工程以及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面而深入的现代控制系统理论与应用的学习指南。全书结构严谨，内容涵盖了从经典控制理论的基础回顾到现代控制理论的尖端进展，并通过大量的实例和工程应用，帮助读者建立扎实的理论基础和出色的实践能力。 第一部分：控制系统的基本概念与经典方法回顾 本部分首先回顾了控制系统的基本概念，包括反馈控制的必要性、线性与非线性系统的定义、以及系统动态性能的描述。我们详细探讨了系统的时域分析方法，重点介绍了单位脉冲响应、阶跃响应、瞬态响应指标（如超调量、上升时间、沉降时间）的计算与设计。 接着，本书深入讲解了系统的频域分析方法。拉普拉斯变换是理解系统传递函数的关键工具，我们详细阐述了其在系统建模中的应用。传递函数和框图代数构成了分析复杂系统的基础框架。在此基础上，我们引入了频率响应分析的概念，通过波德图（Bode Plot）、奈奎斯特图（Nyquist Plot）的绘制与解读，评估系统的稳定裕度和相对稳定性。系统的根轨迹分析方法被详细阐述，这是一种直观地观察系统参数变化对闭环极点位置影响的有力工具，为设计超前/滞后校正网络提供了理论指导。 针对经典控制中的具体设计问题，本书系统介绍了PID控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、手工整定法）及其在工业过程控制中的广泛应用。此外，我们还讨论了系统的校正与补偿技术，包括如何设计超前、滞后以及超前-滞后补偿器，以满足特定的时域或频域性能指标要求。 第二部分：状态空间法与现代控制理论 进入现代控制理论领域，本书将焦点从单输入单输出（SISO）系统转向更具普遍性的多输入多输出（MIMO）系统，采用状态空间表示法。 状态空间模型是描述复杂动态系统的强大工具。我们详细介绍了如何从物理模型（如电路、机械系统）或传递函数矩阵推导系统的状态空间方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{Ax} + mathbf{Bu}$ 和输出方程 $mathbf{y} = mathbf{Cx} + mathbf{Du}$。接着，本书重点讲解了系统的基本性质分析，包括可控性和可观测性的数学判据（卡尔曼判据），这是设计现代控制器和观测器的先决条件。 在状态空间理论的基础上，本书系统阐述了现代控制器的设计技术。对于完全可控的系统，状态反馈极点配置技术允许工程师将闭环系统的所有极点任意配置到复平面上的期望位置，以达到最佳的暂态响应。我们详细推导了反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 的计算方法，如通过Ackermann公式或极点配置算法。 同步地，本书讨论了状态观测器（State Observers）的设计，特别关注卡尔曼滤波器的原理与应用。当系统状态变量不能直接测量时，观测器用于基于输入和输出信号来估计系统的内部状态。我们详细介绍了全阶观测器和简化观测器（如Luenberger观测器）的设计，以及如何通过对偶原理将极点配置技术应用于观测器极点的设计。 第三部分：最优控制与系统辨识 本书的后半部分深入探讨了现代控制理论中的重要分支——最优控制。我们将最优控制定义为一个在特定性能指标（如二次型性能指标LQR）下寻找最优控制律的问题。 二次型最优控制（LQR）是现代控制中应用最广泛的最优控制形式。我们详细推导了LQR控制器设计的基础——代数黎卡提方程（ARE）的求解方法，并阐释了如何通过调整权重矩阵 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 来权衡状态误差的最小化与控制输入的平滑性。 对于具有随机干扰和测量噪声的系统，卡尔曼滤波（Kalman Filtering）被引入作为最优状态估计器。本书清晰地阐述了离散时间卡尔曼滤波器的递推算法，包括预测步和更新步，以及其在实时状态估计中的核心作用。最优估计与最优控制的结合，构成了先进的估计与控制结构。 此外，本部分还涵盖了系统辨识的基础知识。在实际工程中，系统模型往往是未知的或不精确的，系统辨识技术用于通过实验数据估计系统的动态模型。我们介绍了参数估计的基本方法，如最小二乘法（Least Squares），并讨论了输入信号的选择对辨识精度和模型结构选择的影响。 第四部分：非线性系统的初步探讨与先进主题 认识到所有实际系统本质上都是非线性的，本书在最后一部分对非线性系统的分析与控制进行了初步探讨。我们介绍了描述非线性系统的相平面分析法，这对于低阶系统的定性分析非常有效。对于高维系统，我们讨论了线性化技术，即在工作点附近使用泰勒级数展开将非线性系统近似为线性系统，以便应用前述的线性控制技术。 最后，本书对一些前沿的控制主题进行了介绍，包括鲁棒控制的基本思想（如 $mathrm{H}_{infty}$ 控制的引入背景），以及先进的自适应控制和滑模控制的基本概念，为读者后续深入研究打下基础。 本书特色： 1. 理论与实践紧密结合： 每一章都配有详细的工程案例分析，展示了理论工具在航空航天、机器人、电力电子等领域的实际应用。 2. 数学推导严谨清晰： 核心定理和算法的推导过程被详细列出，确保读者能透彻理解背后的数学原理。 3. 强调系统思维： 引导读者从统一的、以状态为中心的视角看待控制问题，超越了经典控制的局限性。 本书是控制工程专业本科高年级、研究生阶段的理想教材，同时也为希望提升控制系统设计能力的工程技术人员提供了一本高质量的参考书。

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这本书的名字我一眼就能认出来，Lange Outline Review，对于很多像我一样，在医学院摸爬滚打多年的学生来说，这几个字代表着希望，也代表着那段奋斗的日子。我至今还记得第一次拿到它时的感觉，厚重、扎实，仿佛握住了通往成功的钥匙。我当时的专业是内科，每天的工作就是和各种各样的病人打交道，从感冒发烧的小毛病，到危及生命的重症，我都需要迅速掌握相关的知识，并能快速应用到临床实践中。这本书就像一个忠实的伙伴，在我迷茫的时候指引方向，在我疲惫的时候给我力量。它不是那种填鸭式的教材，而是以一种非常清晰、有条理的方式，将复杂的医学知识梳理得井井有条。每个章节都紧扣核心考点，通过提纲挈领的叙述，将重要的概念、疾病的诊断和治疗原则，以及最新的研究进展，都浓缩其中。我尤其喜欢它在关键点上的强调，那些加粗的字体，那些简洁有力的总结，都像是在我的脑海里打下了深刻的烙印。有时，我会拿着它在夜深人静的时候翻阅，一边回忆起白天遇到的病例，一边对照书中的讲解，那种融会贯通的感觉，至今仍让我心潮澎湃。它不仅仅是一本复习资料，更像是一次对自身知识体系的全面梳理和升华。

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在考研准备阶段，我试过市面上各种各样的复习资料，有的是厚如砖头，恨不得把所有细节都塞进来，看得人眼花缭乱；有的则是过于简略，点到为止，感觉就像在走马观花。直到我拿到Lange Outline Review，我才觉得好像找到了救星。这本书的特点就是“少即是多”，它不会把所有东西都一股脑地堆给你，而是用最精炼的语言，把最核心、最重要、最容易考的点给拎出来。我记得我当时准备的是某个专业的核心课程，内容繁杂，尤其是那些公式和定理，总是记不住，或者容易混淆。这本书在处理这部分内容时，用了非常巧妙的方式，比如用图表来展示公式之间的关系，或者用几个经典的例题来讲解定理的应用。我最喜欢的是它那种“由点到面”的教学思路，先告诉你最重要的几个点，然后通过这些点，串联起整个知识体系。我每次复习的时候，都会先看一遍这本书的目录和提纲，然后再深入到具体的内容。这样一来，我的思路就非常清晰，知道自己应该重点掌握哪些内容，哪些内容可以作为辅助理解。这本书给我最大的帮助，就是让我不再感到迷茫，知道自己的复习方向在哪里。

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我记得我当时是在准备某项重要的临床能力考核，压力非常大，感觉像是站在悬崖边上。身边很多同学都推荐了Lange Outline Review，说这本书特别实用，能帮助我们快速抓住重点。刚拿到手的时候，我还有点怀疑，因为我之前接触过不少复习资料，有些写得过于冗长，有些又过于简略，总觉得抓不住核心。但这本书不一样，它的排版非常清晰，重点突出，每一个知识点都讲得鞭辟入里，但又不会让你觉得枯燥乏味。我最欣赏的是它在章节的开头和结尾，都会有一个总纲和总结，让你对整个知识体系有一个宏观的把握，然后再深入到细节。我当时最头疼的是那些繁琐的鉴别诊断，但这本书用非常简练的语言，将不同疾病的相似之处和关键区别都列了出来，让我一下子就豁然开朗。它还穿插了一些临床案例，虽然篇幅不长，但却非常生动，能让我把书本上的知识和实际的临床情况联系起来。我记得有一次，我为一个诊断不明的病例而苦恼，翻开书一看，书中提到的一个罕见病，正好符合我观察到的所有症状，最后经过进一步检查，果然确诊了。那种成就感，真的无法用语言形容。

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我对Lange Outline Review这本书的印象，可以用“效率”这个词来概括。当时我正处于一个非常忙碌的项目周期中，需要快速学习和掌握一个全新的技术领域。我的时间非常有限，每一分每一秒都非常宝贵，我急需一本能够帮助我迅速建立起该领域基础知识框架的书籍。这本书的风格正是如此，它没有冗长的背景介绍，没有过多的理论铺垫，而是直接切入核心概念和关键技术。它以非常清晰、逻辑性强的结构，将复杂的知识点分解成易于理解的部分。我尤其喜欢它在阐述某个技术原理时，会穿插一些简明的图示和流程图，这大大降低了我的理解难度，也让我在阅读过程中不会感到疲惫。这本书给我的感觉就像是在一个信息爆炸的时代，它为你提供了一个高效的“过滤器”，能够帮助你过滤掉那些不必要的噪音，直达最本质、最重要的知识。我在短短几周内，通过阅读这本书，就对那个技术领域有了扎实的理解，并且能够将其应用到我的项目中。对于那些需要快速学习新知识，或者需要系统梳理现有知识体系的读者来说，这本书绝对是一个不可多得的利器。

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说实话，当我第一次接触到Lange Outline Review这本书的时候，我其实抱着一种观望的态度。我是一名在学术研究领域摸索多年的学者，对知识的严谨性和深度有很高的要求。我通常更倾向于阅读那些厚重、严谨的专著，而非概括性的复习资料。然而，我的导师曾经向我推荐过这本书，并表示它在梳理和整合某一学科的核心概念方面有着独特的优势。出于对导师的信任，我还是把它找来翻阅了一下。令我惊喜的是，这本书并没有因为其“Outline”的名称而显得肤浅。相反，它以一种高度凝练却又不失准确性的方式，呈现了某一领域的精髓。书中的逻辑结构清晰无比，从基础概念到复杂理论，再到应用实践，层层递进，环环相扣。我特别欣赏它在处理争议性问题时所展现出的中立和客观，它不会轻易地给出绝对的结论，而是引导读者去思考，去理解不同观点的形成过程。这本书就像一个高明的向导，带领我迅速浏览了整个知识的版图，让我对那个领域的整体脉络有了更深刻的认识，同时又能在关键节点上，捕捉到最核心的要点。对于需要快速掌握某一领域精髓，或者希望在已有知识基础上进行系统性梳理的读者而言，这本书无疑是一个宝贵的工具。

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