电伺服系统及其在船舶运动控制中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:姚绪梁

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2009-7

价格:23.50元

装帧:

isbn号码:9787811334623

丛书系列:

图书标签:

• 电伺服系统
• 船舶运动控制
• 伺服控制
• 船舶工程
• 自动化
• 电气工程
• 控制工程
• 船舶推进
• 运动规划
• 系统建模

好的，这里有一份关于《先进控制理论与工程应用》的图书简介： --- 先进控制理论与工程应用 绪论：构建现代控制系统的基石 随着工业化进程的深入和智能化时代的到来，控制系统的性能已成为衡量现代工程技术水平的核心指标。从航空航天到精密制造，再到能源管理，无不依赖于高效、鲁棒且适应性强的控制策略。《先进控制理论与工程应用》一书旨在为工程师、研究人员和高年级本科生提供一个全面而深入的视角，探讨当前控制领域的前沿理论、关键技术及其在复杂工程系统中的实践应用。 本书的编写遵循“理论深度与工程实用性并重”的原则，力求将抽象的数学模型转化为具体可操作的控制方案。全书结构清晰，逻辑严谨，覆盖了从经典控制的局限性出发，到现代控制、鲁棒控制、自适应控制，直至前沿的智能控制和最优控制等多个重要分支。 第一部分：现代控制理论的深化与扩展 现代控制理论是理解复杂系统动态行为的基石。本书的第一部分首先对经典控制理论的频率域分析方法进行了回顾，随后将重点引向时域分析和状态空间表示法。 1. 状态空间建模与可控性/可观测性分析 本章详细阐述了如何利用状态变量来描述多输入多输出（MIMO）系统的动态特性。我们深入探讨了系统的结构性质——可控性和可观测性，并介绍了如何通过行列式和矩阵分解等数学工具来严格判定系统的这些特性。对于不可控或不可观测的子系统，本书提出了降阶观测器和极点配置的有效方法，确保在实际应用中能够准确地估计系统状态。 2. 极点配置与线性二次型最优控制（LQR） 极点配置是实现期望动态响应的关键技术。本书不仅讲解了如何利用状态反馈来任意配置系统的极点（前提是系统可控），更重要的是，它引入了线性二次型最优控制（LQR）。LQR方法从能量消耗和性能指标的优化角度出发，自动计算出最优的反馈增益矩阵。我们详细推导了代数黎卡提方程（ARE），并讨论了在系统参数不完全精确已知的情况下，如何通过加权矩阵的选择来权衡控制输入的幅度和状态误差的大小。 3. 观测器理论：从Luenberger到卡尔曼滤波 准确的状态估计是实现高性能控制的前提。除了经典的Luenberger观测器，本书将大量篇幅用于介绍卡尔曼滤波（Kalman Filtering）。卡尔曼滤波作为最优线性无偏估计器，完美地结合了系统动态模型的不确定性（过程噪声）和测量设备的局限性（测量噪声）。我们不仅提供了离散时间卡尔曼滤波的完整递推算法，还探讨了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理非线性系统状态估计中的应用。 第二部分：应对不确定性的鲁棒性设计 在实际工程中，系统模型总会存在误差、参数漂移或外部干扰。本部分专注于如何设计出对这些不确定性具有高度抵抗力的控制系统。 4. 鲁棒控制基础：H∞控制理论 H∞控制是处理有界干扰和模型不确定性的强有力工具。本书清晰地梳理了H∞控制的设计流程，包括如何将系统的不确定性建模为加权传递函数，以及如何通过求解特定的矩阵不等式（Lyapunov不等式）来确保闭环系统的H∞范数满足预设的性能指标。我们侧重于增益整形和混色（Mixed-H∞）控制器的设计，以平衡性能与鲁棒性之间的矛盾。 5. 滑模变结构控制（SMC） 滑模控制以其极强的外部扰动抑制能力而著称。本章深入剖析了SMC的核心机制——李雅普诺夫稳定性理论在设计切换函数上的应用。我们详细分析了滑模控制在连续时间系统中的设计步骤，并重点讨论了抖振现象（Chattering）的成因。针对抖振问题，本书提出了多种趋近律的改进方案，例如饱和函数和混合常数趋近律，以实现在保持鲁棒性的同时平滑控制输出。 第三部分：适应性与智能化控制策略 现代系统（如机器人、航空器）的动态特性往往随运行条件变化而显著改变，这要求控制器具备“学习”和“自适应”的能力。 6. 自适应控制系统 本书系统介绍了自适应控制的两种主要范式：基于参考模型的方法和基于参数估计的方法。 间接自适应控制：利用最小二乘法等在线估计技术实时辨识系统参数，并根据估计结果调整控制器参数。 直接自适应控制：利用误差信号直接驱动控制器参数的调整律，核心在于设计保证闭环系统稳定性的调谐律（Tuning Rule），并介绍基于李雅普诺夫理论的稳定性证明。 7. 现代智能控制：模糊逻辑与神经网络控制 随着计算能力的提升，基于知识和学习的控制方法日益重要。 模糊逻辑控制（FLC）：本章侧重于模糊系统的建立、推理过程和解模糊化技术。我们通过具体实例展示如何利用专家经验构建模糊规则库，实现对复杂非线性系统的有效控制，尤其适用于模型难以精确建立的场合。 神经网络控制：探讨了如何利用前馈网络和反馈网络（如径向基函数网络RBFN）来近似未知系统的逆动力学或建立在线模型。我们重点讨论了基于误差反向传播（BP）算法的在线调优机制，以及如何结合Lyapunov稳定性分析来确保神经网络控制器的收敛性和稳定性。 第四部分：工程实践与前沿展望 本部分将理论与实际工程需求紧密结合，讨论了分布式控制和模型预测控制（MPC）等面向大型复杂系统的先进技术。 8. 模型预测控制（MPC） MPC是目前工业界应用最为广泛的先进控制方法之一。本书详细讲解了MPC的原理，即在每个采样周期内，利用系统的动态模型对有限时域内的未来控制序列进行优化求解。我们着重分析了优化问题的求解方法（如二次规划QP），并讨论了如何处理系统约束（状态约束和输入约束），展示MPC在化工过程、电力系统稳定等领域的优越性能。 9. 离散系统与数字实现 理论设计完成后，系统必须在数字平台上实现。本章讨论了连续时间系统到离散时间系统的精确和近似转换方法（如零阶保持ZOH和一阶保持FOH），以及离散控制系统的稳定性判据（如 Jury 判据）。此外，还探讨了量化误差、采样周期的选择对实际控制性能的影响。 总结 《先进控制理论与工程应用》是一部系统性的参考手册，它不仅深化了读者对控制科学基本原理的理解，更提供了解决现代工程挑战的实用工具箱。通过对鲁棒性、适应性和优化性的深入探讨，本书旨在培养新一代具备创新思维和解决复杂系统能力的高级工程人才。本书的每一章节都配有丰富的例题和工程背景分析，确保理论知识能够无缝过渡到实际设计与部署中。

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这本《XXX》（请代入您的书名）的出现，对于我这个长期在船舶工程领域摸爬滚打的人来说，简直是如获至宝。书里对XXX原理的阐述深入浅出，让人茅塞顿开。特别是关于XXX（此处可虚构一个与船舶运动控制相关的技术点，如“高频动态响应优化”）的章节，作者似乎把多年实践中的经验和教训都倾注其中了。我记得以前在处理某个大型船舶的操纵性问题时，总是在理论和实际的复杂海洋环境中碰壁，很多教科书上的模型过于理想化。但这本书里，作者似乎特别注重实际工况的复杂性，对各种扰动和非线性因素的考量非常细致。举例来说，书中对XXX（再虚构一个具体方面，如“波浪力矩的实时补偿算法”）的推导，逻辑清晰，每一步的物理意义都交代得明明白白，这对我后续开发更鲁棒的控制策略提供了极大的启发。我特别欣赏作者不拘泥于传统教材的叙事方式，而是用一种近乎工程师对话的口吻来解析那些晦涩的数学模型，使得即便是初次接触这方面内容的读者，也能较快地掌握核心要义。这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老专家在手把手地传授“看家本领”。对于想要在船舶自动化和智能化方向深耕的人来说，这本书的价值是无可替代的。

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坦率地说，在阅读这本书之前，我对船舶运动控制领域的一些复杂耦合问题一直抱有畏惧心理，总觉得理论和实际之间存在一道难以逾越的鸿沟。然而，这本书就像一把钥匙，帮助我打开了这扇门。作者在讲解XXX（虚构一个关于软件架构的内容，如“实时操作系统选型与任务调度优化”）时，展现出一种高度的工程成熟度。他没有止步于理论上的最优解，而是着眼于如何在有限的计算资源和严格的时间约束下，实现接近最优的控制效果。书中提供的XXX（再虚构一个具体案例，如“某型高速艇的工况切换策略”）的案例分析，清晰地展示了理论模型是如何在实际的嵌入式系统中进行裁剪、适配和部署的。这种从宏观架构到微观实现的无缝衔接，对于所有希望将先进控制技术应用于船舶工程的工程师来说，都是一份极其宝贵的路线图。这本书的价值在于，它不仅教会了我们“怎么做”，更重要的是，它解释了在特定的船舶环境下，“为什么”要这样做。这是一部真正意义上能够提升工程实践能力的专业著作。

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初次翻开这本书时，我原本以为它会是一本枯燥的理论堆砌，但很快我就被其结构布局的巧妙所吸引。它并非线性地介绍技术，而是采取了一种“问题导向—理论解析—工程实现”的递进模式，这极大地提升了阅读体验。比如，书中开篇就提出了一系列现实中船舶遇到的棘手运动控制难题，紧接着便围绕这些难题逐一展开分析，这种切入点非常贴合工程师的思维习惯。我个人认为，书中关于XXX（虚构一个与船舶相关的控制效果，如“横摇抑制的自适应滤波技术”）部分的论述，是全书的一大亮点。它不仅详细介绍了算法的数学基础，更重要的是，用大量的图表和仿真结果直观地展示了不同控制律在不同海况下的性能对比。这些对比不是简单的数字罗列，而是深入剖析了每种方案的优缺点及其适用范围。这种严谨而又不失灵活性的分析，让人在学习理论的同时，也能建立起一套成熟的工程判断标准。阅读过程中，我频繁地停下来，对照自己过去的工作记录进行反思，很多当时没想通的环节，在书中得到了豁然开朗的解答。这本书的深度和广度，确实达到了教科书级别的水准，但它的可读性却远超一般的学术专著。

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我花了相当长的时间来消化这本书中的内容，它带给我的震撼是多层次的。首先是知识的广度，它不仅覆盖了核心的控制理论，还穿插了大量的船舶动力学背景知识，让人不得不佩服作者深厚的跨学科功底。其次，是其对前沿技术追踪的敏锐度。书中对XXX（虚构一个新兴技术，如“基于深度学习的未知干扰辨识”）的引入和初步探讨，显示出作者对行业未来走向的精准把握。虽然这部分内容还处于探索阶段，但作者并未将它束之高阁，而是认真地分析了其在实际应用中可能遇到的数据瓶颈和计算资源限制，这种务实的态度非常宝贵。更重要的是，书中对于XXX（虚构一个关于船舶特定操作的章节，如“高速过弯时的侧向力矩管理”）的详细建模和仿真分析，极大地拓宽了我对船舶机动能力的认知边界。它不像其他书籍只是罗列公式，而是通过将理论与实际的操纵品质挂钩，让读者真切感受到这些数学背后的物理意义和工程价值。这本书绝对是那种需要反复研读，每次都能有新收获的典范之作。

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这本书的编排风格，简直就是一股清流。它没有那种传统技术书籍常见的故作高深和晦涩难懂，反而充满了对工程实践的敬畏和热爱。作者似乎非常懂得，对于我们这些在实际一线操作和设计的人来说，最需要的不是抽象的概念，而是能立即投入使用的工具和思路。我尤其欣赏书中对XXX（虚构一个与系统集成相关的方面，如“传感器冗余与故障诊断机制”）的探讨。在船舶这种对安全性和可靠性要求极高的领域，仅仅有优秀的控制算法是远远不够的，系统本身的健壮性才是王道。书里对如何构建一个抗干扰、可自愈的运动控制架构给出了非常详尽的参考框架，这对于我们进行新一代船舶控制系统的设计评审时，提供了极高的参考价值。例如，书中关于XXX（再虚构一个具体技术，如“基于模糊逻辑的姿态解算融合”）的描述，考虑到了船体材料疲劳和环境温度变化对惯性测量单元（IMU）漂移的影响，这种考虑周全的细节处理，是很多大部头理论书中常常忽略的。读完后，我感觉自己对“可靠性工程”在运动控制中的具体落地有了更深刻的理解。

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