Probabilistic Reasoning and Decision Making in Sensory-Motor Systems (Springer Tracts in Advanced Ro pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Pierre Bessière

出品人:

页数:404

译者:

出版时间:2008-06-23

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540790068

丛书系列:

图书标签:

• 科技
• Probabilistic Reasoning
• Decision Making
• Sensory-Motor Systems
• Robotics
• Artificial Intelligence
• Machine Learning
• Control Theory
• Perception
• Cognitive Robotics
• Springer Tracts in Advanced Robotics

《非线性动力学与复杂系统控制：理论、方法与工程应用》 作者： [请在此处填写作者姓名，例如：王建国，李明] 出版社： [请在此处填写出版社名称] 丛书： [请在此处填写丛书名称，例如：现代控制理论前沿系列] --- 图书简介 聚焦前沿：深入探索非线性动力学与复杂系统控制的理论前沿与工程实践 《非线性动力学与复杂系统控制：理论、方法与工程应用》是一部面向控制理论研究人员、系统工程师以及高年级研究生深入学习和参考的权威专著。本书旨在系统、全面地阐述现代控制理论中极具挑战性和实际意义的非线性动力学建模、复杂系统分析以及先进控制策略的设计与实施。本书摒弃了传统的线性化处理方式，直接深入非线性系统的本质，旨在提供一套严谨而实用的工具箱，用以驾驭现实世界中普遍存在的复杂性与不确定性。 本书的结构设计旨在实现理论深度与工程实用性的完美结合。全书共分为七大部分，涵盖了从基础理论构建到尖端算法应用的完整知识链条。 --- 第一部分：非线性动力学基础与建模（Foundations of Nonlinear Dynamics and Modeling） 本部分作为全书的理论基石，详细回顾了经典动力学理论在现代系统描述中的局限性，并引入了描述非线性系统行为的核心数学工具。 章节内容侧重： 1. 非线性系统的状态空间描述与拓扑分析： 深入探讨了相空间的概念、平衡点分析（稳定性和亚稳态）、极限环与周期轨道的存在性与稳定性判据（如李雅普诺夫中心定理的推广）。重点解析了范数理论在评估系统响应界限中的作用。 2. 奇异摄动理论与降阶模型构建： 针对含有快慢动态子系统的系统，详细介绍了奇异摄动方法的原理，并教授如何通过系统地分离快变模态与慢变模态，构建出低维度的简化模型，这对后续的控制器设计至关重要。 3. 混沌与分岔理论导论： 介绍分岔现象的分类（如鞍结分岔、霍普夫分岔），以及这些现象如何导致系统行为的定性改变。对确定性混沌的特征（如对初始条件的敏感性、庞加莱截面）进行了严谨的数学阐述，强调其在工程系统故障诊断中的潜在意义。 --- 第二部分：稳定性分析的现代工具箱（Advanced Stability Analysis Tools） 稳定性是控制系统的生命线。本部分超越了传统的李雅普诺夫线性化方法，聚焦于非线性系统全局稳定性和鲁棒性评估的现代技术。 章节内容侧重： 1. 全局李雅普诺夫函数构造方法： 系统性地介绍了如何构造不同类型的李雅普诺夫函数，包括能量函数法、平方和法（SOS）在多项式系统中的应用，以及直接法与间接法在证明全局渐近稳定性的具体步骤。 2. 输入到状态的稳定性（ISS）理论： 全面阐述了ISS理论框架，该理论将系统的外部输入（扰动）与内部状态稳定性联系起来。详细讨论了ISS-Lyapunov函数的设计，及其在处理有界扰动和保证系统最终收敛性方面的优越性。 3. 数值稳定性验证与计算挑战： 探讨了在复杂模型中，如何使用数值方法（如有限元分析与时间步进法）辅助验证稳定域，并讨论了高维系统稳定性分析中的计算复杂度问题。 --- 第三部分：非线性控制器的设计基础（Foundations of Nonlinear Controller Design） 本部分是本书的核心应用部分，系统地介绍了针对非线性系统的经典与现代控制设计方法。 章节内容侧重： 1. 反馈线性化技术（Input-Output and State Feedback）： 详细讲解了微分几何在控制理论中的应用，包括可积性条件、零动态的稳定性分析，以及如何通过坐标变换实现对反馈线性化系统的精确解耦与线性化控制。 2. 滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的理论深化： 不仅涵盖了经典SMC的设计，更深入探讨了二阶SMC、高阶SMC以及针对不确定性的鲁棒设计。重点分析了“抖振”现象的成因，并介绍了边界层技术和更先进的快速到达控制律以减轻抖振。 3. 基于Backstepping的递归设计： 详细展示了Backstepping方法如何处理具有纯反馈结构的时变非线性系统。通过逐步构造虚拟控制律和最终的实际控制律，实现了对多连杆机械臂、飞行器等复杂系统的稳定控制。 --- 第四部分：鲁棒性与最优控制策略（Robustness and Optimal Control Strategies） 本部分关注在存在模型不确定性、外部干扰以及性能优化要求下的高级控制设计。 章节内容侧重： 1. $mathcal{H}_{infty}$ 控制在非线性系统中的扩展： 探讨了如何将线性 $mathcal{H}_{infty}$ 理论扩展到非线性领域，特别是通过LMI（线性矩阵不等式）松弛技术在局部区域内设计高性能的鲁棒控制器。 2. 模型预测控制（MPC）的非线性版本： 详细介绍了NMPC（Nonlinear MPC）的原理，包括非线性模型的在线优化问题求解、约束处理机制，以及实时计算的可行性与效率提升策略。 3. 增量非线性控制（Incremental Nonlinear Control）： 引入了一种新的设计范式，通过将系统分解为线性部分和增量非线性部分，利用线性控制理论的成熟工具来处理非线性项，从而简化设计过程。 --- 第五部分：模糊、神经网络与自适应控制（Intelligent Control for Nonlinear Systems） 面对系统参数时变或模型结构未知的挑战，本部分介绍了智能控制技术在非线性系统中的应用。 章节内容侧重： 1. 模糊逻辑控制系统（Fuzzy Logic Control, FLC）： 重点介绍基于专家知识的模糊规则库的构建、隶属度函数的选择，以及如何将其集成到闭环控制结构中，特别是针对难以建立精确模型的系统。 2. 基于误差学习的自适应控制： 深入解析了基于参数估计（如最小二乘法）和基于模型参考的自适应控制（MRAC）的设计，确保系统在参数变化时仍能维持预期的性能。 3. 神经网络动力学与在线辨识： 讨论了如何利用RBF网络或MLP网络作为在线动态模型辨识器或控制器的一部分，实现对未知非线性函数的逼近和实时补偿。 --- 第六部分：复杂系统的网络化与分布式控制（Networked and Distributed Control） 随着大规模互联系统的兴起，本部分关注信息交换受限条件下的系统控制问题。 章节内容侧重： 1. 时延系统与网络建模： 分析了网络通信中常见的离散时延、丢包现象对稳定性的影响，并引入了离散时延系统的李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函方法。 2. 多智能体系统的协同控制： 探讨了在不完全信息交换下，如何设计基于图论的分布式控制律，实现多机械臂、无人机集群的编队、目标跟踪等协同任务。 3. 事件触发与基于数据的控制： 介绍了事件触发机制（Event-Triggered Control）的设计，旨在减少控制器与执行器之间的通信频率，仅在状态偏离预设阈值时才触发控制更新，实现节能与增效。 --- 第七部分：工程应用案例研究（Engineering Case Studies） 本部分通过具体的工程实例，演示前述理论工具的实际应用和效果评估。 案例涵盖： 1. 高机动飞行器的姿态控制： 使用反馈线性化与SMC相结合的设计，应对大气模型不确定性。 2. 磁悬浮轴承系统的精确位置控制： 运用NMPC策略处理系统固有的非线性和外部载荷扰动。 3. 柔性机械臂的振动抑制： 结合奇异摄动理论降阶模型与自适应控制实现对末端灵活性的精确控制。 总结： 《非线性动力学与复杂系统控制：理论、方法与工程应用》不仅是控制理论研究的深度参考，更是指导工程师解决实际复杂系统难题的实用手册。它强调理论的严谨性、工具的全面性以及应用的创新性，是推动下一代自主控制系统发展的关键读物。

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