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出版者:CRC Press

作者:Shankar P. Bhattacharyya

出品人:

页数:924

译者:

出版时间:2009-01-30

价格:USD 159.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849340635

丛书系列:

图书标签:

• 控制理论
• 线性系统
• 现代控制
• 状态空间
• 最优控制
• 鲁棒控制
• 系统分析
• 控制设计
• 反馈控制
• 动态系统

《线性控制理论》并非一本包含在此之处的著作，而是对一门至关重要的工程学科的深入探索。这本书籍（此处并非特指某一本）旨在为读者提供理解和设计现代控制系统的坚实理论基础，尤其侧重于那些能够用线性微分方程精确描述的系统。 从根本上说，控制理论关注的是如何通过操纵系统的输入信号，使其输出行为能够按照我们期望的方式进行。在《线性控制理论》的框架下，我们首先会触及系统的建模。这意味着将现实世界的物理过程，例如机械臂的运动、飞机的飞行姿态、甚至是化学反应器的温度变化，转化为一套描述其动态行为的数学方程。线性控制理论主要依赖于状态空间表示法和传递函数等数学工具，这些工具能够以简洁而强大的方式捕捉系统的核心特性。 状态空间法提供了一种全面描述系统内部状态（即系统的当前配置）及其如何随时间演变的方法。它将系统表示为一组一阶微分方程，其形式为 $dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$ 和 $y(t) = Cx(t) + Du(t)$，其中 $x(t)$ 是状态向量，$u(t)$ 是输入向量，$y(t)$ 是输出向量，而 $A, B, C, D$ 是系统矩阵。对这些矩阵性质的深入理解，例如系统的可控性（能否通过输入信号将系统从任意初始状态驱动到任意目标状态）和可观测性（能否通过输出信号推断出系统的所有状态），是设计有效控制器的关键。 传递函数法则提供了一种从输入到输出的频域分析视角。它将一个输入-输出系统表示为一个复有理函数，描述了输入信号的频率成分如何被系统放大或衰减，以及其相位如何发生改变。传递函数是分析系统稳定性、响应速度和频率特性的有力工具。稳定性的概念在控制理论中至关重要，它保证了系统在受到扰动后能够恢复到其平衡状态，而不是发散失控。 在此基础上，《线性控制理论》将引导读者学习各种控制策略的设计。这包括基于状态反馈的控制器，如极点配置，它允许我们通过调整反馈增益矩阵来任意指定系统的闭环极点（从而精确控制系统的瞬态响应特性），或者确保系统具有良好的鲁棒性。控制器设计还可能涉及状态观测器的设计，用于估计系统内部不可直接测量但对控制至关重要的状态变量。 此外，线性控制理论还涵盖了更高级的主题，例如最优控制。最优控制旨在找到一个控制律，使得系统在满足特定约束条件的同时，最小化或最大化某个性能指标（成本函数）。例如，在火箭发射中，最优控制可以用来最小化燃料消耗或缩短飞行时间。线性二次型调节器（LQR）是线性系统中一种经典的、非常重要的最优控制方法，它能在确保稳定性的同时，以一种最优的方式平衡控制能量和状态误差。 对于那些需要在存在不确定性和噪声的环境中工作的系统，《线性控制理论》也会触及鲁棒控制和估计理论。鲁棒控制旨在设计控制器，使其对系统模型的不确定性（例如参数变化或未建模的动态）不敏感，确保系统在实际运行中依然稳定可靠。估计理论，如卡尔曼滤波，则提供了一种最优的方式来融合包含噪声的测量数据和系统模型，以估计系统的状态。卡尔曼滤波被广泛应用于导航、目标跟踪和数据融合等领域。 总而言之，《线性控制理论》为理解和解决工程领域的众多控制问题提供了必要的理论基石。它教会我们如何将物理系统转化为数学模型，如何分析这些模型的动态特性，以及如何设计出能够实现期望性能的控制器。这本书籍（在此处并非指代一本具体的出版物）的价值在于其通用性，其原理可以应用于从微电子设备到大型航空航天的几乎所有工程领域。掌握这些概念，不仅能够帮助工程师设计更高效、更稳定、更可靠的系统，更能为进一步探索非线性控制、自适应控制和智能控制等更复杂的领域打下坚实的基础。

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这本书就像一位技艺精湛的工匠，用精密的工具打磨出了对线性控制理论的透彻解读。它的内容详实，覆盖面广，足以满足大多数初学者和进阶学习者的需求。我尤其喜欢书中对于不同控制方法比较和权衡的讨论，比如PID控制与现代状态反馈控制的对比，以及它们各自的优缺点。这种分析有助于我根据具体应用场景选择最合适的解决方案。书中对于模型辨识、控制器设计（例如极点配置、LQR设计）以及系统鲁棒性分析的讲解，都给我留下了深刻的印象。作者在介绍这些内容时，往往会从问题的根源出发，层层递进，使得整个学习过程既有挑战性，又充满了成就感。虽然有些章节的内容相对密集，需要反复阅读和消化，但这恰恰说明了其内容的深度和价值。我常常会在阅读中停下来，思考作者提出的问题，并尝试用自己的话复述一遍。这种主动的学习方式，配合书中提供的丰富练习题，极大地巩固了我对知识的掌握。这本书并非一本“速成”指南，它要求读者投入时间和精力，但回报是巨大的——它能让你真正理解线性控制理论的精髓，并具备解决实际问题的能力。

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阅读此书的体验，如同跟随一位经验丰富的向导，穿越线性控制理论的迷宫。作者的叙述方式非常独特，他善于在清晰的数学推导之外，注入对工程实践的深刻洞察。我尤其欣赏书中对于不同系统模型（如状态空间模型与传递函数模型）之间转换的详细讲解，以及在不同模型下分析系统特性的方法。这为我理解和处理各种实际控制问题提供了坚实的基础。书中关于可控性、可观测性等概念的阐释，不仅仅停留在理论层面，更深入地探讨了它们在控制器设计中的重要性。我经常在解决问题时，会回想起书中关于这些概念的论述，并从中找到启发。作者在介绍诸如状态观测器设计、最优控制（如LQR）等高级主题时，同样保持了逻辑的连贯性和讲解的细致性，使得我能够逐步攻克难关。尽管这本书的篇幅不小，内容也很丰富，但其结构设计合理，使得阅读过程不至于显得过于分散。这本书的价值在于，它不仅仅教授了“是什么”，更教会了“为什么”和“怎么用”，是提升控制理论理解水平的绝佳读物。

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这是一本值得反复品读的力作。它的语言风格严谨而富有启发性，作者仿佛是一位循循善诱的智者，将复杂的控制理论化繁为简，娓娓道来。我特别赞赏书中在介绍数学概念时，始终不忘与物理世界的联系。比如，在讨论传递函数和零极点时，作者会详细解释它们如何影响系统的动态响应，以及它们在时域和频域中的直观意义。这使得我不再仅仅是将它们视为抽象的数学符号，而是能理解它们背后所代表的物理现象。书中对于稳定性理论（如Lyapunov稳定性）的阐述，以及如何通过反馈来改善系统的性能，都令人印象深刻。作者在讲解这些核心概念时，思路清晰，逻辑严密，即使是对于初学者来说，也能较容易地把握。我常常会在阅读完一章后，回顾前面学到的知识，发现新的联系和更深层次的理解。这本书不仅仅是传授知识，更是在培养一种解决问题的思维方式。它鼓励读者去分析系统，去理解动态行为，去设计最优的控制策略。对于任何希望在控制工程领域有所建树的人来说，这本书都是必不可少的参考。

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这是一本真正能够让你“思考”的书。作者没有回避理论的深度，但却以一种极其清晰和富有吸引力的方式呈现出来。我被书中对系统反馈机制的深入剖析所吸引，特别是作者如何解释反馈是如何影响系统的稳定性、瞬态响应和稳态误差的。他不仅仅罗列公式，更是在讲述一个关于“控制”的本质故事。书中对于频率域分析（如Bode图、Nyquist图）的讲解，以及如何利用它们来评估系统的稳定性和性能，对我来说是尤为宝贵的。作者通过大量的图示和直观的解释，将这些抽象的概念变得生动起来。此外，书中关于鲁棒控制和模型预测控制的初步介绍，也为我打开了通往更前沿控制领域的大门。我发现，在解决实际问题时，书中提到的各种分析工具和设计方法都成为了我得心应手的利器。这本书要求读者投入一定的时间和精力，但它所带来的理解深度和解决问题的能力，绝对是物超所值的。它不仅仅是一本技术书籍，更是一份引领你深入探索线性控制理论的智力启迪。

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这是一本让人欲罢不能的书，一旦翻开，就好像踏入了一个充满逻辑与严谨的数学花园。作者对线性控制理论的阐释，不仅仅是公式的堆砌，更像是在讲述一个关于系统如何被理解、被驾驭的宏大故事。从最基础的状态空间表示，到复杂的稳定性分析，再到设计控制器以达到期望的系统行为，每一个概念都得到了详尽的讲解，并且相互之间有着清晰的脉络。我特别欣赏书中对于理论背后物理意义的深度挖掘，这使得抽象的数学工具变得生动易懂。作者并非简单地告诉我们“怎么做”，而是深入浅出地解释“为什么这样做”，这对于培养真正的理解至关重要。书中大量的例子，涵盖了从经典的机械系统到更现代的动态过程，都极大地帮助我将理论知识与实际应用联系起来。即使在面对一些稍显复杂的证明时，作者的引导也非常细致，常常伴随着图示和直观的解释，让我能够一步步地跟上思路，最终豁然开朗。对于我这样希望深入理解控制系统本质的读者来说，这本书无疑是一份珍贵的财富。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，用清晰的语言和深刻的见解，引领我在控制理论的领域里不断探索。

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