时滞分布参数系统理论及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:崔宝同,楼旭阳

出品人:

页数:215

译者:

出版时间:2009-1

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787118057843

丛书系列:

图书标签:

• 时滞系统
• 分布参数系统
• 控制理论
• 系统辨识
• 优化算法
• 滤波理论
• 状态估计
• 工程应用
• 数学建模
• 自适应控制

深度探索：现代控制理论前沿——基于非线性动力学的鲁棒控制与优化 图书简介 本书聚焦于现代控制理论领域中最为前沿和具有挑战性的课题之一：基于非线性动力学模型的鲁棒控制与优化设计。它摒弃了传统线性系统框架的局限性，深入探讨了在系统模型存在不确定性、外部扰动以及内在非线性特性时，如何构建既能保证系统稳定性与性能，又能有效抵御各种不利因素影响的先进控制策略。本书面向高级工程应用和理论研究人员，旨在提供一套严谨、深入且具有高度实践指导意义的理论体系和分析工具。 第一部分：非线性系统的建模与分析基础 本部分奠定了分析复杂系统的数学基础。传统的线性模型在描述许多实际物理系统（如航空航天、复杂化学过程、高动态机电系统）时显得力不从心。因此，本书首先详尽阐述了基于结构化知识和数据驱动的非线性系统精确建模方法。 1. 微分几何与李雅普诺夫方法在新兴领域的拓展应用： 详细介绍了微分几何在描述系统的流形结构上的优势，特别是对于具有约束和奇异点的系统的建模。同时，对经典李雅普诺夫稳定性理论进行了现代化的梳理，引入了李雅普诺夫泛函的设计技术，并重点讨论了半负定和区域稳定性分析在非线性系统中的严格应用。 2. 不确定性的精确刻画与量化： 针对工程实际中普遍存在的参数不确定性、模型误差（Mismatches）以及未建模动态，本书采用了区间分析、多面体不确定性模型（Polytopic Models）以及模糊集理论来量化这些不确定性。重点在于建立一套与控制设计直接挂钩的数学表示，而非仅仅是定性描述。 3. 复杂系统的拓扑结构分析： 探讨了无穷维系统（如偏微分方程控制）的有限维近似与归约技术。这包括基于模态分析的截断误差分析，以及采用高阶张量分解来揭示高维非线性系统的潜在低秩动力学结构。 第二部分：鲁棒控制设计的新范式 在建立了严谨的非线性不确定性模型基础上，本书的核心在于构建应对这些挑战的鲁棒控制框架。这部分内容极大地超越了传统的 $H_{infty}$ 控制和 $mu$ 综合理论在非线性系统中的直接应用，转向了更具适应性和精确性的新方法。 1. 基于滑模的先进鲁棒性设计（Higher-Order Sliding Mode Control, HOSMC）： 深入剖析了经典一阶滑模控制（SMC）中存在的抖振现象的根源，并系统介绍了二阶和高阶滑模控制器的设计原理。重点在于推导有限时间收敛的控制器，并结合观测器设计以应对状态不可测的情况。此外，对滑模的适应性与学习能力的融合进行了前瞻性探讨。 2. 模型参考自适应控制（MRAC）的非线性鲁棒化： 传统MRAC在面对强扰动时鲁棒性不足。本书提出了基于李雅普诺夫函数的鲁棒自适应律设计，确保在跟踪参考模型的同时，系统状态始终保持在预先设定的安全边界内（Constraint Satisfaction）。探讨了如何利用投影算法和饱和机制来保证自适应增益的有界性，从而避免系统失控。 3. 基于LMI的非线性控制器综合方法（Polytopic Systems Approach）： 针对李雅普诺夫稳定性理论在复杂非线性系统中的限制，本书详细阐述了如何利用线性矩阵不等式（LMI）来综合依赖于系统工作点的线性化模型的鲁棒控制器（如依赖于参数的LMI技术，LPV/LPV-Gain Scheduling）。重点展示了减缩（Slicing）技术在将LMI求解应用于连续状态空间时的可行性。 第三部分：非线性系统优化与性能提升 控制目标并不仅限于“稳定”，更在于“最优性能”。本部分关注如何在鲁棒性的前提下，实现对系统性能指标（如能耗、响应速度、跟踪精度）的优化。 1. 基于Lyapunov-Krasovskii泛函的性能优化： 针对具有输入延迟或状态延迟的系统（虽不涉及时滞分布参数，但涉及固定或界限已知的延迟），本书利用Krasovskii泛函的构造，将性能指标（如平方误差积分）嵌入到稳定性分析中，从而推导性能界限，指导控制器增益的选择。 2. 非线性模型预测控制（NMPC）的计算挑战与求解策略： NMPC是实现在线优化的强大工具，但其核心在于实时求解一个非线性优化问题。本书深入分析了NMPC在大规模和高频控制场景下的计算瓶颈。详细介绍了有效集法（Active Set Methods）和内点法（Interior-Point Methods）在处理约束优化问题时的收敛性、鲁棒性及其在实时嵌入式系统中的实现效率优化。 3. 强化学习与鲁棒控制的融合： 作为对传统方法的有力补充，本书探讨了如何利用深度强化学习（DRL）来探索复杂的、难以解析建模的非线性控制律。关键在于如何设计奖励函数和状态空间，以保证学习到的策略满足基本的物理安全约束和系统稳定性要求，即安全强化学习（Safe Reinforcement Learning）的框架构建。 本书的特色与贡献： 本书的撰写严格遵循现代控制理论的最新发展轨迹，强调从“模型到控制”的严谨链条。它通过大量的数学推导和系统性的案例分析（例如，高超声速飞行器姿态控制、精密机械臂的刚柔耦合控制），展示了如何将抽象的理论转化为切实可行的工程解决方案。本书适合作为研究生阶段控制理论选修课程的教材，或作为从事复杂系统建模与控制领域研究人员的深度参考手册。它强调的鲁棒性与优化是当前复杂工程系统可靠运行的基石。

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这本书为我打开了一个全新的研究领域——时滞分布参数系统。作为一名在人工智能领域工作的研究者，我经常思考如何将控制理论中的先进思想应用于更复杂的智能系统中。时滞和分布参数的特性在许多人工智能场景中都普遍存在，例如机器人协同作业、分布式传感器网络中的信息传递、甚至是在神经网络的动态模型中。我希望这本书能为我提供更强大的数学工具和理论框架，帮助我更好地理解和设计这些复杂的智能系统，并探索新的算法和应用。书中关于系统辨识和参数估计的部分，对于如何从实际数据中提取系统的时滞和分布参数，也给我带来了很多启发。

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这本书对于理解和掌握“分布参数系统”的概念非常有帮助。过去我接触的系统大多是集中参数系统，分析起来相对简单。但现实世界中，很多系统（如连续流反应器、长输送管道、杆件结构的振动等）的性质在空间上是连续变化的，这种“分布”特性给分析和控制带来了新的挑战。书中从偏微分方程出发，一步步引导读者理解如何对这些系统进行建模，并引入时滞的概念，这让我对如何处理这些复杂的工程问题有了更清晰的认识。我非常期待书中能给出一些实际工程案例的分析，例如在石油化工、航空航天等领域，如何运用这些理论来优化生产过程或提高飞行器的控制精度。

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读完前几章，我对“时滞分布参数系统”有了初步的认识，它比我想象的要更加复杂和有趣。书中对各种时滞模型的建立和分析方法进行了详细的介绍，从基础的延迟微分方程到更复杂的泛函微分方程，每一种都有其独特的数学处理方式。我尤其对书中关于系统的稳定性分析和控制器设计的方法感到着迷。例如，如何利用Lyapunov函数或频率域方法来分析一个存在时滞和空间分布的系统的稳定性，以及如何设计能够抑制时滞引起的振荡并保证系统快速响应的控制器。这本书不仅是理论的集合，更像是一本操作手册，为我提供了解决实际控制问题的“武器”。

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翻开这本书，映入眼帘的是严谨的数学推导和清晰的图示，这让我感到既安心又兴奋。作为一名在工业领域工作的工程师，我经常需要面对各种复杂系统的建模和优化问题，而许多实际系统都或多或少地存在分布参数的特性，比如温度在长管道内的分布，或者污染物在水体中的扩散。将这些分布参数系统与时滞效应结合起来分析，无疑是一个巨大的挑战，但也蕴含着解决许多实际工程难题的可能性。我特别关注书中关于“理论及其应用”的部分，希望能够看到理论如何落地，如何为解决现实问题提供具体的工具和方法。比如，在过程控制领域，如何利用时滞分布参数系统的理论来设计更鲁棒的控制器，以应对生产过程中温度、压力等参数的波动和延迟。

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这本书对“应用”部分的侧重让我倍感欣喜。理论的价值最终体现在其解决实际问题的能力上。书中列举了许多来自不同工程领域的应用案例，例如在航空航天领域的飞行器控制、在过程工业中的反应器优化、以及在通信网络中的信号传输等。这些案例生动地展示了时滞分布参数系统理论的强大之处，以及如何将其应用于解决现实世界的复杂问题。我特别关注书中关于如何将这些理论转化为具体的控制算法和实现方法，这对于我将理论知识转化为工程实践具有重要的指导意义。

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当我阅读到书中关于“稳定性”和“可控性”的分析章节时，我深感震撼。针对时滞分布参数系统，这些概念的分析比传统的集中参数系统要复杂得多，需要借助更高级的数学工具，如泛函微分方程、半群理论等。这本书在这些方面都做了非常详细的介绍，并且通过大量的例子来帮助读者理解。我特别喜欢书中对不同稳定性判据的对比分析，以及如何根据系统的具体特性选择最合适的控制策略。这对于我理解和处理一些在实际工程中经常遇到的不稳定或难以控制的系统非常有帮助。

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从这本书的书名就能看出它涉及的领域相当专业和前沿，这对我来说既是挑战也是机遇。我一直对如何理解和控制那些具有复杂时空动态特性的系统非常感兴趣，而“时滞分布参数系统”恰恰是这一领域的典型代表。书中对系统建模、分析以及控制器设计方法的全面阐述，为我提供了一个坚实的理论基础。我尤其期待书中关于“鲁棒性”和“自适应性”控制的章节，因为在许多实际应用场景中，系统参数可能会发生变化，或者存在外部干扰，此时具有鲁棒性和自适应能力的控制器就显得尤为重要。

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这本书的出版无疑为时滞分布参数系统领域的研究者和工程师提供了一本宝贵的参考书。书中系统地梳理了该领域的核心理论，包括但不限于时滞系统的基本模型、稳定性判据、观测器设计以及各种控制策略。我个人对书中关于“最优控制”和“预测控制”的讨论非常感兴趣，因为在许多需要高精度和高性能的工程应用中，这些高级控制方法是不可或缺的。这本书不仅满足了我对理论知识的渴求，更激发了我对该领域未来发展的思考。相信通过阅读这本书，我将能够更深入地理解时滞分布参数系统的奥秘，并为相关领域的研究和应用做出贡献。

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我一直对“时滞”在系统动力学中的影响感到好奇，而这本书深入浅出地解释了时滞的本质以及它如何影响系统的稳定性和性能。书中对于不同类型的时滞（如点时滞、区间时滞、延迟时滞等）及其在系统建模中的应用进行了详尽的阐述。我尤其欣赏书中在分析时滞系统时的数学严谨性，以及为了便于读者理解而设计的清晰的逻辑结构。当我看到书中关于如何通过状态反馈或输出反馈来设计时滞补偿控制器时，我仿佛看到了解决许多困扰我多年的工程难题的希望。这本书不仅提升了我的理论认知，更给了我实践的信心。

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这本《时滞分布参数系统理论及其应用》的封面设计倒是挺吸引人的，封面上那错综复杂的数学符号和流畅的曲线，仿佛预示着书中蕴含的深奥理论。作为一名对控制理论一直充满好奇但又有些畏惧的读者，我一直希望能找到一本既能深入浅出地讲解复杂概念，又能激发我进一步探索欲的书。从这本书的名字来看，它似乎正是我一直在寻找的。我尤其期待书中在“时滞”这一部分能有更详细的阐述，毕竟在现实世界的许多系统中，时间延迟是一个无法回避的问题，无论是通信网络、生物系统还是机械臂的控制，时滞都可能引发系统的不稳定或性能下降。我希望能通过这本书，不仅了解时滞对系统动态行为的影响，更能掌握如何分析和控制含有时滞的系统，甚至能为我未来的研究项目提供一些创新的思路。

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