非线性控制系统理论高阶 李殿璞 9787302444947 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李殿璞 著

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• 控制系统

店铺： 博远慧达图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302444947

商品编码：11265655048

包装：平装

出版时间：2016-10-01

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基本信息

书名:非线性控制系统理论高阶

定价：59.80元

售价：35.28元,便宜24.52元,折扣58

作者:李殿璞

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-10-01

ISBN：9787302444947

字数：583000

页码：373

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书是《非线性控制系统理论基础（第2版）》（李殿璞编著）的高阶篇，建议同时宣传销售。

内容提要

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本书是供研究生使用的非线性控制系统理论入门教材的高阶分册。本套书分基础和高阶两册，全面、系统、深入地讲述非线性系统的基础理论、高阶基础和微分几何方法。主要参考了A .Isidori的经典名著(参考文献［1］)及其续集(参考文献［4］)，因此本书也是一部对经典名著解读和阐释的教材。学习经典著作一直被认为是深入学习非线性理论的必经之路和基本功，是学习和提高非线性理论水平的捷径。为使读者掌握学习的主动性，本书除了在每章节前对内容作概括介绍外，还对每个定理、命题、例题给出了方法提示或目标指示，特别适合初涉非线性理论领域的读者和自学进修提高的读者使用。本书可作为理工科院校控制科学与工程学科、电气工程学科和相关学科专业硕士研究生和博士研究生的教材，也可供初涉非线性理论领域的读者作为入门教材和自学教材使用，还可供相关学科的科技工作者阅读参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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控制工程领域经典著作：系统、优化与现代控制理论探索 本书深入探讨了控制工程领域的核心概念与前沿进展，聚焦于如何对复杂动态系统进行建模、分析、设计和优化。它旨在为读者提供一个既有扎实理论基础又不失工程实践指导的知识体系，尤其适用于高年级本科生、研究生以及从事控制系统研发的工程师。全书结构严谨，内容丰富，从基础的线性系统理论出发，逐步过渡到更具挑战性的现代控制方法和前沿交叉领域。 第一部分：线性系统基础与状态空间方法 (Fundamentals of Linear Systems and State-Space Approach) 本部分奠定了整个控制理论学习的基石。我们首先回顾了线性常微分方程描述的动态系统，强调了其在工程中的普遍适用性和局限性。重点讲解了状态空间表示法，这是一种强大的工具，能够统一处理多输入多输出（MIMO）系统。 系统建模与描述： 详细阐述了如何从物理定律（如牛顿第二定律、电路定律）推导出系统的状态空间方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$ 和输出方程 $mathbf{y} = mathbf{C}mathbf{x} + mathbf{D}mathbf{u}$。探讨了连续时间系统与离散时间系统的数学差异与转换。 系统分析： 深入研究了系统的可控性与可观测性。通过李雅普诺夫（Lyapunov）判据和卡尔曼（Kalman）秩判据，读者将掌握判断系统性能的关键工具。此外，还细致分析了系统的稳定性，引入了李雅普诺夫稳定性理论的直接法，这是后续设计工作的前提。 反馈控制设计： 这一节侧重于基于状态反馈的控制器设计。核心内容包括极点配置技术（Pole Placement），阐明了如何通过选择合适的反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 来使得闭环系统具有期望的动态响应特性。同时，也讨论了当状态变量无法完全测量时，如何利用状态观测器（如卡尔曼滤波器或全阶观测器）来估计不可测状态，实现基于状态的反馈控制。 第二部分：最优控制理论 (Optimal Control Theory) 本部分将理论的关注点从“能否控制”转向“如何最优化地控制”。最优控制是衡量控制系统性能的黄金标准。 性能指标与代价函数： 明确定义了各种性能指标，如时间最优、能量最优和综合性能指标。着重介绍了二次型代价函数（Quadratic Cost Function），这是后续推导的基础。 变分法基础： 简要回顾了欧拉-拉格朗日方程，为理解变分原理在控制问题中的应用做准备。 庞特里亚金最小程原理 (Pontryagin’s Minimum Principle, PMP)： 这是求解有限维非线性系统最优控制问题最核心的工具之一。本章详尽推导了 PMP 的各个要素，包括哈密顿函数、协态方程和极大值原理，并展示了如何应用它来求解若干经典的开关控制问题。 LQR 控制器设计： 重点讲解了线性二次型调节器 (Linear Quadratic Regulator, LQR)。LQR 提供了一种系统化的方法来求解线性系统在二次型代价函数下的最优状态反馈增益。通过求解代数黎卡提方程（Algebraic Riccati Equation, ARE），读者将获得一个鲁棒且性能优异的控制器。 第三部分：鲁棒性与扰动抑制 (Robustness and Disturbance Rejection) 现代控制系统往往需要在不确定性（模型误差、外部扰动）存在的情况下保持稳定和高性能。本部分引入了超越传统经典控制设计局限性的先进方法。 $mathcal{H}_2$ 控制理论： 专注于在存在随机噪声或外部信号干扰下，最小化系统输出的均方误差（或能量）。介绍了与 LQR 密切相关的 $mathcal{H}_2$ 控制器的设计思想，它与卡尔曼滤波紧密结合。 $mathcal{H}_{infty}$ 控制理论： 这是一个更具挑战性但极其重要的领域，旨在最小化系统对最坏情况下的外部扰动的敏感度。本章讲解了 $mathcal{H}_{infty}$ 范数的定义，以及如何通过求解一系列不等式约束（通常涉及微分黎卡提不等式或代数黎卡提不等式）来设计具有特定 $mathcal{H}_{infty}$ 性能指标的控制器。这为设计对模型不确定性不敏感的系统提供了强大的理论依据。 第四部分：现代控制工程应用与展望 (Modern Control Engineering Applications and Outlook) 本部分将理论与工程实际相结合，探讨了控制系统在复杂工程领域的应用和未来发展方向。 数字化与采样系统： 详细分析了连续时间系统如何转化为离散时间系统（Z变换、零阶保持器），讨论了采样对系统稳定性和性能的影响，以及离散系统的极点配置和观测器设计。 自适应控制简介： 简要介绍了当系统参数未知或时变时，控制器如何通过在线估计参数来实现自我调整，从而维持性能。 系统辨识基础： 为了能够进行有效的控制设计，精确的数学模型至关重要。本节概述了如何利用实验数据来估计系统的输入输出关系和内部参数，为“数据驱动控制”奠定初步认识。 复杂系统概述： 简要触及了分布式控制、网络化控制系统的基本挑战与研究热点，展望了控制工程在智能制造、航空航天等前沿领域的广阔前景。 本书的特点在于逻辑的严密性和理论推导的详尽性。每部分内容都建立在之前知识的基础上，循序渐进地引导读者掌握从基础分析到高级综合设计的能力。大量的例题和设计实例贯穿始终，帮助读者将抽象的数学理论转化为具体的工程解决方案。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验中，我发现这本书的一个突出优点是它对历史背景和不同学派观点的平衡把握得恰到好处。很多专业书籍往往只推崇某一种主流方法，但本书却能兼顾到不同控制流派对同一问题的不同视角和权衡。例如，在讨论最优控制的收敛性问题时，它不仅深入讲解了基于庞加莱-黎卡提方程的经典解法，还非常细致地对比了数值迭代法（如梯度法）的优缺点，甚至提到了早期学者的贡献。这种广博的视野，对于想要从事研究工作的读者来说是无价之宝，因为它能帮助我们构建一个更全面的知识地图，避免“只见树木不见森林”的局限。它培养的不是一个只会套用公式的工程师，而是一个懂得原理、能够批判性思考的系统设计者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧实在是令人印象深刻，拿到手的时候就感觉分量十足，纸张的质感也非常好，阅读体验提升了不少。我尤其欣赏作者在处理复杂数学公式时的清晰度，这对于我们这种需要反复推敲细节的读者来说至关重要。很多教材在印刷细节上会偷工减料，导致公式中的上下标或者希腊字母难以区分，但这本倒是完全没有这个问题。封面设计也很有品味，简洁却不失学术的严谨性，放在书架上赏心悦目。当然，一本技术书籍的价值最终还是体现在内容上，但良好的物理载体无疑是打开知识大门的愉悦第一步。翻开书页，那种油墨的清香混合着纸张的纤维感，让人立刻进入到专注学习的状态中，比对着电子版阅读要来得踏实和专注得多，尤其是需要大量画图和手写笔记的时候，实体书的优势就体现出来了。

评分☆☆☆☆☆

这本书在习题设计上体现了作者深厚的功底和对教学目的的深刻理解。习题不是简单地重复课本内容，而是真正意义上的能力测试和思维拓展。有些习题看似简单，实则需要你对前后章节的知识点进行综合运用，甚至需要你跳出既有的框架去“发明”新的分析路径。我花了相当多的时间在几个难度较高的章末习题上，虽然过程很烧脑，但最终解决问题后的那种成就感是无可替代的。更重要的是，很多习题后面附带了非常简短但切中要害的提示，这些提示往往能点醒那些陷入死胡同的思考，是真正的高质量教学辅助。可以说，这本书的价值有近四成凝聚在这些精妙的练习题中了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织逻辑性非常强，仿佛是为初学者精心铺设的阶梯，层层递进，让你在不知不觉中就跨越了几个技术难点。作者似乎非常理解学习者在面对“高阶”概念时的心理障碍，总能在关键的转折点提供非常直观的物理图像或工程实例来佐证抽象的数学推导。这种“软着陆”的处理方式，极大地降低了学习的挫败感。比如，在阐述李雅普诺夫稳定性理论的某个复杂变体时，它没有直接抛出复杂的积分形式，而是先用一个低维度的、可以想象的物理系统（像一个阻尼振子）作为锚点，逐步扩展到更高维的状态空间，让人觉得“哦，原来如此，它的本质是能量守恒的某种推广”。这种教学上的匠心，远超一般教科书的平均水平，使得阅读过程不再是枯燥的公式堆砌，而更像是一场精心导引的思维漫步。

评分☆☆☆☆☆

从我个人的学习习惯来看，这本书的参考书目和索引部分做得非常出色，体现了作者一丝不苟的治学态度。在阅读过程中，每当遇到一个我不太熟悉的早期理论或一个相对冷僻的证明技巧时，我都能迅速在书后的参考列表中找到对应的经典文献出处，这为我后续的深入学习提供了清晰的导航。索引的准确性和详尽程度也极大地提高了查阅效率，我可以很快定位到某个特定术语的首次定义和详细讨论的页码，这在需要快速回顾或对比不同章节概念时，节省了大量时间。一个好的工具书不仅要教你知识，更要教你如何进一步获取知识，这本书在这方面做得无可挑剔，真正做到了承前启后，为读者搭建了通往更深层学术殿堂的坚实桥梁。