Essentials of Robust Control pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Pearson US Imports & PHIPEs

作者:Zhou

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-03-18

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780137739790

丛书系列:

图书标签:

• Robust Control
• Control Theory
• Systems and Control
• Engineering
• Mathematics
• Adaptive Control
• Filtering
• Optimization
• Stability Analysis
• Linear Systems

《动态系统稳定性与故障诊断：从理论到实践》 本书深入探讨了现代工程领域中至关重要的一个主题：如何在面对不确定性、干扰和潜在故障时，保证动态系统的可靠运行。我们将一同探索一系列旨在提升系统鲁棒性和安全性的核心概念与前沿技术，为设计和分析复杂系统提供一套严谨而实用的方法论。 第一部分：系统建模与不确定性刻画 我们将从基础出发，建立对动态系统的深刻理解。这包括： 状态空间方法： 掌握描述和分析线性时不变（LTI）与线性时变（LTV）系统的数学框架，理解状态向量、输入和输出的物理意义。 非线性系统表示： 探索描述更广泛系统行为的非线性模型，如李雅普诺夫方程、泰勒展开近似等，理解其在建模中的应用。 不确定性模型： 重点关注不确定性是如何影响系统行为的。我们将学习如何量化和表示不同类型的不确定性，包括： 参数不确定性： 系统模型中的增益、时间常数等参数可能存在的波动范围。 外部干扰： 随机噪声、周期性扰动、环境变化等外部因素对系统状态的影响。 模型误差： 由于简化或近似引起的模型与实际系统之间的差异。 结构不确定性： 系统结构本身可能存在的未知变化或缺失。 集合论方法： 引入集合论的概念来描述不确定性的集合，为后续的鲁棒分析打下基础。 第二部分：鲁棒稳定性分析 在建立了对系统的准确描述后，我们将转向分析系统在不确定性存在下的稳定性。 稳定性理论回顾： 复习李雅普诺夫稳定性理论，理解渐近稳定、指数稳定等概念。 鲁棒稳定性定义： 探讨在不确定性集合内，系统是否始终保持稳定性。我们将引入各种定义，如“所有可能参数下的稳定性”等。 线性矩阵不等式（LMI）： LMI作为一种强大的凸优化工具，在鲁棒稳定性分析中扮演着核心角色。我们将学习如何将鲁棒稳定性条件转化为LMI形式，并通过数值优化求解器得到系统不确定性范围内的稳定性保证。 结构化与非结构化不确定性分析： 分别针对不同类型的不确定性，介绍相应的分析方法和判定准则。 H-无穷（H-infinity）控制理论基础： H-无穷理论是鲁棒控制的基石之一，它旨在最小化系统对外部干扰的响应。我们将介绍其基本概念，如传递函数范数、增益裕度等，为鲁棒控制器设计做铺垫。 第三部分：鲁棒控制器设计 拥有了鲁棒的分析工具，我们就可以开始设计能够有效应对不确定性的控制器。 LMI-based控制器设计： 利用LMI将鲁棒控制器设计问题转化为可解的优化问题。我们将学习如何设计状态反馈和输出反馈控制器，以实现预期的鲁棒性能。 H-无穷控制器设计： 深入探讨H-无穷控制器设计的具体算法，包括求解Riccati方程或LMI等方法，以达到最佳的鲁棒性能指标。 模型预测控制（MPC）与鲁棒性： 探索如何在MPC框架中引入鲁棒性考量，通过在线优化和对未来不确定性的预判，设计出对干扰和模型误差具有良好适应性的控制策略。 滑模控制（SMC）及其鲁棒性： 滑模控制以其对扰动的强鲁棒性而闻名。我们将学习滑模面的设计、切换律的构造，以及如何分析和改进其抖振现象。 自适应控制的鲁棒性： 介绍自适应控制技术，当系统参数未知或发生变化时，控制器能够自动调整自身参数以维持性能。探讨自适应控制在鲁棒性方面的优势和挑战。 第四部分：故障诊断与容错控制 除了应对未知的扰动，当系统发生实际故障时，如何及时检测并安全地继续运行也是至关重要的。 故障模型的建立： 学习如何对不同类型的故障进行建模，例如传感器故障、执行器故障、系统参数漂移等。 故障检测方法： 残差生成： 基于系统模型，生成在正常工作状态下应接近零的残差信号。当故障发生时，残差会偏离正常值，从而触发故障检测。 基于observers的方法： 利用状态观测器（如卡尔曼滤波器）来估计系统状态，并将估计值与实际测量值进行比较，检测异常。 基于模型的方法： 利用系统模型自身的特性（如能观性、能控性）来设计故障检测算法。 故障诊断与隔离（FDI）： 在检测到故障后，进一步确定故障的类型、发生位置和严重程度。 容错控制（TFC）： 设计能够在故障发生后，通过调整控制器参数或改变控制策略，来维持系统基本功能的控制器。 重构控制策略： 介绍在故障发生后，如何实时或准实时地重新配置控制器，以补偿故障的影响，并尽可能地恢复系统性能。 在线故障重构与实时性考量： 探讨在实际应用中，故障诊断和容错控制需要具备的实时性，以及如何设计高效的在线算法。 第五部分：高级主题与工程应用 本书的最后部分将带领读者进入更广阔的领域，并展示这些理论在实际工程中的应用。 分布式鲁棒控制： 探讨在多智能体系统、传感器网络等分布式系统中，如何实现鲁棒的协同控制。 学习型鲁棒控制： 结合机器学习方法，例如强化学习，来设计能够从经验中学习并适应不确定性的鲁棒控制器。 网络化控制系统的鲁棒性： 分析通信延迟、丢包等网络因素对控制系统鲁棒性的影响，并探讨应对策略。 实际工程案例分析： 通过航空航天、机器人、过程控制、电力系统等领域的实际案例，深入理解鲁棒控制、故障诊断与容错控制理论的应用。从飞行器姿态控制到工业机器人运动规划，从化工过程的稳定运行到电网的可靠调度，都将是重点讨论的对象。 仿真与实验验证： 强调理论与实践相结合的重要性，介绍如何利用仿真工具（如MATLAB/Simulink）进行模型验证和控制器性能评估，以及实际硬件实验的搭建与验证。 本书的目标是为读者提供一套全面而深入的理解，帮助他们掌握分析和设计能够抵御不确定性和故障的动态系统的能力。无论您是从事科研、工程设计还是系统开发，本书都将成为您宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的排版和图示设计堪称一流。清晰的数学符号、恰当的图表来辅助复杂的概念解释，使得长时间的阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。我特别喜欢作者在引入新概念时所使用的“动机先行”的叙述方式。比如，在讲解“结构化奇异值”（Structured Singular Value, $ ext{SSV}$）时，作者并没有直接抛出复杂的定义，而是先从物理上解释了为什么只对特定类型的扰动进行惩罚比全局的 $mathcal{H}_{infty}$ 范数更有效率，从而自然地导出了 $ ext{SSV}$ 的必要性。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度。对于我来说，最宝贵的收获在于它对“保守性”的讨论。作者毫不避讳地指出了不同鲁棒设计方法之间的权衡——比如，过度保守的设计虽然保证了绝对安全，但往往是以牺牲性能为代价的。如何巧妙地平衡稳定性和性能，是贯穿全书的核心思想之一，这种辩证的观点让我的思考变得更加成熟。

评分☆☆☆☆☆

与其他同类书籍相比，这本书在方法论上的侧重点显得独树一帜。我注意到它花费了大量篇幅来介绍基于数值优化和计算几何的鲁棒性验证方法，这在很多传统的控制教材中是比较少见的。作者似乎特别推崇那些可以直接转化为代码实现的算法，而不是仅仅停留在理论证明的层面。比如，它详细讲解了多面体不确定集下的鲁棒可行性问题，并将其转化为一系列凸优化问题来求解。这种“可计算性”的强调，极大地提升了这本书的实际操作价值。我尝试着将书中的一个 $mu$-分析的例子应用到我正在研究的一个实际模型上，结果发现，通过书中的指导，我能够精确地计算出当前设计裕度到底有多大，这比以往那种模糊的“感觉”要可靠得多。总而言之，这本书为我提供了一套现代的、面向实践的鲁棒控制工具箱，它不仅仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“如何做”和“为什么这样做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识体系结构非常完整，它似乎想构建一个从基础到前沿的完整闭环。我发现它在回顾经典控制理论（如根轨迹、伯德图等）时，使用的语言和视角都明显带有“鲁棒性”的滤镜，这使得原本看似陈旧的知识焕发出了新的活力。例如，当讨论增益裕度和相位裕度时，作者立刻将其与输入矩阵和输出矩阵的不确定性联系起来，展示了经典指标在不确定系统中的实际意义。更令人印象深刻的是，它对模型阶次缩减技术（Model Order Reduction）的详尽介绍，这是在设计低复杂度鲁棒控制器时至关重要的一步。我尝试用书中的方法对一个高阶系统进行了降阶处理，得到的低阶模型在鲁棒性能测试中，其结果与原高阶模型高度吻合，这证明了该方法论的可靠性。这本书的价值在于，它成功地将传统控制的直觉与现代控制的严谨计算能力完美地融合在一起，为读者提供了一个既有理论深度又有工程深度的学习路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容实在是太引人入胜了，我简直爱不释手。作者在处理复杂系统稳定性问题时展现出的深刻洞察力令人叹服。我尤其欣赏书中对经典控制理论的精辟总结，它为理解现代鲁棒控制奠定了坚实的基础。阅读过程中，我发现作者并非仅仅停留在理论的堆砌，而是非常注重将数学工具与实际工程应用紧密结合起来。例如，在讨论 $mathcal{H}_{infty}$ 控制器的设计时，作者通过一系列清晰的算例，将原本抽象的线性矩阵不等式（LMI）求解过程变得直观易懂。这对于我这样的初学者来说，无疑是巨大的帮助。书中对于不确定性的建模方式也进行了详尽的探讨，区分了参数不确定性、外部扰动和模型误差，并为每一种情况提供了相应的处理框架。我感觉，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师在循循善诱，引导读者逐步攀登控制理论的高峰。它让我对“鲁棒性”这个概念有了全新的、更深层次的理解，不再仅仅是“能抵抗干扰”，而是包含了一整套严谨的设计哲学。那种豁然开朗的感觉，真是难以言喻。

评分☆☆☆☆☆

我花了相当长的时间来消化这本书中的内容，坦白说，它的深度和广度确实超出了我最初的预期。这本书的叙述风格非常严谨，逻辑链条环环相扣，几乎找不到任何可以被诟病的地方。特别是它在处理非线性系统鲁棒性方面的章节，处理得非常精妙。作者没有采取那种一概而论的方法，而是有层次地介绍了诸如输入/输出线性化、滑模控制以及基于李雅普诺夫函数的稳定性分析等多种技术路线。最让我感到震撼的是，作者对奇异摄动法在处理多速率或具有快速动态的系统中应用的阐述，那种分解复杂问题为慢速和快速子系统的方法，展现了极高的数学美感和工程实用性。尽管某些部分的推导过程需要我反复对照公式手册，但这正是它权威性的体现——它没有为了追求“平易近人”而牺牲理论的严谨性。对于希望在控制领域做出深入研究的人来说，这本书无疑是一份不可或缺的参考资料，它教会我如何构建一个既能满足性能指标，又能确保在各种现实约束下可靠运行的控制系统。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆