飞行器制导与控制及其MATLAB仿真技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2009-4

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787118062045

丛书系列:

图书标签:

• 飞行器
• matlab
• 航天
• 制导
• 控制
• 专业
• 航空航天
• 工作
• 飞行器制导与控制
• 制导与导航
• 自动控制
• MATLAB仿真
• 航空航天
• 飞行控制
• 现代控制理论
• 系统建模
• 算法设计
• 姿态控制

深入探索复杂系统：先进控制理论与工程应用 本书籍旨在为读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于当代工程领域中最具挑战性与前沿性的复杂系统建模、分析与控制技术。本书避开了特定工程载体（如飞行器）的直接技术细节，转而深入探讨那些支撑现代高级控制系统设计的普适性数学框架与计算方法。 第一部分：现代控制理论的数学基石与系统辨识 本部分致力于构建理解高级控制系统的数学基础，重点在于对动态系统的抽象、量化描述以及如何从实验数据中提取系统特性。 第一章：非线性动力学基础与相空间分析 本章从基础的常微分方程组出发，系统回顾了线性化方法的局限性。随后，深入探讨了非线性系统的定性分析工具。读者将学习如何利用李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论，特别是直接法和间接法，来判断复杂系统的稳定性，而无需求解其精确解。重点分析将放在极限环、分岔现象以及奇点的分类上，这些概念是理解系统复杂行为的根本。我们将讨论如何使用庞加莱截面法将高维连续时间系统转化为易于分析的离散映射，这为后续的数值模拟和控制设计提供了理论支撑。此外，本章还将引入拓扑动力学的基础概念，用以描述系统的全局行为特征。 第二章：随机过程与状态估计 在现实世界的工程环境中，系统总是受到随机扰动和测量噪声的影响。本章的核心在于如何利用概率论和随机过程的理论来处理这些不确定性。内容涵盖了马尔可夫过程、维纳过程（布朗运动）的数学描述，以及随机微分方程（SDEs）的建立与求解。随后，我们将重点讲解卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的理论推导及其扩展形式，如扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）。这部分内容将详述状态空间模型在含有噪声输入和输出时的最优线性无偏估计原理，以及如何通过计算协方差矩阵来量化估计误差。对于高维或高度非线性的状态估计问题，本章也会介绍粒子滤波（Particle Filtering）的基本思想及其在贝叶斯推断中的应用。 第三章：系统辨识与模型降阶 有效的控制设计依赖于准确的系统模型。本章专注于如何从时域或频域的输入/输出数据中辨识出系统的数学模型。我们将详细介绍参数估计方法，包括最小二乘法（Least Squares）及其迭代形式（RLS）。针对参数模型的结构选择，本章将涵盖自回归（AR）、移动平均（MA）以及自回归移动平均（ARMA）模型的建立与模型选择准则（如AIC、BIC）。此外，由于高维模型的计算复杂度过高，本章还将引入模态分析和平衡截断等降阶技术，以获得在保留关键动态特性前提下的低阶等效模型，为后续的实时控制设计奠定基础。 第二部分：先进反馈控制设计与优化 本部分将理论应用于实践，介绍一系列现代控制设计范式，它们超越了传统的PID控制，能够处理系统的不确定性、非线性和优化目标。 第四章：最优控制理论与LQR设计 最优控制是现代控制理论的基石之一，它关注在满足系统动态约束的条件下，使某个性能指标（如二次型代价函数）最小化。本章将从变分法和庞加莱-杨-梅斯特（Pontryagin's Maximum Principle）出发，推导出求解最优控制问题的哈密顿-雅可比-贝尔曼（HJB）方程。重点在于对线性系统和二次型代价函数的分析，即线性二次型调节器（LQR）的设计。读者将学习如何通过求解代数黎卡提方程（ARE）来确定最优反馈增益，并理解系统极点配置与代价函数权重矩阵之间的内在联系。本章还会探讨有限时间最优控制和无限地平线最优控制的区别。 第五章：鲁棒控制基础：$H_infty$与 $mu$ 分析 面对模型的不精确性（模型误差）和外部扰动（未建模动态），系统必须具备足够的鲁棒性。本章聚焦于$ ext{H}_infty$控制理论。我们将引入无穷范数（$ ext{H}_infty$ 范数）的概念，并探讨如何通过构造一个性能指标来限制系统对外部干扰的敏感度。核心内容包括使用描述系统不确定性的“加权函数”以及求解交集贝尔曼不等式（Convex Optimization for Control）。随后，本章将过渡到更精细的不确定性描述——结构化奇异值（$mu$ 值），并介绍如何利用$mu$分析工具来验证具有多重不确定参数的系统的稳定裕度和性能边界。 第六章：自适应控制与智能优化算法 当系统的参数或动态特性随时间发生未知变化时，需要采用自适应控制策略。本章将介绍基于模型的自适应控制（如MRAC）的基本结构，包括参考模型、控制器设计和参数自整定律的推导。重点分析如何利用梯度下降或李雅普诺夫稳定性分析来保证闭环系统的渐近性能。在计算效率和处理极端非线性方面，本章也将引入基于计算智能的控制方法，例如神经网络控制（用于函数逼近）和强化学习（RL）在无模型优化控制问题中的应用框架，强调其在探索最优控制策略方面的潜力。 第三部分：复杂系统的结构化建模与仿真方法论 本部分关注如何将上述理论应用于复杂的、多域集成的工程系统，并侧重于高级数值计算和验证手段。 第七章：多物理场耦合系统的建模与仿真框架 现代工程系统往往涉及机械、电子、热力等多个物理域的相互作用。本章讲解如何采用统一的框架来描述这类耦合系统。我们将探讨基于能量的建模方法，如拉格朗日力学和哈密顿力学在多域系统中的推广应用。随后，将重点介绍符号计算工具在建立复杂系统方程组中的优势，以及如何将这些方程转化为标准状态空间形式。本章还将深入讨论使用代数微分方程（DAE）来处理约束条件（如电路中的基尔霍夫定律或机械结构中的连接约束）的方法，这是建立高保真仿真模型不可或缺的技术。 第八章：高效数值积分与仿真验证 精确、高效的数值方法是验证和实现高级控制算法的关键。本章系统回顾了常微分方程（ODE）求解器的性能。我们不仅会分析欧拉法和Runge-Kutta（RK4）等显式方法的原理，还将重点讨论处理刚性（Stiff）系统的隐式方法（如BDF法）的选择与应用。针对混合离散/连续时间系统，本章会介绍事件驱动的仿真技术。最后，本章将探讨模型在环（MiL）和软件在环（SiL）验证流程的构建，强调在不同精度模型间进行策略迁移和误差分析的重要性，确保理论设计在实际部署前的可靠性。 本书籍的特点在于其对控制理论核心概念的深度挖掘和对前沿计算方法的强调。它为高级控制工程师、系统建模专家和研究人员提供了一个坚实的理论和方法论基础，使其能够独立设计、分析和验证复杂、不确定和高性能的工程控制系统，而不局限于任何单一的应用场景。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度远超我预期的入门级教材，更像是一本面向中高级工程师的专业手册。尤其在先进控制算法的应用部分，作者并未停留在肤浅的介绍，而是深入探讨了非线性控制、最优控制以及鲁棒控制等前沿课题在飞行器控制系统中的具体实现细节。我曾尝试应用书中的自适应控制策略来解决某个特定飞行器模型中遇到的参数不确定性问题，发现书中的推导过程和仿真验证示例提供了极其详尽的指导。作者对于如何选择合适的性能指标、如何处理系统约束等方面都有独到的见解，这些都是我在其他资料中难以找到的宝贵经验。阅读过程中，我深感作者在工程实践中积累了丰富的阅历，这些经验使得书中的理论知识更具可操作性和指导意义，而非仅仅停留在纯粹的数学推演层面。这本书的价值，在于它提供了一个从理论到工程化应用的完整思考框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和细节处理方面，展现了作者极大的用心。章节之间的过渡自然流畅，知识点之间的递进关系处理得恰到好处，使得整个阅读体验非常连贯，没有那种生硬的知识堆砌感。插图和公式的质量非常高，尤其是那些复杂的系统框图和信号流图，绘制得清晰明了，极大地降低了理解抽象概念的难度。我尤其留意了书后附带的参考文献列表，其广度和专业性令人印象深刻，从中可以看出作者在撰写过程中做了大量的文献调研工作，确保了所引用的理论和技术都是当前领域内最前沿和最可靠的。对于任何想要深入研究飞行器控制系统稳定性和性能优化的人来说，这本书提供了一个极佳的学术基础和深入探索的起点。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师在耳边细细讲解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值核心在于其对工程实用性的极致追求。许多理论书籍往往在关键的实现环节处理得过于简单，导致读者在实际操作中无从下手。然而，这本著作的特色在于，它非常务实地将理论与仿真工具的使用紧密结合起来。书中对于特定控制算法的参数整定过程、在不同飞行状态下进行仿真验证的步骤，都有详尽的图文并茂的说明。这种“手把手”式的教学风格，极大地弥补了传统教材中理论和实践脱节的弊端。通过对书中提供案例的复现和修改，我迅速掌握了如何利用先进的建模与仿真手段来验证和优化复杂的飞行控制律。对于希望从理论学习者转型为实际控制系统开发工程师的读者而言，这本书无疑是一座坚实的桥梁，其提供的实战经验价值无可估量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常引人注目，封面采用了深邃的蓝色调，配以流线型的飞行器剪影，给人一种专业而又充满科技感的印象。内页纸张质地优良，印刷清晰，图表排版合理，阅读起来非常舒适。从目录上看，全书结构严谨，逻辑层次分明，覆盖了飞行器制导与控制领域的核心概念和关键技术，尤其是在理论推导和实际应用之间的衔接处理得非常到位。例如，在介绍经典的PID控制理论时，作者不仅深入浅出地阐述了其数学基础，还紧密结合了无人机姿态控制的具体案例进行讲解，这种理论与实践并重的叙述方式，对于初学者来说无疑是一份极佳的入门指南。我特别欣赏作者在案例分析中展现出的那种严谨的工程思维，每一步的推导都力求精确，使得读者在学习过程中能够建立起扎实的知识体系。这本书无疑是航空航天专业学生和相关领域工程师的案头必备参考书，其内容的深度和广度都达到了相当高的水准。

评分☆☆☆☆☆

初次接触飞行器控制领域时，常被其涉及的微分方程和状态空间表示的复杂性所困扰。然而，这本书采用了一种非常巧妙的叙事方式，首先构建了清晰的物理直觉，然后才引入严格的数学工具来精确描述。这种由浅入深、层层递进的讲解策略，极大地降低了初学者的畏难情绪。作者在解释复杂概念时，善于使用形象的比喻和直观的物理模型，使得那些看似高深的控制理论变得触手可及。特别是对于那些涉及到系统辨识和模型简化部分的阐述，逻辑清晰，条理分明，让人对整个控制系统的建立流程有了全面的认识。这本书的语言风格兼具学者的严谨和教育者的耐心，使得学习过程既充实又富有启发性，是系统性学习飞行器控制理论的绝佳选择。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆