Stabilization of Control Systems. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Publisher Unknown

作者:O. Hijab

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1987

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540963844

丛书系列:

图书标签:

• 控制系统
• 稳定性分析
• 自适应控制
• 最优控制
• 鲁棒控制
• 现代控制理论
• 系统建模
• 控制设计
• 李雅普诺夫稳定性
• 非线性控制

复杂系统中的鲁棒性与适应性：动态系统理论的前沿探索 本书聚焦于现代控制理论中至关重要的一环：如何设计出能够在不确定性、干扰和系统结构变化面前，依然保持稳定和期望性能的复杂动态系统。 面对当今工程领域中日益增长的非线性、高维度和时变特性，传统基于精确模型和线性化的方法已显露局限性。本书旨在提供一个系统化且深入的框架，探究如何通过先进的数学工具和算法设计，实现对这类复杂系统的有效“稳定化”（Stabilization）与性能维持。 第一部分：基础理论的再审视与鲁棒性的量化 本书首先对经典控制理论中的稳定性概念进行了深入的、更具批判性的回顾，重点强调了在实际应用中，模型误差和外部扰动如何从根本上挑战系统的稳定性边界。 第一章：从李雅普诺夫到广义稳定性概念。 传统的李雅普诺夫稳定性理论是本书的基石，但我们将超越标准定义，引入有限时间稳定性（Finite-Time Stability）和泊松稳定性（Poisson Stability）的概念。 针对无限时间内的渐近稳定性，我们详细探讨了如何量化系统对初始条件的敏感度，并引入输入状态稳定（Input-to-State Stability, ISS）框架，用以评估外部有界输入（如噪声或干扰）对系统内部状态的影响。 第二章：不确定性的建模与结构化。 实际工程系统中的不确定性很少是完全随机的，它们往往具有特定的结构。本章系统梳理了处理结构化不确定性的数学工具，包括界限不确定性（Bounded Uncertainty）和匹配不确定性（Matching Uncertainty）。 我们将详细分析$mathcal{H}_{infty}$ 控制理论在抑制有界能量干扰方面的核心原理，并通过矩阵不等式（LMI）的方法，推导出保证闭环系统在特定增益约束下的稳定性和性能指标的充要条件。 读者将学习如何构建一个能容忍系统参数变化范围的控制器。 第三章：控制设计的频率域与奇异摄动分析。 虽然现代控制更侧重时域分析，但频率响应分析在分析系统带宽、相位裕度和增益裕度时仍不可替代。本章将奇异摄动理论（Singular Perturbation Theory）应用于分离快速和慢速动态子系统，使得高阶、刚性耦合的系统分解为易于处理的低阶系统，这对于设计具有不同时间尺度的控制器至关重要，例如微处理器控制与物理过程的控制。 第二部分：非线性系统的稳定化策略 非线性是复杂系统的主要特征。本书投入大量篇幅，专注于开发能够在强非线性环境下保证系统稳定性和功能实现的设计方法。 第四章：反步法（Backstepping）的几何构造与挑战。 反步法作为构造非线性稳定控制器的强大工具，其核心在于系统性的虚拟控制设计。本书不仅详细演示了标准反步法的递归构造过程，还深入探讨了其局限性，特别是当状态反馈不可测或系统存在未建模动态时，如何通过引入观测器或使用更先进的变体（如混合反步法）来克服这些障碍。 第五章：滑模控制（SMC）的精度与抖振抑制。 滑模控制因其对外部扰动和模型不确定性的内在鲁棒性而被广泛应用。本章从李雅普诺夫稳定性的角度推导了滑模面设计和切换律的选择。重点章节在于抖振（Chattering）现象的分析与缓解策略。我们将详细介绍基于边界层（Boundary Layer）的方法、高阶滑模控制（Higher-Order SMC, HSMC），以及如何利用带宽限制输出反馈来设计更平滑且精确的轨迹跟踪控制器。 第六章：基于能量函数的自适应稳定化。 当系统参数的精确值未知或随时间变化时，自适应控制成为必需。本章侧重于基于能量函数的自适应稳定化。我们将探讨基于误差的（Error-based）和基于模型的（Model-based）自适应设计。 详细介绍如何利用切换自适应（Switching Adaptive）和基于证据的（Evidence-based）方法，确保在系统参数在预先设定的范围内变化时，系统依然能够渐近稳定，同时避免参数估计的不可靠性。 第三部分：现代控制范式的应用与优化 本部分将视角转向基于优化和先进数学工具的新一代稳定化方法，这些方法在处理大规模系统和复杂性能指标方面展现出巨大潜力。 第七章：模型预测控制（MPC）的约束处理与鲁棒性扩展。 MPC因其前瞻性和对硬约束的直接处理能力，在过程控制中占据核心地位。本书重点讨论如何将鲁棒性融入MPC框架。我们将阐述鲁棒模型预测控制（RMPC）的基本架构，包括集合成员（Set Membership）方法和不确定性集合（Uncertainty Set）的定义。 特别关注在LMI框架下求解可行域（Feasible Region）的优化问题，确保即使在模型误差存在的情况下，系统仍能在保证稳定性的前提下，实现最优的短期控制目标。 第八章：网络化系统的时滞与采样稳定性。 随着工业物联网（IIoT）的发展，许多控制系统通过网络通信连接，引入了通信延迟（Time Delays）和丢包（Packet Loss）。本章探讨了如何对包含时滞的系统进行稳定性分析，特别是对于离散时间系统和延迟微分方程（DDE）。 介绍如何设计具有特定延迟容忍度的控制器，例如基于离散时滞分析的李雅普诺夫泛函，以及如何利用事件触发控制（Event-Triggered Control）来减少通信负担，同时维持稳定性。 第九章：分布式协调与多智能体系统的同步。 在由多个相互连接的子系统构成的复杂网络中，实现全局稳定性和一致性（Consensus）是一个关键挑战。本章利用图论（Graph Theory）来刻画系统拓扑结构，并分析基于拉普拉斯矩阵的稳定性条件。 我们将探讨分布式优化算法在实现多智能体系统状态同步中的应用，以及如何设计局部反馈律，使得系统在仅依赖邻居信息的情况下，全局收敛到期望的稳定状态。 本书旨在为控制工程师和研究人员提供一个从基础理论到前沿应用的全面指南，强调在实际复杂系统中，通过严谨的数学证明和高效的算法设计来实现对系统动态行为的精确和可靠的稳定化。 每一章都包含丰富的理论推导和可操作的算例，以期激发读者在面对下一代复杂工程挑战时的创新能力。

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从写作风格来看，作者的语言习惯有一种明显的欧洲大陆学派的痕迹，即对数学严谨性的绝对追求，胜过对叙事流畅性的关注。句子结构往往很长，充满了嵌套的从句和精确的技术术语，这使得阅读过程充满了“解码”的乐趣，但也极大地拖慢了信息的获取速度。如果你习惯于美式或英式工程文献那种简洁明了、目标导向的写作风格，这本书可能会让你感到有些晦涩难懂。它更像是一篇篇精心打磨的学术论文的集合，每一段话都承载着极高的信息密度。我在阅读过程中，经常需要对照其他参考资料来确认某些术语在特定语境下的精确含义，这进一步拉长了学习周期。这并非是批评，而是对潜在读者的一个重要提示：准备好迎接一场智力上的马拉松，而不是一次轻松的散步。这本书要求读者全身心地投入到语言的结构和数学的逻辑之中，容不得半点分神。

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最让我感到惊喜的是其对历史脉络的梳理，尽管它专注于前沿理论的探讨，但在回顾早期奠基性工作时，作者的态度是极为谦逊和全面的。书中对控制论发展史上那些关键的转折点，比如李雅普诺夫的原始工作和庞加莱的早期发现，都有着非常精到的总结和批判性评价。这使得读者不仅学习了“如何做”，更理解了“为何是这样”。作者没有简单地罗列公式，而是深入剖析了早期研究者们在面对那些看似无解的问题时所展现出的洞察力与局限性，这种历史的纵深感极大地提升了全书的厚度。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于人类如何系统性地理解和驾驭复杂动态过程的编年史。这种对学术源流的尊重和详尽阐述，使得这本书在众多的技术著作中脱颖而出，成为了一部值得被珍藏和反复研读的经典之作，因为它教会了我们如何带着历史的眼光去看待当下的挑战。

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这本《[您的图书名称]》的装帧设计着实令人眼前一亮，硬壳精装，纸张的质感也属上乘，拿在手里沉甸甸的，透着一股专业书籍应有的分量感。我最初被它封面上那简洁却寓意深远的几何图形吸引，它不像某些技术书籍那样充斥着密密麻麻的公式和晦涩的符号，反而透露出一种对理论美学的追求。内页的排版也是精心考量的，字体大小适中，行距舒适，即使是需要长时间阅读复杂的推导过程，眼睛也不会感到过分疲劳。尤其值得称赞的是，书中穿插的一些高质量的插图和图表，它们不是简单的信息罗列，而是将抽象的概念进行了视觉化的提炼，这一点对于理解那些难以用纯文字描述的动态系统行为至关重要。总的来说，作为一本工具书，它在物理呈现上就已经成功地为读者营造了一种沉浸式的学习氛围，让人愿意去翻开它，去探索其中的奥秘。它看起来就像一件精心雕琢的艺术品，但内在的价值显然更为深厚，光是看着它摆在书架上，就仿佛能感受到它所蕴含的深厚学术底蕴，这对于一个对知识有敬畏之心的读者来说，是非常重要的第一印象。

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我花了整整一个周末的时间，才大致翻阅了前三章的内容，坦率地说，这本书的入门门槛比我预期的要高出不少。它似乎完全跳过了那种“友好引导式”的初级介绍，直接切入了核心理论的深水区。作者的叙事风格极其严谨且逻辑链条紧密得令人窒息，每一个定理的引入都建立在前面章节坚实的基础之上，稍有疏忽，就可能跟不上作者的思路。我必须承认，有好几次，我不得不停下来，翻回去重读好几遍才敢继续往下看。特别是关于非线性系统的分析部分，那种层层递进的数学推导，简直是对读者心智的一次严峻考验。然而，一旦你咬紧牙关，成功突破了某一个关键的证明环节，那种豁然开朗的喜悦感是其他任何轻松读物都无法比拟的。这本书显然不是写给那些只想泛泛了解概念的初学者的，它面向的是那些已经具备扎实数学背景，并渴望深入理解底层机制的研究人员或者资深工程师。它像一位不苟言笑的导师，逼迫你不断提升自己的思维高度，拒绝任何形式的捷径。

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这本书在案例分析和实际应用方面的处理，显得有些过于保守和理论化了。我期待看到更多贴近现代工程实践的例子，比如在实际的航空航天控制、电力系统稳定性分析，或是现代机器人学中的具体应用场景。然而，书中的大部分“应用”都还是停留在经典的数学模型层面，例如Lur'e模型或者简单的二阶系统反馈结构。当然，从纯粹的理论构建角度来看，这种克制是必要的，它确保了核心理论的纯洁性。但是，对于一个渴望将书本知识转化为实际解决问题的能力的读者来说，这种“理论的象牙塔”色彩略显浓重。我希望作者能在后续的章节中，能用更具象化的语言，将那些精妙的数学工具与现实世界中那些“脏乱差”的工程问题连接起来，这样才能真正体现出这些深奥理论的价值所在。目前看来，它更像是一本为同行学者准备的深度研讨资料，而不是一本面向广泛工程师群体的应用手册。

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