非线性协调控制理论研究及应用

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出版者:
作者:曹少中
出品人:
页数:226
译者:
出版时间:2009-8
价格:55.00元
装帧:
isbn号码:9787030253873
丛书系列:
图书标签:
  • 控制
  • 协同
  • 非线性控制
  • 协调控制
  • 控制理论
  • 自动化
  • 系统控制
  • 工程应用
  • 动态系统
  • 反馈控制
  • 稳定性
  • 智能控制
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具体描述

《非线性协调控制理论研究及应用》系统地论述了非线性协调控制系统的初步理论、方法和技术。主要内容包括:非线性多变量协调控制理论基础、非线性协调控制系统状态方程的近似迭代解法、非线性协调控制系统状态方程的近似级数解法、六维电子束非线性多变量协调控制系统的动态分析方法、非线性协调控制系统的广义知识模型、协调市场经济运动规律分析以及产品概念设计过程的协调控制理论和方法。

《非线性协调控制理论研究及应用》适合从事控制科学、智能科学、系统科学、计算机科学等领域研究的学者、研究生和工程技术人员阅读。

《复杂动态系统中的鲁棒性与适应性控制》 本书深入探讨了在面对不确定性、扰动以及系统自身动态演变时,如何设计有效的控制策略,以确保复杂动态系统的稳定运行和性能优化。全书分为三个主要部分,旨在为研究人员和工程师提供一套全面的理论框架和实用的分析工具。 第一部分:非线性系统鲁棒性分析与设计 本部分聚焦于非线性系统的鲁棒性问题,即如何在存在模型不确定性、外部扰动和传感器噪声等不利因素的情况下,仍能保持系统的稳定性并达到预期的性能指标。 绪论: 概述了非线性系统控制的重要性,特别是其在航空航天、机器人、电力系统、生物医学工程等领域的广泛应用。强调了鲁棒控制在实际工程中的不可或缺性,并指出了传统线性鲁棒控制方法在处理强非线性系统时的局限性。 非线性系统模型与不确定性描述: 详细介绍了多种描述非线性系统动态行为的方法,包括微分方程、状态空间方程、输入-输出模型等。着重讨论了如何量化和建模系统中的不确定性,如结构化不确定性(参数变化)、非结构化不确定性(复扰动)以及外部扰动。将介绍李雅普诺夫函数方法在非线性稳定性分析中的应用,并引入增益调度、滑模控制等概念,为后续鲁棒控制器设计奠定基础。 基于李雅普诺夫的鲁棒稳定性分析: 深入分析了利用李雅普诺夫稳定性理论进行非线性系统的鲁棒稳定性判别。介绍了二次李雅普诺夫函数、广义李雅普诺夫函数等工具,以及如何通过求解线性矩阵不等式(LMIs)来验证系统的鲁棒稳定性。讨论了在存在范数受限不确定性时,如何利用S-方法、H-infinity方法等进行鲁棒性能分析。 滑模鲁棒控制: 详细阐述了滑模控制(SMC)作为一种强大的非线性鲁棒控制方法。从基本原理出发,介绍了滑模面的设计、等效控制律的求解以及如何利用滑模控制来抵御外部扰动和模型不确定性。讨论了滑模控制的抖振现象及其抑制方法,如高阶滑模控制、边界层滑模控制等。 H-infinity鲁棒控制: 介绍了H-infinity控制理论在鲁棒控制设计中的应用。从系统扰动和性能指标的传递函数形式入手,解释了如何通过最小化闭环系统的H-infinity范数来达到鲁棒性和性能的目标。详细介绍了求解H-infinity控制器(如G-K算法、LMIs方法)的步骤和技巧。 其他鲁棒控制技术: 简要介绍了其他相关的鲁棒控制技术,如零动态鲁棒性、反馈线性化鲁棒性、动态面控制等,并讨论了它们各自的适用范围和优缺点。 第二部分:非线性系统自适应与学习控制 本部分关注的是当系统模型参数未知或随时间变化时,如何设计能够自动调整控制策略的自适应控制器,以及如何利用学习能力来改进控制性能。 自适应控制基础: 介绍了自适应控制的核心思想,即通过在线估计系统参数或模型,并根据估计结果调整控制器参数,以应对模型不确定性或时变特性。解释了自适应控制的两个基本组成部分:参数估计和控制器设计。 模型参考自适应控制(MRAC): 详细介绍了MRAC的设计原理,包括参考模型、误差动态和自适应律的设计。讨论了如何选择参考模型以满足性能要求,以及常用的自适应律(如Lyapunov自适应律、基于梯度下降的自适应律)。 自校正调节器(STR): 阐述了STR的设计思路,它通过在线估计系统的模型参数,并利用这些参数设计一个最优控制器。介绍了STR的两种主要类型:间接自校正调节器和直接自校正调节器,并讨论了它们的实现方法。 模糊与神经网络自适应控制: 探讨了如何利用模糊逻辑系统和神经网络的自学习能力来构建自适应控制器。介绍了模糊自适应控制器(FAC)和神经网络自适应控制器(NAC)的设计方法,以及它们在处理复杂非线性函数逼近方面的优势。 强化学习与模型无关的自适应方法: 介绍了基于强化学习的控制方法,该方法允许控制器通过与环境交互来学习最优控制策略,而无需显式的模型信息。讨论了Q-learning、SARSA等基本强化学习算法在控制问题中的应用,以及Actor-Critic方法等更高级的技术。 第三部分:复杂非线性系统的融合控制策略与工程应用 本部分将前两部分提出的理论方法进行融合,并结合实际工程问题,展示如何设计更强大的控制系统,以应对更加复杂的挑战。 鲁棒自适应控制: 融合了鲁棒控制和自适应控制的思想,设计能够在存在不确定性和时变参数的情况下保持稳定并实现高性能的控制器。介绍了鲁棒自适应滑模控制、鲁棒神经网络自适应控制等融合方法。 预测控制与自适应预测控制: 介绍了模型预测控制(MPC)的基本原理,即利用系统模型预测未来一段时间的系统行为,并求解最优控制序列。在此基础上,探讨了如何将自适应和鲁棒技术融入MPC,以处理模型不确定性和外部扰动。 分布式与协同控制: 针对多代理系统或大型复杂系统,探讨了分布式控制和协同控制的设计方法。介绍了如何通过局部信息和通信来实现全局的协调和控制,并讨论了在分布式环境中实现鲁棒性和自适应性的挑战。 工程应用案例分析: 提供了多个具体的工程应用案例,详细阐述了如何运用书中所介绍的理论和方法来解决实际问题。例如: 飞行器姿态与轨道控制: 针对具有复杂气动特性和外部扰动的飞行器,设计鲁棒自适应控制器以实现精确的姿态和轨道跟踪。 机器人运动规划与控制: 面对不确定的负载、关节摩擦和传感器噪声,设计自适应滑模控制器以实现机器人精确的轨迹跟踪和操作。 智能电网的稳定控制: 针对新能源接入带来的不确定性和动态变化,应用预测控制和鲁棒控制技术来保证电网的稳定运行。 生物医学系统的动态调控: 探讨了如何利用学习控制策略来调控生物体内的生理过程,例如血糖水平的控制。 本书旨在提供一个严谨且实用的研究视角,帮助读者理解和掌握复杂非线性系统控制的最新进展,并能够将其应用于各种工程实践中。通过理论推导、算法分析和案例研究,本书力求为非线性控制领域的研究和发展贡献一份力量。

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用户评价

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我是一名对精密仪器和测量技术充满热情的科研人员,经常需要设计复杂的传感器网络和数据采集系统。《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名立即吸引了我,因为我们常常需要处理来自多个传感器的数据,并对这些数据进行融合和处理,以获得更准确、更可靠的测量结果。传感器网络的非线性特性,如传感器本身的非线性响应、测量误差的非高斯分布,以及传感器之间的空间耦合和通信延迟,都使得数据的协同处理成为一个巨大的挑战。我希望这本书能够深入地解析这些非线性耦合现象,并提供有效的理论方法来解决“协调”问题。我特别关注“理论研究”部分,希望能从中学习到如何利用先进的统计信号处理技术、贝叶斯滤波方法、或者分布式优化算法来完成传感器数据的协同融合和状态估计。例如,是否会介绍卡尔曼滤波及其变种(如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波)在处理非线性传感器数据时的应用,或者如何利用粒子滤波实现高精度的多传感器协同定位?我同样对“应用”部分非常期待,希望能看到一些关于多目标跟踪、环境监测、或者医疗诊断系统中传感器网络协同的案例研究,这能为我设计更高效、更精确的测量系统提供重要的指导。

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我是一名软件工程师,对开发能够处理复杂交互和动态环境的分布式系统有着强烈的兴趣。《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名立刻勾起了我的好奇心,因为在分布式软件系统中,例如微服务架构、P2P网络、或者协同计算平台,各个组件之间的交互和通信往往是非线性的,并且需要高度的协调才能保证整体系统的性能和稳定性。我希望这本书能够提供一些关于如何设计和实现这些复杂分布式软件系统的理论框架和实践指导。我非常关注“理论研究”部分,希望能学习到如何利用分布式算法、一致性协议、或者容错控制技术来处理系统中可能出现的非线性耦合和潜在的故障。例如,是否会探讨如何设计一个能够让多个微服务协同完成复杂业务流程的协调机制,或者如何在一个P2P网络中实现节点之间的高效数据同步和一致性维护?我同样对“应用”部分充满期待,希望能看到一些关于分布式数据库的并发控制、在线游戏中的玩家行为协调、或者大规模数据处理平台的任务调度等方面的案例,这能为我开发更鲁棒、更高效的分布式软件系统提供重要的技术支持。

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作为一名在智能制造领域工作的工程师,我对《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名非常感兴趣。我们正在积极推动智能工厂的建设,其中一个核心挑战是如何实现生产线上的多机器人协同作业。这些机器人往往需要执行复杂的任务,如协同搬运、装配、焊接等,而且它们的工作环境充满不确定性,例如物料的定位偏差、其他机器人的动态干扰等。系统的非线性特性非常明显,并且机器人之间的协调性直接影响着生产效率、产品质量和整体系统的稳定性。我希望这本书能够提供一些实用的方法和技术,帮助我理解和设计能够确保多个机器人之间实现最优协同的控制策略。我特别关注“理论研究”部分,希望能从中学习到如何分析和处理机器人系统中的非线性动力学,以及如何构建能够实现全局最优或次优协调的控制架构。例如,是否会涉及到分布式控制、分散式控制,或者基于模型预测控制的协同策略?“应用”部分我同样期待,希望能看到一些在实际智能制造场景中的案例,比如多机器人协同装配流水线、AGV(自动导引车)的路径规划与协同调度等。如果书中能提供相关的仿真平台搭建指导或实际项目经验分享,那将是极大的价值。

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作为一名对智能交通系统充满热情的工程师,我在浏览各类专业书籍时,《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名瞬间吸引了我的目光。我们正致力于构建更智能、更高效的城市交通网络,其中自动驾驶车辆的协同行驶是关键组成部分。多辆自动驾驶车辆在道路上需要实现精准的队列行驶、车道变换、以及交叉口协同通行,这本身就是一个典型的非线性协调控制问题。车辆的动力学模型是非线性的,而且相互之间的通信延迟、传感器噪声、以及外部环境的变化都会对协调性产生影响。我非常希望这本书能够深入剖析这些非线性动力学特性,并提供有效的控制策略来解决协同行驶中的挑战。我期待“理论研究”部分能够阐述如何利用先进的控制理论,例如模型预测控制(MPC)与非线性控制的结合,或者基于博弈论的车辆协同控制,来处理这种复杂的耦合系统。我特别关注书中是否会讨论如何保证在高密度交通流下的安全性和通行效率,以及如何应对突发情况,比如紧急制动或障碍物出现。我对“应用”部分同样充满期待,希望能看到一些关于自动驾驶车队协同、交通信号灯的智能协调优化等实际案例,这将为我未来的工作提供宝贵的参考和借鉴。

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当我第一次看到《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名时,我的脑海中立刻浮现出许多具体的工程场景。我是一名在航空航天领域工作的研究人员,我们常常需要设计复杂的飞行控制系统,其中涉及到多自由度的机体控制、姿态稳定、以及与外部环境的动态交互。这些系统无疑都是高度非线性的,而且为了实现高效的飞行任务,多个控制通道之间必须实现精密的协调。例如,在无人机编队飞行中,不仅要保证每一架无人机的稳定飞行,更要确保它们能够按照预设的路径保持队形,并且能够灵活地响应外部指令进行整体机动。这种对“协调”的要求,远超出了简单地将多个独立控制器叠加的概念。我特别关注的是书中对“理论研究”部分的阐述,我相信扎实的理论基础是解决实际工程问题的关键。我希望这本书能够提供一些关于如何从数学上建模非线性耦合系统,以及如何设计能够保证协调性和鲁棒性的控制律的深入分析。我设想书中会包含一些先进的分析工具和设计方法,例如李雅普诺夫稳定性分析、滑模控制、自适应控制等在非线性协调控制中的应用,或者更前沿的如基于强化学习的协调控制方法。对“应用”部分的期待同样强烈,我希望能够看到一些具体的案例研究,展示这些理论是如何在实际工程中得到验证和应用的,这能极大地帮助我将书中的知识转化为解决实际问题的能力。

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我是一名对人工智能及其在复杂系统中的应用抱有浓厚兴趣的程序员,当我看到《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名时,我立刻联想到将机器学习,特别是深度学习和强化学习,应用于解决现实世界中的复杂控制问题。很多实际系统,比如工业机器人、无人机集群、甚至更宏观的能源网络,都表现出显著的非线性特性,而且需要多个组件之间实现精密的协调才能达到最优性能。我非常希望这本书能够深入探讨如何将这些前沿的AI技术与传统的非线性控制理论相结合,以解决“协调”这一核心问题。我期待“理论研究”部分能够解释如何利用强化学习来学习复杂的非线性协调策略,或者如何利用神经网络来逼近复杂的非线性动力学模型,从而实现更鲁棒的控制。例如,是否会介绍如何训练一个能够让多个机器人同时执行复杂任务的深度强化学习算法,或者如何利用图神经网络来处理具有复杂拓扑结构的智能体之间的交互?我同样对“应用”部分充满好奇,希望能够看到一些具体的案例,展示这些AI驱动的非线性协调控制方法是如何在实际项目中取得成功的,例如在智能电网的负荷调度、分布式机器人系统的协同任务规划等。

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我是一位在能源领域工作的工程师,特别关注可再生能源并网和智能电网的优化运行。《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名立刻引起了我的注意,因为这正是我在工作中经常遇到的难题。风力发电机组、太阳能电池阵列等可再生能源具有固有的间歇性和波动性,其输出功率的非线性以及与电网其他部分的动态耦合,使得整个电网的稳定运行和高效调度变得异常复杂。我们需要实现多个发电单元、储能系统、以及负荷之间的精妙协调,以应对电网的瞬时变化,保证供电的可靠性和经济性。我希望这本书能够深入探讨如何对这些非线性的能源系统进行建模,并提供有效的协调控制策略。我特别期待“理论研究”部分能够阐述如何利用先进的控制理论,比如分布式模型预测控制、自适应控制、或基于优化理论的协同控制方法,来解决能源系统中的不确定性和动态耦合问题。我希望能够学习到如何在高渗透率可再生能源背景下,设计出能够保证电网频率、电压稳定的协调控制方案。同时,“应用”部分的内容也至关重要,我希望能够看到一些关于微电网协调控制、多能源协同调度、或者智能电网状态估计与控制等方面的实际案例,这能极大地帮助我理解和应用书中的知识。

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我是一位对数学建模和系统理论有着浓厚兴趣的在读博士生,在选择毕业论文方向时,《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名立即吸引了我。我的研究方向涉及复杂的动力学系统,比如网络化控制系统、多智能体系统等,这些系统往往表现出显著的非线性特征,并且其内部的交互和通信机制需要高度的协调才能保证整体的性能。我对“理论研究”部分抱有极高的期望,我希望这本书能够深入探讨非线性协调控制背后的数学原理,例如稳定性分析、镇定问题、以及如何处理系统中的参数不确定性和外部扰动。我希望能够学习到一些前沿的理论工具和分析方法,如代数控制理论、微分几何方法在非线性控制中的应用,以及如何利用李函数法、输入-输出线性化等技术来设计协调控制器。同时,“应用”部分也让我充满了期待,我希望能够看到这些理论是如何被应用到具体的工程问题中的,例如在无人车队管理、能源系统优化、生物医学工程等领域。如果书中能够提供一些关于如何构建和验证这些理论的仿真框架,或者对一些经典的非线性协调控制问题进行深入剖析,那将极大地拓宽我的研究思路。

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我是一名在生物医药领域工作的研究人员,对如何控制和优化生物系统一直抱有浓厚的兴趣。《非线性协调控制理论研究及应用》这本书的书名让我看到了解决一些复杂生物过程控制问题的可能性。例如,在药物递送系统中,如何精确控制纳米粒子在体内的分布和释放,以实现对特定靶向细胞的高效药物输送,这涉及到复杂的生物动力学模型和多约束条件的协调。又或者,在生物反应器中,如何协调温度、pH、底物浓度等多个参数,以优化微生物的生长和产物的合成,这同样是一个典型的非线性协调控制问题。我希望这本书能够提供一些关于如何利用控制理论来理解和调控这些复杂的生物过程的洞见。我特别期待“理论研究”部分能够深入阐述生物系统中的非线性动力学特性,以及如何设计能够确保系统稳定性和性能的协调控制器。是否会涉及免疫系统的动力学建模与控制,或者如何利用反馈机制来优化基因调控网络?我对“应用”部分也寄予厚望,希望能看到一些将非线性协调控制理论成功应用于生物制药、生物传感器、或医疗设备设计的案例,这能为我的研究提供重要的启发和方向。

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这本书的书名一下子就抓住了我的注意力——《非线性协调控制理论研究及应用》。我是一名在控制领域摸爬滚打多年的工程师,平时接触的更多是已经成熟并且广泛应用的控制策略,比如PID、模糊控制、模型预测控制等。但随着工业自动化程度的不断提高,以及对系统性能要求越来越苛刻,我越来越感到需要更深入地理解和掌握那些能够处理复杂、动态、耦合系统行为的理论。非线性系统本身就充满了挑战,而“协调控制”更是将这种挑战提升到了一个新的高度。我一直对如何让多个子系统能够高效、稳定、且有目的地协同工作感到着迷,特别是在机器人协作、多电机驱动、以及智能电网等领域,这种需求尤为迫切。这本书的书名承诺了对“理论研究”的深入探讨,这对我来说是至关重要的,因为我需要理解其背后的数学原理、推导过程以及各种方法的优势和局限性,而不是仅仅停留在应用层面。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗户,让我能够从根本上理解非线性协调控制的精髓,从而能够设计出更具创新性和鲁棒性的控制方案,应对实际工程中遇到的各种棘手问题。光是书名就能引发我无限的遐想,我迫不及待地想知道它将如何解释“非线性”的本质以及“协调”的奥秘。

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