理论力学2

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出版者:高等教育出版社
作者:哈尔滨工业大学理念力学教研室
出品人:
页数:162
译者:
出版时间:2009-7
价格:15.60元
装帧:平装
isbn号码:9787040266511
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书第1版至第6版受到广大教师和学生的欢迎,第6版为普通高等教育“十五”国家级规划教材。本版仍保持前6版理论严谨、逻辑清晰、由浅入深、宜于教学的风格体系。适当增加了少量新内容,对习题进行了增删,习题覆盖的题型更广。本书第7版是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是“高等教育百门精品课程教材建设计划”的研究成果。 本书第7版内容是按照教育部力学基础课程教学指导分委员会最新制订的“理论力学课程教学基本要求(A类)”修订的,共分Ⅰ、Ⅱ两册。《理论力学》(Ⅰ)内容包括静力学(含静力学公理、物体的受力分析、平面力系、空间力系、摩擦等),运动学(含点的运动学、刚体的简单运动、点的合成运动、刚体的平面运动等)和动力学(含质点动力学的基本方程、动量定理、动量矩定理、动能定理、达朗贝尔原理、虚位移原理等)。一般中等学时的专业只用第1册即可。《理论力学》(Ⅱ)为专题部分,内容包括分析力学基础、非惯性系中的质点动力学、碰撞、机械振动基础、刚体定点运动、自由刚体运动、刚体运动的合成·陀螺仪近似理论、变质量动力学等。各专业可根据需要来选取。全书配有大量思考题及习题。 本书可作为高等学校工科机械、土建、水利、航空、航天等专业理论力学课程的教材,亦可作为高职高专、成人高校相应专业的自学和函授教材,也可供有关工程技术人员参考。

动态系统的精确控制与优化:现代控制理论前沿探析 图书简介 本书深入剖析了现代控制理论的基石、核心概念以及面向复杂系统的前沿应用与优化策略。我们旨在为读者构建一个扎实、系统的知识体系,使其能够驾驭非线性、高维、时变等挑战性工程问题。本书的视野超越了传统的线性反馈控制范畴,聚焦于如何利用先进的数学工具和计算方法,实现对复杂动态系统的精确建模、高效仿真与最优性能设计。 第一部分:基础理论的深化与重构 本部分首先对经典控制理论进行了回顾与升华,重点强调了从时域到频域、从传递函数到状态空间模型的系统性转换能力。我们详细阐述了线性定常(LTI)系统的能控性、可观测性判据,并引入了卡尔曼分解,为理解系统内在结构提供了强有力的代数工具。 1. 状态空间方法的建立与分析: 状态空间表示法是现代控制理论的语言核心。本书不仅推导了如何从物理模型(如拉格朗日方程、牛顿-欧拉方程)直接构建状态空间模型,还细致讨论了模型降阶技术(如模态截断法、平衡截断法),以适应实际工程中计算资源有限的约束。系统稳定性分析方面,我们不仅依赖李雅普诺夫(Lyapunov)第二法,还引入了基于矩阵不等式(LMI)的稳定性判据,这为后续的鲁棒控制设计奠定了数学基础。 2. 经典控制的现代视角: 虽然本书侧重现代方法,但我们并未割裂与经典控制的联系。根轨迹、奈奎斯特图和波德图的分析被重新置于状态反馈补偿器的设计背景下进行审视,特别是介绍了如何利用状态反馈的极点配置技术来重塑系统的动态响应,并讨论了观测器设计(如Luenberger观测器)如何弥补状态变量不可测的缺陷。 第二部分:最优控制与估计的完美结合 最优控制是现代控制理论的皇冠,它将性能指标量化并最小化,使得控制器的设计不再是经验性的,而是基于严格的数学优化。 3. 变分法与最优控制基础: 本部分从欧拉-拉格朗日方程出发,系统地推导出变分法在最优控制问题中的应用。重点阐述了最优控制的必要条件——庞特里亚金极大值原理(Pontryagin’s Maximum Principle)。对于线性系统在二次型性能指标(LQR)下的最优反馈控制,我们详细推导了代数黎卡提方程(ARE)的求解过程,并分析了其稳定性和唯一解的条件。 4. 动态系统的随机估计——卡尔曼滤波: 实际物理系统的测量往往存在噪声,这使得最优估计成为必然。卡尔曼滤波作为最优线性无偏估计器,其递推算法的每一步(预测与更新)都被详细剖析,并辅以具体的离散时间系统示例。我们还讨论了扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)在处理非线性系统状态估计时的优劣势对比与实际应用考量。 第三部分:面向不确定性的鲁棒性与适应性控制 现实世界中的系统参数总是不精确的,外部扰动也难以完全预测。本部分致力于设计那些对不确定性和干扰具有良好容忍度的控制器。 5. 鲁棒控制理论的核心:H∞控制: H∞控制旨在将系统输出对外部输入的加权范数最小化,从而在最坏情况的扰动下保证性能。本书详细介绍了如何将控制问题转化为求解界限算子(Bounded Real Lemma)问题,并利用LMI求解H∞状态反馈增益。我们着重分析了加权函数(Weighting Functions)的选择策略,这是H∞设计中连接性能指标与数学求解的关键环节。 6. 适应性与自整定控制: 当系统参数随时间发生未知变化时,自适应控制技术变得不可或缺。本书深入探讨了基于模型的自适应控制(如参数估计与控制器重构)和无模型自适应控制(如Smith预估器及其现代改进)。特别关注了基于“先估计后控制”和“同时估计与控制”的策略,以及在实际工程中如何保证自适应过程的稳定性(如利用“缓冲函数”或“降级策略”)。 第四部分:复杂非线性系统的先进控制技术 非线性动力学是工程领域最富挑战性的领域之一。本部分聚焦于如何利用现代数学工具驯服复杂的非线性行为。 7. 反馈线性化与微分几何: 对于可以被转化为线性系统的非线性系统,输入-输出线性化(Feedback Linearization)提供了一种强大的工具。本书系统地介绍了可微同胚映射、相对阶的确定、以及零动态(Zero Dynamics)稳定性的重要性。随后,我们探讨了利用微分几何思想构建的更通用的非线性控制结构。 8. 滑模变结构控制(SMC): 滑模控制以其对模型不确定性和外部扰动的强鲁棒性而著称。本书详述了如何设计滑模面(Sliding Surface),并推导了切换律的设计以确保系统状态能渐近收敛到滑模面。同时,对滑模控制的固有缺陷——“抖振”现象,我们提供了多种现代解决方案,如利用高阶滑模(HOSM)和积分滑模(SMC)。 9. 模型预测控制(MPC)的原理与实践: 作为一种先进的、基于优化的控制方法,MPC在化工、航空航天等领域展现出巨大潜力。本书详细阐述了MPC的核心——滚动优化(Receding Horizon Optimization)。我们分析了MPC如何有效地处理约束(对控制输入和状态的约束),并讨论了其从精确模型MPC(使用非线性优化求解器)到线性化MPC(LMPC)的实用化路径。 结语 本书结构严谨,推导详尽,不仅是理论研究的参考手册,更是面向复杂工程实践的指导性工具。通过对这些前沿理论的掌握,读者将能够设计出既满足性能指标又具备高鲁棒性的智能控制系统。

作者简介

程靳,1945年生,曾任哈尔滨工业大学理论力学教研室主任,国家精品课程“理论力学”课程负责人,教授,博士生导师。长期从事“理论力学”、“断裂力学”、“张量分析与连续介质力学”、“断裂力学专题”、“断裂动力学”、“非线性连续介质力学”等本科、硕士生及博士生的教学与培养研究生工作。主要研究方向为“断裂动力学”、“疲劳与损伤”、“非局部理论”等,曾主持多项国家自然科学基金、航天基金,并承担多项断裂力学领域的应用课题。

主要编著有《理论力学》、《工程力学》、《断裂力学》、《理论力学思考题集》、《理论力学学习辅导》、《简明理论力学》、《理论力学名师大课堂》、《理论力学解题指导与习题集》、《理论力学考研大串讲》、《理论力学试题精选与答题技巧》、《理论力学思考题解与思考题集》等教材与专著。在国内外学术刊物上发表学术论文100余篇。2000年获国家级优秀教学成果奖,2003年获首届黑龙江省教学名师奖。

目录信息

第一章 分析力学基础 §1-1 自由度和广义坐标 §1-2 以广义坐标表示的质点系平衡条件 §1-3 动力学普遍方程 §1-4 第二类拉格朗日方程 §1-5 拉格朗日方程的初积分 §1-6 第一类拉格朗日方程 思考题 习题第二章 非惯性系中的质点动力学 §2-1 非惯性系中质点动力学的基本方程 §2-2 非惯性系中质点的动能定理 思考题 习题第三章 碰撞 §3-1 碰撞的分类·碰撞问题的简化 §3-2 用于碰撞过程的基本定理 §3-3 质点对固定面的碰撞·恢复因数 §3-4 碰撞问题举例 §3-5 碰撞冲量对绕定轴转动刚体的作用·撞击中心 思考题 习题第四章 机械振动基础 §4-1 单自由度系统的自由振动 §4-2 计算固有频率的能量法 §4-3 单自由度系统的有阻尼自由振动 §4-4 单自由度系统的无阻尼受迫振动 §4-5 单自由度系统的有阻尼受迫振动 §4-6 转子的临界转速 §4-7 隔振 §4-8 两个自由度系统的自由振动 §4-9 两个自由度系统的受迫振动·动力减振器 思考题 习题第五章 刚体定点运动、自由刚体运动、刚体运动的合成·陀螺仪近似理论 §5-1 刚体绕定点运动的运动学描述 §5-2 自由刚体的运动 §5-3 刚体运动的合成 §5-4 陀螺仪近似理论 思考题 习题第六章 变质量动力学 §6-1 变质量质点的运动微分方程 §6-2 变质量质点的动力学普遍定理 思考题 习题参考文献习题答案索引SynopsisContents主编简介
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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说实话,这本书的阅读门槛相当高,初次接触者可能会感到有些吃力,但我坚持了下来,原因在于作者那种近乎偏执的系统性。他似乎不想留下任何逻辑上的断点,每一个定理的提出,都紧密围绕着前一个概念的推导。我记得在处理振动问题时,作者并没有仅仅停留在传统的微扰理论上,而是引入了更先进的非线性动力学视角,这对于我处理一些工程实际中遇到的共振现象,提供了全新的分析框架。书中的例题设计得极为巧妙,它们往往不是那种套路化的计算题,而是隐藏着深刻物理思想的“思想实验”。例如,书中关于保守系统与耗散系统在相空间中行为的对比描述,那种对系统长期演化趋势的洞察力,远超出了初级教材的范畴。读完这部分,我感觉自己对能量和熵在力学系统中的角色有了更深层次的理解,这已经超越了纯粹的计算,而接近于一种哲学的思辨。

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这部被我期待已久的读物,终于捧在手里了。光是书脊上的烫金字体就透着一股沉甸甸的学术气息,翻开扉页,那密密麻麻的公式和符号,仿佛在无声地宣告着它内容的深邃与严谨。我花了整整一个下午的时间,只是在目录和前言之间徘徊。作者的论述逻辑清晰得令人惊叹,从最基础的受力分析概念开始,逐步引入到更复杂的拉格朗日量和哈密顿量体系。特别是他对虚拟功原理的阐释,那简直是化繁为简的艺术,让那些原本晦涩难懂的运动约束条件变得如此直观易懂。阅读过程中,我时常需要停下来,对照着我以前学习时遇到的那些经典难题,去验证书中的方法论是否能提供更优雅的解题路径。坦白说,这本书的阅读体验是极具挑战性的,它不提供廉价的答案,而是强迫读者去思考物理世界的本质规律,那种在脑海中构建力学模型的乐趣,是其他任何读物都无法比拟的。我尤其欣赏其中穿插的那些历史背景介绍,它让我们明白,这些看似冰冷的数学工具,是如何一步步被人类的智慧所打磨出来的。

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这本学术专著,与其说是教材,不如说更像是一本深入的思考指南。最让我印象深刻的是它对分析力学在场论中的应用的简要介绍,虽然篇幅不大,但足以勾勒出经典力学如何自然地过渡到更宏大的物理理论框架中去。作者在讨论相对性原理对牛顿力学修正时,那种严谨的数学推导过程,体现了作者深厚的理论功底。我特别欣赏作者在书中对“约束”这个概念的反复强调和深入剖析,从几何约束到动力学约束,再到最终在拉格朗日框架下的简化,每一步的逻辑推进都密不透风。这本书的价值在于,它不仅教会了我们如何解决特定的力学问题,更重要的是,它提供了一套完整且强大的抽象思维工具箱,让人在面对任何新的物理问题时,都能迅速找到切入点,并构建出精确的数学模型。这是一次真正意义上的智力投资,远超出了课程学习本身的价值。

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这本书的装帧设计倒是出乎我的意料,封面设计得非常朴素,甚至带有一丝复古的意味,这与内容本身的硬核程度形成了有趣的对比。我注意到书中大量采用了图示来辅助说明,那些精心绘制的受力图和坐标系转换图,简直就是教科书级别的范例。我特别关注了其中关于刚体动力学的那一部分,作者处理旋转运动的方式非常细腻,他没有急于抛出欧拉方程,而是先通过分步积分的方式,让读者充分体会到角动量守恒在非惯性系下的复杂性。我花了很大的篇幅去研究作者是如何定义和处理各种转动惯量矩阵的,其中的矩阵对角化过程,作者的处理步骤简洁有力,完美体现了数学工具在物理分析中的强大威力。阅读这本书的过程,更像是一次与思维的深度对话,每一次翻页,都伴随着“原来如此”的顿悟感。对于希望系统性提升自己分析复杂机械系统能力的人来说,这本书无疑是一剂强效的“智力催化剂”。

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这本书的排版和字体选择很有特色,墨色深沉,字里行间透露着一种对知识的尊重。我个人特别喜欢作者在讲解动量和角动量守恒定律时所采用的叙事方式。他没有将这些定律视为不证自明的公理,而是从更基础的时空对称性出发,运用诺特定理的视角进行了解构和重构。这种自上而下的构建方式,极大地增强了理论的内在说服力。我发现,以往我只是“知道”这些定律成立,但读完这一章后,我开始“理解”它们为何必然成立。此外,书中对变分原理的阐述也非常到位,作者用非常直观的类比手法,将泛函的极值问题与我们熟悉的微积分中的求导问题联系起来,成功降低了初学者对泛函分析的畏惧感。这本书不是那种可以快速翻阅的“速成读物”,它需要你投入时间,去体会其中蕴含的数学美感和物理洞察力。

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2太薄,有些简略

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下册而已。

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2太薄,有些简略

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