Geometric, Control and Numerical Aspects of Nonholonomic Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Cortes Monforte, Jorge/ Monforte, Jorge Cortes

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页数:219

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价格:59.95

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isbn号码:9783540441540

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• 几何控制
• 非完整约束系统
• 非全息系统
• 数值方法
• 控制理论
• 微分几何
• 机器人学
• 最优控制
• 系统理论
• 非线性控制

好的，这是一份不涉及《Geometric, Control and Numerical Aspects of Nonholonomic Systems》一书内容的、关于一个假想的关于“高级材料科学与纳米制造”的图书简介： 先进材料科学与纳米制造：从原子尺度到宏观应用 书籍简介 在二十一世纪的科技前沿，材料的创新已成为驱动工业革命和社会进步的核心动力。本书《先进材料科学与纳米制造：从原子尺度到宏观应用》深入探讨了当代材料科学领域最引人注目、最具颠覆性的发展，重点聚焦于如何通过精确的纳米级控制来实现宏观性能的巨大飞跃。本书旨在为高年级本科生、研究生以及在先进制造、电子工程、生物医学和能源领域工作的专业人员提供一个全面而深入的知识框架。 全书结构严谨，内容兼具理论深度与工程实用性，共分为六个主要部分，涵盖了从基础理论到尖端制造工艺的全过程。 --- 第一部分：现代材料学的基石与前沿理论（Foundations and Frontier Theories in Modern Materials Science） 本部分首先回顾了经典固体物理和晶体学在理解材料性能中的核心作用，但迅速过渡到描述新兴材料体系所需的更复杂的理论工具。我们着重介绍了密度泛函理论（DFT）在预测新材料性质方面的最新进展，特别是如何结合机器学习算法（ML）来加速材料筛选过程。 重点讨论了拓扑材料的独特电子结构，例如拓扑绝缘体和狄拉克/外尔半金属。深入分析了这些材料在低能耗电子器件中的应用潜力，以及理解其表面态和边缘态的必要性。此外，本部分还涵盖了高熵合金（HEAs）的构效关系，解释了其在极端环境下的高稳定性和多功能性是如何由其复杂的晶格结构和快速扩散动力学所决定的。 --- 第二部分：二维材料的深度探索（In-Depth Exploration of Two-Dimensional Materials） 二维材料（2D Materials）已超越石墨烯，成为一个广阔的研究领域。本书详细剖析了过渡金属硫化物（TMDs，如 $ ext{MoS}_2, ext{WSe}_2$）、黑磷（Black Phosphorus）以及 MXenes 的电子、光学和机械特性。 针对这些材料的层间相互作用，我们进行了细致的力学分析，探讨了范德华异质结（van der Waals heterostructures）的构建原理。详细介绍了如何利用层数依赖性（layer-dependent properties）来调控带隙、载流子迁移率以及电荷分离效率，这对于开发下一代光电器件至关重要。我们还深入分析了二维材料的缺陷工程（Defect Engineering），说明了通过引入精确的空位或掺杂原子如何实现对材料功能性的精细调控。 --- 第三部分：先进纳米制造技术（Advanced Nanofabrication Techniques） 理论的突破必须辅以精确的制造能力。本部分集中于实现原子级精度的制造方法。我们首先对化学气相沉积（CVD）技术进行了系统性的阐述，特别是用于大规模、高质量单层或多层薄膜生长的方法优化，包括衬底选择和气相前驱体的化学控制。 随后，本书详细介绍了原子层沉积（ALD）的自限制性（self-limiting）反应机制，并展示了ALD如何在复杂三维结构上实现均匀的薄膜覆盖，这在集成电路和高密度储能器件中是不可或缺的。此外，还涵盖了聚焦离子束（FIB）和电子束光刻（EBL）等前沿直写技术，强调了它们在原型制作和基础科学研究中的关键作用。对自下而上（Bottom-Up）的分子自组装方法，如DNA折纸术在构建复杂纳米结构中的应用，也进行了深入的探讨。 --- 第四部分：功能化复合材料与界面科学（Functional Composites and Interface Science） 现代工程需求往往要求单一材料无法满足的综合性能。本部分着重于纳米填料增强的复合材料的设计与表征。我们分析了碳纳米管（CNTs）和石墨烯片（Graphene Flakes）在聚合物和金属基体中实现优异电导率和机械强度的机制。 界面是决定复合材料性能的关键所在。书中详细讨论了界面粘接、热力学相容性以及电荷转移在界面处的行为。为理解这些复杂的多相体系，本书引入了同步辐射X射线散射（SAXS/WAXS）和透射电子显微镜（TEM）的高级分析技术，用于在纳米尺度上解析纤维/基体相互作用和缺陷分布。 --- 第五部分：跨学科应用前沿（Frontiers in Interdisciplinary Applications） 本部分展示了先进材料科学如何驱动关键技术的革新： 1. 能源转化与存储： 探讨了固态电解质材料在下一代锂离子电池中的突破，以及用于高效光催化分解水的半导体纳米结构。重点分析了电荷分离效率和催化活性中心的构筑策略。 2. 生物医学工程： 介绍了生物相容性纳米载体（如脂质体、聚合物胶束）用于靶向药物递送的最新设计，以及利用等离激元效应（Plasmonic Effects）的光热疗法。讨论了生物传感器中功能化表面的构建。 3. 柔性与可穿戴电子学： 论述了基于高弹性聚合物和导电油墨的印刷电子技术，以及如何实现材料在弯曲和拉伸状态下电学性能的稳定性。 --- 第六部分：材料的表征与数据科学（Characterization and Data Science in Materials） 成功的材料研究离不开精确的表征。除了传统的光谱学方法（如拉曼、XPS），本部分特别关注原位（In-situ）和实时（Operando）表征技术。我们展示了如何在材料（如电池充放电、催化反应）工作状态下，利用同步辐射或中子散射来捕获动态过程中的结构变化和反应中间体。 最后，本书展望了材料信息学（Materials Informatics）的兴起，解释了如何利用高通量实验数据和计算模拟数据，结合贝叶斯优化和深度学习模型，来加速新材料的发现与性能预测，实现从“试错法”到“设计驱动”的范式转变。 目标读者 本书内容覆盖面广，深度适中，是材料科学、化学工程、物理学以及相关领域研究生、博士后研究人员的理想参考书。同时，它也为寻求掌握前沿纳米制造技术和功能材料设计原理的工业研发工程师提供了极具价值的指导。掌握本书内容，读者将能够深入理解和参与到二十一世纪的材料革命浪潮中。

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这本书的名称，乍一看，似乎指向一个相当专业且有深度的领域。我是一名在航空航天领域工作的工程师，我们经常会遇到各种复杂动力学系统的建模和仿真问题，其中很多都属于非完整系统的范畴，比如飞行器的姿态控制、着陆过程的仿真等等。因此，《Geometric, Control and Numerical Aspects of Nonholonomic Systems》这个标题立刻吸引了我的注意。我推测，这本书会首先从几何学的角度，构建一个严谨的数学框架来描述非完整系统的构型空间和运动约束，这可能会涉及一些李群、李代数等工具，帮助我们理解系统的内在几何结构。接着，在控制部分，我非常期待看到如何利用这些几何特性来设计高效、稳定的控制器，尤其是在面对模型不确定性、外部干扰等实际工程问题时，如何保证系统的鲁棒性。我希望书中能提供一些具体的控制策略和设计方法，能够直接应用于我们的航空航天系统。而“数值计算”方面，我预感会是关于如何利用计算机来精确、高效地模拟这些复杂系统的行为，可能会介绍一些特殊的数值积分方法，以及如何处理大规模系统的仿真计算，以满足我们工程项目对计算效率和仿真精度的要求。

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老实说，当我看到这本书的标题时，脑海里立刻闪过的是那些令人头疼的力学问题，尤其是那些“不能随意移动”的系统。我一直对机器人学和自动驾驶领域非常感兴趣，而这些领域恰恰充满了各种各样的非完整系统。这本书的名字《Geometric, Control and Numerical Aspects of Nonholonomic Systems》听起来就包含了我要寻找的关键要素。我设想，它会从几何的角度，比如用辛几何或者微分几何的语言，来描述这些系统的构型空间和运动约束，帮助我建立一个更深刻的理解。然后，关于“控制”的部分，我期望能看到如何针对这些特殊的约束来设计有效的控制策略。这可能意味着要跳出传统的PID控制器思路，去探索一些更高级的控制理论，比如基于反馈解耦的方法，或者利用系统的几何特性来设计稳定性控制器。特别是“非完整系统”这个词，它意味着系统在某些方向上是受限的，这会给控制设计带来很大的挑战，我希望这本书能提供一些清晰的思路和解决方案。至于“数值计算”，我猜想这部分会讨论如何用计算机来模拟这些系统的行为，这对于仿真和算法开发至关重要，也许会涉及到一些特殊的数值积分算法，能够有效地处理这些具有复杂约束的动力学方程，甚至会讨论到高精度、鲁棒性的数值方法。

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这本书的封面设计相当简洁，没有太多花哨的元素，这让我一开始对它的内容产生了好奇。我通常会被那些能立刻抓住眼球的封面吸引，但这本书的朴素却反而激起了一种求知的欲望，就像一个沉静的学者，内含深意。我脑海中浮现出的是一个严谨的数学模型，可能包含着许多复杂的公式和定理，围绕着“非完整系统”这个主题展开。我猜想，这本书会深入探讨非完整系统在几何、控制和数值计算这三个截然不同的领域中的联系和相互作用。也许作者会从基础的几何概念入手，比如流形、联络等，然后引申到如何利用这些几何工具来描述和理解非完整系统的运动轨迹。控制理论的部分，我猜测会聚焦于如何设计控制器来操纵这类系统，可能会涉及到诸如李群、李代数等更高级的数学工具，以及一些经典的控制方法在非完整系统上的应用，例如反馈线性化、最优控制等。而数值计算部分，我预计会是关于如何有效地在计算机上模拟和求解这些复杂的非完整系统，可能会讨论到各种数值积分方法、离散化技术，以及它们在精度、稳定性和计算效率上的权衡。我期待它能提供一些实用的算法或者工程上的案例分析，让我能更直观地理解这些理论在实际问题中的应用。

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当我看到这本书的封面和标题《Geometric, Control and Numerical Aspects of Nonholonomic Systems》时，我立刻联想到那些在现实世界中无处不在，却又难以用简单数学模型描述的复杂系统。我主要从事机器人路径规划和运动规划方面的工作，而非完整系统正是我们这个领域的核心挑战之一。我设想，这本书会从几何学的视角，深入剖析非完整系统的本质，比如它们在构型空间中的运动受限是如何通过几何约束来刻画的。这可能涉及到微分几何中的一些概念，比如切空间、分布等，来帮助我们理解系统的可达性集合。在控制理论方面，我期待能学习到如何针对这些特殊的约束来设计有效的控制器，可能包括一些基于李群的控制方法，或者如何利用系统的几何特性来开发鲁棒的反馈控制律，以应对各种不确定性和扰动。我很想知道，这本书是否会提供一些新的控制框架，能够有效地处理诸如车辆、无人机等典型非完整系统。最后，“数值计算”的部分，我认为这是将理论转化为实际应用的关键。我希望这本书能探讨一些先进的数值方法，能够高效、稳定地模拟和求解这些系统的动力学方程，并能提供一些算法上的指导，以支持我在路径规划和运动控制方面的研究。

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这本书的标题，老实说，乍一听有点硬核，但细细琢磨，却透露出一种跨学科的魅力。我平时主要关注的是计算机图形学和仿真技术，但最近对一些物理引擎的底层实现产生了浓厚的兴趣。非完整系统这个概念，在很多物理仿真场景下都非常常见，比如车辆的运动、物体的滚动等。我猜这本书会从几何学的角度，阐述非完整系统的内在结构，比如其运动约束如何影响其在构型空间中的可达性。这可能涉及到一些微分几何的工具，帮助我理解这些系统的“自由度”和“约束”之间的微妙关系。而“控制”的部分，我推测会是关于如何在这种受限的运动条件下，实现对系统的精确控制，这对于很多机器人学或者自动化控制的应用至关重要。我很好奇作者会介绍哪些创新的控制方法，是否会涉及到一些基于优化的方法，或者是利用系统的几何特性来设计的“智能”控制器。最后，“数值计算”方面，我认为这是连接理论与实践的关键。我希望这本书能提供一些关于如何高效、准确地模拟这些非完整系统的数值算法，可能包括一些针对特殊结构的数值积分器，或者是并行计算的策略，以应对复杂的物理仿真需求。

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