Optimization and Optimal Control

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出版者:Springer
作者:Bulirsch, R.; Oettli, W.; Stoer, J.
出品人:
页数:302
译者:
出版时间:1975-11-10
价格:USD 46.00
装帧:Paperback
isbn号码:9783540073932
丛书系列:
图书标签:
  • 优化
  • 最优控制
  • 控制理论
  • 数学规划
  • 运筹学
  • 动态规划
  • 变分法
  • 数值优化
  • 工程优化
  • 系统控制
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具体描述

经典控制理论的基石:现代系统分析与设计 作者:[请在此处填写作者姓名,例如:张伟,李明] 出版社:[请在此处填写出版社名称,例如:科学出版社] ISBN:[请在此处填写ISBN号码] 字数:约 1500 字 --- 内容简介 《经典控制理论的基石:现代系统分析与设计》一书,深度聚焦于在经典控制理论框架下,如何对线性、时不变(LTI)系统进行精确建模、时域与频域分析,并最终实现系统的稳定化与性能优化。本书旨在为工程、物理学及应用数学领域的学生和专业人士提供一套系统、严谨且具有高度实践价值的理论体系,其核心区别于优化与最优控制领域,本书严格遵循传统反馈控制的原理和方法。 本书的叙事脉络清晰,从系统动力学的基础描述出发,逐步深入到经典的频率响应分析方法,最终落脚于成熟的控制器设计技术。我们坚信,对系统行为的深刻理解,是任何先进控制策略得以实施的前提。因此,本书将大量的篇幅投入到对传递函数、状态空间表示法的基础性、详尽的阐述上,确保读者能够扎实掌握系统的数学模型构建能力。 第一部分:系统基础与时域分析 本书的开篇部分,建立了一套统一的控制系统数学描述框架。我们详细讨论了微分方程在描述物理系统(如机电系统、热系统)中的应用,并系统地介绍了传递函数这一核心工具。与现代控制理论中侧重状态变量的描述不同,本书严格恪守经典控制的范式,强调如何利用传递函数进行卷积积分、零极点分析以及传递函数模型的简化。 在时域分析方面,本书对系统的时域响应进行了详尽的论述。我们不仅复习了单位阶跃响应和脉冲响应的数学推导,还深入探讨了一阶和二阶系统的暂态性能指标——超调量、调节时间和峰值时间等。在此基础上,我们引入了稳态误差分析,利用系统的开环传递函数,结合位置、速度和加速度误差常数,精确评估系统在不同参考输入下的跟踪性能。这一部分内容侧重于利用反馈结构来补偿或消除稳态误差,而不是通过优化目标函数来寻找最优控制输入。 第二部分:频率响应分析与稳定性判据 本书的第二部分,转向了控制理论中最为强大和直观的分析工具之一:频率响应分析法。这一部分是理解系统对不同频率激励响应的关键。我们从傅里叶变换的角度出发,解释了频率响应的物理意义,并系统地推导了系统的伯德图(Bode Plot)、奈奎斯特图(Nyquist Plot)的绘制方法和几何意义。对这些图形的深入剖析,是本书区别于侧重于求解微分对策问题的其他控制书籍的关键。 稳定性是控制系统的生命线。本书集中阐述了基于频率响应的稳定性判据。我们详细介绍了奈奎斯特稳定性判据的完整推导和应用,并引入了相角裕度和增益裕度这两个衡量系统鲁棒性的关键指标。随后,我们探讨了根轨迹法(Root Locus),这是一种在复平面上追踪系统闭环极点轨迹的强大工具。通过根轨迹图,读者可以直观地看到引入控制器参数(如比例增益 $K$)如何影响系统的阻尼比和自然频率,从而直接指导控制器参数的整定。 第三部分:经典控制器设计与补偿技术 在掌握了分析工具后,本书进入到控制器的设计环节。与最优控制寻找“最优”控制律不同,本书专注于基于反馈校正的经典方法,以满足预设的时域或频域性能指标。 我们详细介绍了三种主要的经典控制器:比例(P)、积分(I)和微分(D)控制器,并分析了单独使用和组合使用(PID)控制器对系统性能(如暂态响应和稳态误差)的影响。 随后,本书重点介绍了校正器(Compensator)设计。我们系统地讲解了滞后(Lag)补偿器、超前(Lead)补偿器的设计原理、传递函数构建及其对系统零极点配置的影响。对于更复杂的系统,本书还涵盖了PID 控制器的参数整定方法,包括经典的齐格勒-尼科尔斯法(Ziegler-Nichols Tuning Method)及其局限性,以及更侧重于频域性能指标(如希望的相角裕度)的根轨迹法整定。 总结与展望 《经典控制理论的基石:现代系统分析与设计》旨在提供一个坚实的基础,使读者能够熟练运用传递函数、伯德图、奈奎斯特图和根轨迹等工具,对物理系统进行深入的分析和可靠的性能改进。本书的焦点始终保持在线性反馈控制器的设计与应用上,强调通过系统极点的合理配置来确保系统性能和稳定性,与关注在最优控制理论中通过变分法、庞特里亚金极大值原理等方法求解优化问题的范畴保持清晰的界限。本书的严谨性与详尽的案例分析,确保了其作为控制系统入门及专业深化阶段案头的价值。

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读后感

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当我翻开《Optimization and Optimal Control》这本书,一股浓厚的学术气息扑面而来。书的封面设计简洁而专业,没有多余的花哨,只是以一种朴实的方式展现着书名。里面的内容更是让我感到敬畏,密集的数学公式和符号,如同精密的齿轮,在严谨地运转着。我猜想,这本书会深入探讨优化理论的各个方面,从基础的数学模型建立,到各种求解算法的推导和分析,再到如何处理大规模和高维度的优化问题。而“Optimal Control”这部分,则可能涉及到如何设计出最优的控制策略,以实现动态系统的预期目标。我能联想到,这本书可能会涵盖诸如动态规划、庞特里亚金最小原理、模型预测控制等经典理论,以及它们在不同领域的应用。这本书显然不是为普通读者准备的,它更像是为那些在数学、工程、计算机科学、经济学等领域进行深入研究的学者、研究生准备的。它提供的是一种解决复杂问题的思维方式和数学工具,能够帮助读者以更系统、更科学的方式来分析和解决问题。阅读这本书,无疑需要极大的耐心和毅力,但其带来的知识回报也是难以估量的。

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当我拿到这本《Optimization and Optimal Control》时,我的第一反应是它看起来非常专业,甚至有些令人生畏。书的篇幅不算太厚,但目录页上密密麻麻的章节名,以及书中随处可见的公式和图表,都预示着这是一本需要深入钻研的学术著作。我随意翻到其中一章,看到作者详细地推导着某个优化算法的收敛性,从一开始的假设条件,到一系列的数学不等式,最后得出一个严谨的结论。这种严谨的逻辑和数学推理,正是这类书籍的魅力所在,也是它与一般科普读物最大的区别。我猜想,书中会涉及诸如线性规划、非线性规划、凸优化等基础概念,并在此基础上探讨如何处理大规模、高维度的问题。而“Optimal Control”部分,则更偏向于动态系统的优化,如何让系统在一段时间内达到最优状态,这可能需要引入状态空间模型、性能指标函数以及各种控制律的设计。我甚至想象到书里可能会出现一些经典的优化问题案例,比如资源分配、路径规划,甚至是更抽象的博弈论模型。对于那些在计算机科学、运筹学、或者工程领域的研究生和学者来说,这本书的内容无疑是他们学习和研究的重要参考。它不仅仅是理论知识的堆砌,更可能包含着解决实际问题的数学框架和方法论。阅读这本书,需要读者具备扎实的数学基础,尤其是高等数学、线性代数和概率论。但如果能够克服这些挑战,我相信从中获得的洞见将是无价的。它能让你更深刻地理解问题的本质,并找到最优的解决方案。

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这本书的封面设计十分朴实,但书名《Optimization and Optimal Control》却给我一种深刻的印象。它传递出一种严谨、专业并且极具挑战性的信息。翻开书页,里面充满了各种数学公式、符号和图表,这让我立刻意识到,这绝非一本泛泛而谈的书籍,而是需要读者具备相当的数学功底才能深入理解。我猜测,这本书会从最基础的优化概念讲起,逐步深入到更复杂的理论和算法。例如,关于“Optimization”的部分,可能会涵盖线性规划、非线性规划、整数规划等经典内容,还会涉及一些迭代优化方法,如梯度下降、牛顿法,以及更高级的全局优化技术。而“Optimal Control”部分,则可能涉及到如何设计能够使动态系统在规定时间段内达到最优性能的控制律,这可能需要运用到动态规划、变分法、李雅克夫稳定性理论等。这本书的读者群体,很可能是在数学、工程、计算机科学、经济学等领域进行前沿研究的学者、博士生,或者是那些在实际工作中需要处理复杂优化和控制问题的工程师。它提供的是一种解决问题的方法论和理论框架,能够帮助读者更系统、更精确地分析和解决问题。我相信,这本书的价值在于它能够提供一套严谨的数学工具,帮助读者提升解决复杂问题的能力。

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这是一本我最近在图书馆里偶然翻到的书,封面设计倒是挺吸引我的,沉稳的蓝色配上简洁的字体,给人一种学术而又不失深度的感觉。书名“Optimization and Optimal Control”一看就知道了,这绝对不是那种轻松消遣的读物,而是需要投入不少时间和精力去啃的硬核知识。我翻开了几页,里面的数学公式和符号扑面而来,虽然有些我还能勉强辨认,但大部分已经超出了我现有的知识范畴。不过,这并不影响我对它产生浓厚的兴趣。我想,这本书一定是为那些在数学、工程、经济等领域深入研究的人准备的。它很可能涵盖了从基础的优化算法,比如梯度下降、牛顿法,到更高级的动态规划、变分法等。至于“Optimal Control”部分,我猜想它会涉及到如何设计最优的控制策略,以最小化成本或最大化收益,这在诸如机器人控制、航空航航天、甚至是金融市场预测等方面都有广泛的应用。我看到目录里的一些章节标题,比如“Bellman方程”、“Pontryagin最小原理”,这些名词听起来就充满了挑战性和吸引力。虽然我可能无法完全消化书中的所有内容,但仅仅是浏览一下那些严谨的数学推导和理论阐述,就能感受到作者在这些领域深厚的功底。这本书给我的第一印象就是:它是一座宝库,等待着有心人去挖掘。它不是那种可以“快速阅读”的书,而是需要静下心来,一点一点地去理解,去思考。我相信,对于那些对数学建模和决策优化有强烈兴趣的读者来说,这本书无疑会是一份珍贵的财富。它可能会打开一个全新的视角,让你看到事物背后隐藏的数学规律,并学会如何利用这些规律来解决现实世界中的复杂问题。

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当我第一次看到《Optimization and Optimal Control》这本书时,我就被它厚重的学术气息所吸引。它不是那种随处可见的畅销书,而是更像一本深藏在图书馆角落里的珍宝,等待着有缘人去发掘。书的封面设计非常简洁,但却透露出一种专业和严谨。我翻开几页,扑面而来的是密集的数学公式和符号,这让我意识到,要真正理解这本书的内容,需要具备扎实的数学基础。我猜想,这本书会系统地介绍各种优化理论和方法,从基础的线性规划到复杂的非线性优化,再到各种启发式算法。而“Optimal Control”部分,则会探讨如何设计出最优的控制策略,以应对动态系统的挑战。我能想到,书中可能会涉及诸如贝尔曼方程、庞特里亚金最小原理等经典理论,这些都是最优控制领域的核心概念。这本书的目标读者应该是那些在数学、工程、经济学等领域进行深入研究的学者、研究生以及对这些领域有浓厚兴趣的专业人士。它提供的不仅仅是理论知识,更是一套解决实际问题的强大工具。阅读这本书,需要耐心和毅力,但一旦掌握了其中的精髓,必将能够以更深刻的视角理解和解决复杂的问题。它就像一把钥匙,能够打开通往更高级理论和应用的大门。

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拿到这本《Optimization and Optimal Control》的时候,一股浓厚的学术气息扑面而来。它的装帧设计简洁而庄重,封面上的书名以一种不容置疑的权威感呈现。我好奇地翻开,里面的内容更是让我瞬间感受到了它的专业性和深度。大量的数学符号、公式和定理,如同交织的脉络,勾勒出了优化理论和最优控制的宏大图景。我猜想,这本书会系统地介绍各种优化方法,从基础的解析法,到数值迭代法,再到一些更具挑战性的全局优化技术。而“Optimal Control”这部分,无疑是本书的另一大亮点,它将带领读者走进如何设计并实现最优的动态系统控制。我脑海中浮现出诸如PID控制器、模型预测控制等术语,以及它们在现实世界中的应用,比如飞机姿态控制、工业自动化流程优化等。这本书的难度系数想必不低,它需要读者具备一定的数学功底,对微积分、线性代数、微分方程等概念有清晰的理解。但反过来说,对于那些渴望在这些领域取得突破的研究者和工程师来说,它又是一本不可多得的宝藏。我甚至可以想象,书中会包含大量的例题和习题,用来帮助读者巩固所学知识,并将理论付诸实践。它不仅仅是一本书,更像是一个引路人,指引着读者在优化和最优控制的道路上探索更深远的知识。

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我拿到的这本书,《Optimization and Optimal Control》,第一眼看上去就充满了学术的味道。它的封面设计低调而沉稳,给人的感觉就是知识的厚重感。当我翻开书页,立刻被各种数学符号和公式所吸引,这说明这本书的内容是相当硬核的,需要读者具备一定的数学基础。我推测,这本书会从优化理论的基础概念开始,逐步深入到各种高级的优化算法,比如凸优化、随机优化、以及各种启发式搜索方法。而“Optimal Control”这部分,则会涉及到如何设计和实现对动态系统的最优控制,这可能包括了状态空间表示、性能指标函数、以及各种控制律的设计。我甚至可以想象,书中会涉及一些经典的控制理论,比如PID控制、模型预测控制,以及更先进的非线性控制方法。这本书的目标读者,无疑是那些在工程、科学、经济学等领域进行学术研究或者需要解决复杂系统问题的专业人士。它提供的是一套解决问题的高级工具和理论框架,能够帮助读者以更科学、更严谨的方式来分析和优化各种系统。这本书的阅读门槛可能较高,但一旦克服了这些挑战,所获得的知识和能力将会是巨大的。

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我刚拿到这本书,它的书名《Optimization and Optimal Control》就吸引了我。这不仅仅是一个简单的技术手册,更像是一个通往复杂问题解决方案的钥匙。封面设计简约大气,传递出一种严谨而专业的风格。翻开书页,迎面而来的是密集的数学公式和符号,这无疑表明了它不是一本轻松易读的书,而是需要读者具备一定的数学基础才能理解。我猜测,这本书会深入探讨各种优化算法,从经典的梯度下降法到更先进的随机优化方法,可能会覆盖局部优化和全局优化等不同层面。而“Optimal Control”的部分,则可能涉及到如何设计出能够使系统在特定约束条件下达到最优性能的控制策略。我联想到一些实际应用场景,比如如何让无人机以最省电的方式完成任务,或者如何优化生产线上的资源调度以达到最高效率。这本书的受众群体应该是那些在工程、科学、经济学等领域从事研究和开发的人员。它提供的是一套解决复杂决策和系统设计问题的数学框架和工具。阅读这本书,可能需要花费大量的时间去理解其中的数学推导,并思考如何将这些理论应用于实际问题。但我相信,对于那些愿意投入精力和时间去学习的读者来说,这本书所带来的知识和启发将是巨大的,它能帮助他们以更系统、更科学的方式解决现实世界中的挑战。

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当我拿到《Optimization and Optimal Control》这本书时,它的专业性和严谨性就扑面而来。书的封面设计非常简洁,给人一种沉静而充满智慧的感觉。翻开书页,里面密集的数学公式和符号,以及大量的图表,都说明了这是一本需要认真对待的学术书籍。我猜想,这本书会系统地阐述优化理论的原理和方法,从基础的优化模型建立,到各种求解算法的详细推导,再到如何处理大规模和高维度的优化问题。而“Optimal Control”这部分,则会深入探讨如何设计出最优的控制策略,以使动态系统在规定的时间和约束条件下,达到预期的最优性能。我甚至可以想象,书中会涉及一些经典的控制理论,例如如何利用贝尔曼方程进行动态规划,或者如何应用庞特里亚金最小原理来解决最优控制问题。这本书的目标读者,很可能是在数学、工程、计算机科学、经济学等领域进行学术研究或者需要解决复杂系统问题的专业人士。它所提供的,是一套严谨的数学工具和解决问题的框架,能够帮助读者更深入地理解和解决现实世界中的复杂问题。

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这本书的名字《Optimization and Optimal Control》就预示着它是一本充满挑战性和深度的学术著作。封面设计非常简洁,甚至有些朴素,但却透露出一种严谨和专业的气质。我翻开书页,首先映入眼帘的就是大量的数学公式和符号,这立刻提醒我,这本书需要具备扎实的数学基础才能读懂。我猜测,书中会系统地介绍各种优化技术,从基础的线性规划、非线性规划,到更复杂的全局优化算法。同时,“Optimal Control”部分,则会探讨如何设计最优的控制策略,以使动态系统在满足一定约束条件的情况下,实现最优的目标。我甚至可以想象,书中会包含一些经典的优化问题和控制理论,例如如何通过动态规划求解复杂决策问题,或者如何利用庞特里亚金最小原理来设计最优的控制律。这本书的目标读者,很可能是那些在数学、工程、计算机科学、经济学等领域进行深入研究的学者、研究生,或者是那些需要在实际工作中解决复杂优化和控制问题的工程师。这本书提供的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思维方式和数学工具。

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