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钟宜生著

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最优控制
控制理论
优化
数学模型
系统工程
自动控制
工程应用
算法
动态规划
现代控制

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302413684

版次：1

商品编码：11858333

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名：全国高等学校自动化专业系列教材

开本：16开

出版时间：2015-12-01

用纸：胶版纸

具体描述

编辑推荐

1、从不同类型的实际问题出发，说明*优控制问题的背景和特点。

2、对*优控制理论方法的介绍，从简到难，由浅入深，便于学生循序渐进地学习，逐渐加深对理论方法的理解。

3、适当选取内容，避免工科学生不熟悉的数学基础，便于教学和自学。

4、举例尽可能结合实际问题，提高学生学习理论方法的兴趣，激发学生利用所学理论方法求解实际问题的积*性。

5、适当安排习题，以便加强学生对主要知识点的理解和掌握。

内容简介

　　本书主要介绍优控制理论的基础知识，包括优控制系统设计的基本方法，即变分法、*小值原理和动态规划；介绍优控制几类典型问题的求解，包括时间短控制和燃料省控制、线性二次型优调节控制、线性优跟踪控制；简要介绍H2和H∞控制理论及基于信号补偿的鲁棒优控制方法。本书可作为自动化专业研究生的教科书，也可作为其他与控制相关专业的研究生以及科技人员的参考书。

前言/序言

为适应我国对高等学校自动化专业人才培养的需要，配合各高校教学改革的进程，创建一套符合自动化专业培养目标和教学改革要求的新型自动化专业系列教材，“教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会”(简称“教指委”)联合了“中国自动化学会教育工作委员

会”、“中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会”、“中国系统仿真学会教育工作委员会”和“中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科委员会”四个委员会，以教学创新为指导思想，以教材带动教学改革为方针，设立专项资助基金，采用全国公开招标方式，组织编写出版了一套自动化专业系列教材——《全国高等学校自动化专业系列教材》。

本系列教材主要面向本科生，同时兼顾研究生；覆盖面包括专业基础课、专业核心课、专业选修课、实践环节课和专业综合训练课；重点突出自动化专业基础理论和前沿技术；以文字教材为主，适当包括多媒体教材；以主教材为主，适当包括习题集、实验指导书、教师参考书、多媒体课件、网络课程脚本等辅助教材；力求做到符合自动化专业培养目标、反映自动化专业教育改革方向、满足自动化专业教学需要；努力创造使之成为具有先进性、创新性、适用性和系统性的特色品牌教材。

本系列教材在“教指委”的领导下，从2004年起，通过招标机制，计划用3~4年时间出版50本左右教材，2006年开始陆续出版问世。为满足多层面、多类型的教学需求，同类教材可能出版多种版本。

本系列教材的主要读者群是自动化专业及相关专业的大学生和研究生，以及相关领域和部门的科学工作者和工程技术人员。我们希望本系列教材既能为在校大学生和研究生的学习提供内容先进、论述系统和适于教学的教材或参考书，也能为广大科学工作者和工程技术人员的知识更新与继续学习提供适合的参考资料。感谢使用本系列教材的广大教师、学生和科技工作者的热情支持，并欢迎提出批评和意见。

《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会

2005年10月于北京

《最优控制》内容简介本书深入探讨了“最优控制”这一核心数学与工程领域的关键理论与实践。最优控制问题旨在寻找一个控制策略，使得系统的动态行为在满足一定约束的条件下，能够实现某个目标函数的极值，例如最小化能量消耗、最大化产量、或者最小化运行时间等。这类问题广泛存在于航天航空、机器人学、经济学、化学工程、电力系统等众多科学与工程学科中。本书从最基础的变分法原理出发，逐步引申出最优控制的数学框架。我们将详细介绍庞特里亚金最小值原理，这是解决最优控制问题最强大和最常用的工具之一。通过对最小值原理的深刻剖析，读者将理解如何推导出最优控制的必要条件，从而找到潜在的最优解。本书还将涵盖动态规划方法，特别是贝尔曼方程的推导及其在最优控制问题中的应用，展示如何通过求解一系列子问题的最优解来逼近全局最优解。在理论层面，本书将涵盖凸优化在最优控制中的应用，探讨如何利用凸优化的强大工具来求解具有凸性结构的连续时间或离散时间最优控制问题，并分析其收敛性和鲁棒性。我们还将讨论线性二次型调节器（LQR）问题，这是最优控制中最经典和最基础的问题之一，旨在解决线性系统在二次型代价下的最优状态反馈控制问题，并详细推导其解析解。除了经典的理论方法，本书还关注现代最优控制技术。我们将介绍模型预测控制（MPC）的概念及其核心思想，即在每个控制周期内，基于当前系统状态，利用模型预测系统未来一段时间的轨迹，并求解一个有限时域的最优控制问题，然后将求解得到的控制序列的第一个分量施加到系统上，并在下一个周期重复此过程。MPC的自适应性和处理约束的能力使其成为许多实际应用中的首选方法。本书还将探讨非线性系统的最优控制问题。针对复杂的非线性动态系统，我们将介绍一些数值优化技术，如梯度下降法、牛顿法等在最优控制求解中的应用，以及这些方法在处理高维、强耦合非线性系统时的优势与局限性。此外，对于存在状态和控制约束的最优控制问题，本书将详细阐述如何有效地处理这些约束，并介绍相应的求解算法，例如序列二次规划（SQP）方法等。在离散时间最优控制方面，本书将深入研究离散动态规划、有限时间最优控制以及一些迭代优化算法。这部分内容对于数字控制和计算机实现具有重要的指导意义。为了加深读者对理论的理解，本书提供了大量的数学推导和详细的例子。我们将逐步引导读者掌握如何将最优控制的理论方法应用于实际工程问题。例如，在航天器轨道控制中，如何设计最优的燃料消耗策略；在机器人运动规划中，如何实现平滑高效的轨迹跟踪；在资源分配问题中，如何优化资源配置以达到最大效益。本书的目标读者包括但不限于：自动化、控制科学、航空航天工程、机械工程、电气工程、计算机科学、经济学等相关专业的本科生、研究生以及从事相关领域研究与工程实践的专业人士。通过学习本书，读者将能够：理解最优控制问题的基本数学表述和核心概念。掌握庞特里亚金最小值原理和动态规划的推导与应用。学习并能够运用LQR、MPC等经典与现代最优控制方法。理解非线性系统与存在约束条件下的最优控制求解策略。具备将最优控制理论应用于解决实际工程问题的能力。本书力求在理论的严谨性和应用的实用性之间取得平衡，为读者构建一个扎实而全面的最优控制知识体系。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的排版设计简直是教科书级别的典范。字体选择适中，间距合理，阅读起来非常舒适，一点也不会感到疲劳。而且，全书的纸张质量也非常高，触感细腻，拿在手里就觉得是一件精品。我特别喜欢书中那种“留白”的处理方式，它并没有将页面填满密密麻麻的文字，而是给读者留下了思考的空间。这种设计本身就传递了一种“少即是多”的智慧。书中的公式和图表都经过精心设计，清晰易懂，而且标注也非常详细，这一点对于我这种需要反复查阅的读者来说，实在是太友好了。我曾经在阅读其他书籍时，遇到过图表模糊不清、公式标注不全的情况，这极大地影响了我的学习效率。而这本书，在这方面做得非常出色，充分体现了作者和出版方的专业素养。这本书的每一个细节都透露着对读者的尊重，让我感受到了阅读的纯粹乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在攀登一座知识的山峰，每向上爬一步，都能看到更广阔的风景。作者的讲解循序渐进，从浅入深，就像一位耐心的向导，一步一步地带领我攀登。我特别喜欢书中提供的那些“案例研究”，它们真实地反映了最优控制在各个领域的应用，让我能够将书本上的理论知识与实际工程问题紧密联系起来。例如，书中对自动驾驶汽车路径规划的分析，就让我对这个热门技术有了更深入的理解。尽管书中包含了很多数学公式和复杂的推导，但作者的解释非常清晰，他会尽可能地用直观的方式来解释这些抽象的概念，让我这个非数学专业背景的读者也能有所收获。我反复研读了书中关于“非线性最优控制”的部分，作者的讲解让我对其中的挑战和解决方案有了更清晰的认识。这本书的价值不仅仅在于它所包含的知识本身，更在于它所培养的思维方式，一种严谨、逻辑、系统性的思考模式，这对我未来的学习和工作都将产生深远的影响。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，给我带来了一种“拨云见日”的感觉。作者的讲解非常透彻，他能够将一些看似复杂抽象的理论，用一种非常直观的方式呈现出来。我特别喜欢书中关于“李雅普诺夫稳定性”的章节，作者用非常形象的比喻，将抽象的数学概念解释得生动易懂。我感觉这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种解决问题的思维模式。它教会我如何将一个复杂的问题分解成更小的部分，如何寻找最优的决策序列，如何在不确定性中做出明智的选择。我常常会停下来，合上书本，反复咀嚼刚刚学到的概念，试图将其运用到我遇到的其他问题上。这本书的深度和广度都让我感到非常震撼，它不仅仅停留在理论层面，更是深入到工程实践的每一个细节，为我打开了解决复杂问题的新视角。我为能够拥有这样一本优秀的书籍而感到庆幸。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，作者仿佛是一位经验丰富的哲学家，在引导读者思考“最优”的本质。他不仅仅是在讲解技术，更是在探讨方法论。我特别欣赏书中关于“模型预测控制”的章节，作者用一种非常形象的比喻，将复杂的预测和控制过程描绘得生动有趣。我感觉这本书的阅读体验，就像是在与一位博学的朋友进行一场深入的交流，他不断地提出问题，引导我去思考，去探索。书中的语言风格非常严谨，但又不失趣味性，让我能够在紧张的学习之余，感受到一些思维的乐趣。我曾经尝试过阅读一些其他关于控制理论的书籍，但总觉得有些枯燥乏味。而这本书，则让我感受到了知识的魅力，它让我看到了科学的严谨与艺术的灵动之间的完美结合。我已经被这本书深深吸引，它为我打开了通往更广阔知识领域的大门，让我看到了无限的可能性。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的体验，就像是走进了一个精密的机械迷宫，每一个齿轮的咬合，每一个传动链条的连接，都蕴含着巧妙的设计和深刻的原理。作者的叙述方式非常严谨，如同工程师在绘制复杂的蓝图，每一个公式，每一个推导都精确无误，不容丝毫差池。我特别欣赏作者在引入概念时所做的铺垫，他并没有直接抛出高深的理论，而是从一些基础的物理现象或者工程问题出发，层层递进，让我能够逐步理解这些抽象概念的由来和意义。书中的案例分析部分更是让我大开眼界，作者列举了许多实际应用场景，例如飞行器导航、机器人轨迹规划、经济系统优化等等，并将理论知识与实际问题紧密结合，让我看到了最优控制的强大生命力。我反复研读了其中关于动态规划的部分，作者的解释非常透彻，他将贝尔曼方程的推导过程分解得细致入微，让我这个初学者也能领会其中的精髓。尽管有些数学公式对我来说仍然是一个挑战，但我能感受到作者为了让读者更好地理解所付出的努力。这本书的深度和广度都让我感到非常震撼，它不仅仅停留在理论层面，更是深入到工程实践的每一个细节，为我打开了解决复杂问题的新视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，在于它不仅仅是一本关于“最优控制”的教科书，更是一本关于“如何思考”的指南。作者的写作风格非常独特，他能够用一种非常引人入胜的方式，将复杂的数学模型和工程问题呈现在读者面前。我特别喜欢书中关于“多目标优化”的章节，作者用一种非常生动有趣的方式，将不同目标之间的权衡与取舍过程描绘得淋漓尽致。我感觉这本书的阅读体验，就像是在与一位经验丰富的智者进行对话，他不仅传授我知识，更重要的是，他教会我如何去理解和分析问题。书中的每一个例子，都经过作者的精心设计，既具有代表性，又富有启发性。我发现，这本书为我打开了一个全新的知识维度，让我对科学研究和工程应用有了更深刻的理解，并且为我未来的学习和工作指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者，无疑是一位将深邃的理论与实际的应用完美融合的大师。他在讲解最优控制的各个方面时，都展现出了非凡的洞察力和严谨的逻辑。我最欣赏的是书中关于“模型误差鲁棒性”的讨论，作者深入分析了在实际系统中模型不确定性带来的挑战，并提出了一系列有效的鲁棒控制策略。这种对现实世界复杂性的深刻理解，使得这本书的价值远超于一般的理论教材。我特别喜欢书中提供的那些“思考题”，它们并没有直接给出答案，而是引导读者去主动思考，去挖掘概念背后的逻辑，这极大地激发了我的学习主动性。我感觉这本书的阅读过程，与其说是在学习，不如说是在进行一场思想的洗礼和升华。我发现，每一次翻开这本书，都能有新的收获，新的感悟，这让我对这本书的喜爱与日俱增。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的感觉，就好像在学习一种全新的语言，一种能够精准描述和驾驭复杂系统的语言。作者的文字功底非常深厚，他能够用简练而又富含深意的语言，将一些抽象的概念具象化。我特别喜欢作者在章节开头设置的“思考题”，这些问题并没有直接给出答案，而是引导读者去主动思考，去挖掘概念背后的逻辑，这极大地激发了我的学习主动性。书中的数学符号和术语虽然一开始会让人有些望而生畏，但作者总是会耐心解释其含义，并给出通俗易懂的比喻。例如，在解释“价值函数”时，作者将它比作一个“未来收益的总和”，这样的类比一下子就让我茅塞顿开。我发现，这本书不仅仅是传授知识，更是在培养一种解决问题的思维方式。它教会我如何将一个复杂的问题分解成更小的部分，如何寻找最优的决策序列，如何在不确定性中做出明智的选择。我经常会停下来，合上书本，反复咀嚼刚刚学到的概念，试图将其运用到我遇到的其他问题上。这本书的内容给我带来了巨大的启示，让我对科学研究和工程应用有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常巧妙，就像是一部精心编排的交响乐，每一个乐章都承载着不同的主题，但又浑然一体，共同谱写出最优控制的宏伟篇章。作者在编写时，显然投入了巨大的心血，力求做到内容的全面性和逻辑的严谨性。我特别注意到，作者在介绍每一项新技术或新算法时，都会追溯其历史渊源和发展脉络，这使得我对这些知识点有了更全面的认识，而不是孤立地看待它们。书中的参考文献列表非常详尽，为我提供了一个进一步深入研究的宝贵资源库。我曾经尝试过阅读一些网络上的零散资料，但总觉得不够系统和深入。而这本书，则像一座灯塔，为我在浩瀚的知识海洋中指明了方向。我尤其欣赏作者在分析不同算法的优劣时所展现出的客观和中立的态度，他会详细列举各种方法的适用范围和局限性，帮助读者做出最适合自己的选择。这本书的阅读过程，与其说是在学习，不如说是在进行一场思想的碰撞和升华。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常有质感，沉甸甸的，散发着一种知识的厚重感。封面采用了比较抽象但又充满科技感的线条勾勒，色彩搭配也显得沉稳大气，一看就知道是正经的学术专著。我拿到它的时候，就有一种迫不及待想深入探索的冲动。打开扉页，清晰的字体和精美的排版立刻给人留下了好印象。目录的设置也很合理，条理清晰，各个章节之间的逻辑关系一目了然，仿佛为我规划好了一场精彩的智力探险。每一章的标题都引人入胜，让我对书中所要探讨的主题产生了浓厚的兴趣。我尤其期待书中关于“最优”这两个字的具体阐释，它究竟是如何定义和实现的？在哪些领域具有突破性的应用？这些问题都让我充满了好奇。翻开第一页，作者的引言部分就展现出了深厚的学术功底和清晰的写作思路，他用一种引人入胜的方式阐述了最优控制在现代科学技术中的重要地位和发展前景。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，在循循善诱地引导我进入一个全新的知识领域。书中的插图和图表也相当精良，恰到好处地辅助了文字的说明，让原本可能枯燥的理论变得生动易懂。我已经在我的书架上为它找好了最显眼的位置，准备好沉浸在这场知识的盛宴中。

评分☆☆☆☆☆

这方面的权威教材了，有帮助。

评分☆☆☆☆☆

很好用的东西

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评分☆☆☆☆☆

这个算是经典得了，好多人都用。

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好！@@@@@@@@@@@@@@@@@@

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商品很棒！质量很好！送货超级快！十分喜欢！