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[美] 哈森K.哈里尔 著，韩正之，王划，王少华 等 译

图书标签:

• 控制理论
• 非线性系统
• 自适应控制
• 最优控制
• 鲁棒控制
• Lyapunov稳定性
• 滑模控制
• 反馈控制
• 动态系统
• 工程应用

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111528883

版次：1

商品编码：11900640

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 工业控制与智能制造丛书

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：287

内容简介

　　美国密歇根州立大学电气与计算机工程专业的本科生教材，可作为非线性控制课程初级教材，重点阐述非线性系统的分析和控制应用。该书内容简洁，阐述清楚，主要内容包括：非线性模型、二维系统、平衡点的稳定性、时变扰动系统、输入—输出稳定性、反馈系统的稳定性、特殊形式的非线性系统、状态反馈镇定、状态反馈鲁棒镇定、非线性观测器、输出反馈镇定、跟踪与调节等。

目录

出版者的话译者言前言第1章　引论11.1　非线性模型11.2　非线性现象61.3　全书概况71.4　练习8第2章　二维系统122.1　线性系统的定性性质132.2　平衡点附近的定性性质162.3　多重平衡点182.4　极限环202.5　绘制相图的数字化方法232.6　练习24第3章　平衡点的稳定性273.1　基本概念273.2　线性化313.3　Lyapunov方法333.4　不变性原理393.5　指数稳定性423.6　吸引域443.7　Lyapunov逆定理483.8　练习49第4章　时变系统和扰动系统534.1　时变系统534.2　扰动系统564.3　有界性与终极有界性604.4　输入状态稳定性664.5　练习70第5章　无源性745.1　无记忆函数745.2　状态模型775.3　正实传递函数805.4　与稳定性的联系835.5　练习85第6章　输入输出稳定性886.1　稳定性886.2　状态模型的稳定性926.3　2增益966.4　练习100第7章　反馈系统的稳定性1037.1　无源性定理1037.2　小增益定理1107.3　绝对稳定性1137.4　练习122第8章　特殊形式的非线性系统1258.1　标准型1258.2　控制器型1318.3　观测器型1378.4　练习142第9章　状态反馈镇定1459.1　基本概念1459.2　线性化1469.3　反馈线性化1479.4　局部反馈线性化1529.5　反步法1559.6　基于无源性的控制1609.7　控制Lyapunov函数1649.8　练习167第10章　状态反馈鲁棒镇定17010.1　滑模控制17010.2　Lyapunov再设计方法18410.3　高增益反馈18910.4　练习191第11章　非线性观测器19411.1　局部观测器19511.2　扩展Kalman滤波器19611.3　全局观测器19911.4　高增益观测器20011.5　练习204第12章　输出反馈镇定20712.1　输出反馈线性化20712.2　基于无源性的控制20812.3　基于观测器的控制21012.4　高增益观测器和分离原理21212.5　最小相位系统的鲁棒稳定性21812.6　练习224第13章　跟踪与调节22613.1　跟踪控制22813.2　鲁棒跟踪控制22913.3　设定点间的转移23113.4　通过积分控制的鲁棒调节23413.5　输出反馈23713.6　练习239附录A　示例242附录B　数学知识概述257附录C　组合Lyapunov函数262附录D　证明267参考文献272符号表281索引283

前言/序言

　　前　言　　这本书可以看成是从我早期编写的《Nonlinear Systems》演化而来的，它不是那本书的第4版，也不能取代它。本书的宗旨和结构与《Nonlinear Systems》完全不同。《Nonlinear Systems》的定位是讲述非线性系统分析及其在控制中的应用的参考书或者教材，但是本书旨在作为非线性控制的入门教材，它用于一个学期大约40课时的教学。众所周知，严谨是非线性系统理论的特点，写作本书的定位是既不失严谨性，又能让最广大的受众可以接受，因此只有当证明过程对于结论的理解是必要的时候，我们才给出，其余的都给出了参考文献，需要的读者可以按需索骥。对于有些证明，部分读者寻找起来可能有困难，因此我们将它们罗列在本书的附录中。本书的篇幅大约只有《Nonlinear Systems》的一半，割舍了不少内容。那些被割舍的部分并非不重要，只是我觉得不适合入门学习而已。习惯使用《Nonlinear Systems》的教师可能不同意这样的裁减，所以他们依然可以将删减的内容融合进这本教材中，一起讲授。　　教师们可以从出版商那里得到本书的电子版练习解答，还可获得部分题目的Simulink模型。本书的配套网站（http://www.pearsonhighered.com/khalil）还提供本书的勘误链接，用户可以通过此网站提交发现的内容错误，还可以从该网站获得本书的PDF课件，以及部分例子的Simulink模型。　　书中的计算是通过MATLAB和Simulink完成的，插图是由MATLAB或LATEX的图形工具生成的。英文书封面背景描绘的是公元前3世纪埃及克特西比乌斯的水钟，这是有记录以来第一个反馈控制装置。　　在本书的写作过程中，我得到了很多同事、学生以及《Nonlinear Systems》的读者、本书审稿人的帮助。感谢密西根州立大学为我的写作提供了一个良好的写作环境，也感谢美国自然科学基金会为我在非线性反馈控制研究中提供的资助。　　Hassan Khalil

《深入浅出：现代系统动力学导论》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代系统动力学视角，内容聚焦于理解复杂系统的结构、行为及其随时间变化的动态过程。我们摒弃了传统上将系统视为静态组件集合的视角，转而强调系统内部的反馈回路、时间延迟、非线性特性以及它们如何共同塑造宏观行为。全书内容组织严谨，逻辑清晰，旨在帮助工程师、科学家以及从事复杂系统研究的人员构建扎实的理论基础和实用的分析工具。 第一部分：基础概念与建模框架 本部分首先从系统思维的哲学基础入手，阐述将世界视为相互关联的动态系统的必要性。我们详细介绍了反馈结构——正反馈（增强/失控）与负反馈（平衡/稳定）——作为所有动态系统的核心驱动力。通过引入股票（积累变量）和流量（变化率）的概念，本书构建了系统动力学建模的基石。 状态变量的定义与选择： 探讨了如何识别系统中最关键的积累变量，即决定系统当前状态的变量，以及如何构建准确的存量-流量图（Stock-and-Flow Diagrams）。书中会通过大量的实例（如人口增长、资源耗尽、供应链库存管理）来演示如何将复杂的现实问题抽象为清晰的图示模型。 时间延迟的影响： 延迟是导致系统不稳定性、振荡和控制困难的关键因素。本章深入分析了不同类型的延迟（传输延迟、信息延迟、决策延迟）对系统动态的影响，并介绍了处理和量化这些延迟的数学工具和仿真方法。 非线性和阈值效应： 区别于传统的线性分析，本书强调了现实世界中普遍存在的非线性关系，例如饱和效应、拐点、以及门槛现象。我们将探讨这些非线性如何导致系统行为的突然转变（如相变），并介绍如何使用分段函数和查找表（Look-up Tables）来精确模拟这些效应。 第二部分：动态行为的分析与诊断 在建立了模型框架之后，本书的核心工作转向了对模型生成行为的分析和诊断。目标是不仅仅能“运行”模型，更要能“理解”模型为何会产生特定的行为模式。 常见动态模式识别： 我们系统地分类和描述了系统动力学中常见的行为模式，包括指数增长、S形增长（逻辑斯蒂曲线）、振荡（周期性或阻尼）、稳态、以及失控的边界行为。针对每种模式，本书追溯其在底层反馈结构中的根源。 结构与行为的映射： 这是系统动力学分析的精髓。本书详细阐述了如何通过分析反馈回路的结构（回路强度、耦合程度）来预测或解释观察到的动态行为。引入了“权力回路”（Power Loops）的概念，用于识别和评估不同反馈回路在驱动系统行为中的相对重要性。 仿真技术与参数敏感性分析： 介绍了求解常微分方程的数值方法（主要侧重于理解其原理而非繁琐的推导），并重点讲解了如何运用仿真工具进行“假设情景分析”（What-if Scenarios）。参数敏感性分析被作为评估模型鲁棒性的关键工具，探讨微小的参数变化如何可能导致系统行为的巨大差异。 第三部分：策略分析与政策设计 本书的最终目标是将系统理解转化为有效的干预和政策设计。 目标导向的系统设计： 介绍如何使用系统动力学工具来设计能够实现特定长期目标的结构。这包括识别“杠杆点”（Leverage Points）——那些能够以最小努力产生最大系统改变的关键干预位置。 韧性与适应性设计： 鉴于环境的不可预测性，本书探讨了如何构建具有更高韧性（Resilience）的系统结构，使其能够更好地吸收冲击并从干扰中恢复。这涉及到缓冲机制的引入和冗余度的合理配置。 策略的意外后果分析： 许多干预措施会因为“反作用力”（Counter-intuitive Behavior）而失败。本书通过案例研究强调了在实施任何政策之前，必须通过动态模型模拟来预见潜在的长期和延迟的副作用。例如，短期效率提升的政策可能在长期导致系统过度依赖和脆弱性增加。 特色与读者对象 本书的特点在于其强大的工具性和直观的解释力。我们大量采用图形化的方法来替代复杂的数学推导，确保读者能够专注于理解动态的因果关系。配图丰富，案例贴近实际，涵盖了环境科学、商业管理、公共政策和工程系统等多个领域。 本书适合： 1. 对复杂性科学、系统工程或管理科学感兴趣的高年级本科生和研究生。 2. 需要利用动态建模来解决实际问题（如运营研究、战略规划）的专业人士。 3. 希望系统性地理解“为什么事情会失控”或“为什么稳定的系统会突然崩溃”的决策者。 通过阅读本书，读者将掌握一套分析工具，能够超越线性和静态的思维定势，真正洞察复杂系统在时间维度上的演化规律。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的著作简直是一部控制理论的百科全书，内容之广博，令人叹为观止。我尤其欣赏作者在处理不同控制流派时的那种平衡和公正态度。无论是经典的庞德拉金论证，还是现代基于状态空间法的分析，亦或是近年来兴起的智能控制方法，书中都给予了足够的篇幅进行详尽的阐述和比较。我特别关注了其中关于自适应控制的部分，作者没有简单地罗列算法，而是深入剖析了不同自适应律背后的收敛性证明的难点和工程实现中的陷阱。这使得我们这些在实际项目中摸爬滚打的人，能够更清醒地认识到理论模型的局限性。书中穿插的许多历史轶事和先驱者的思想片段，也极大地丰富了阅读体验，让我们明白，每一个控制策略的诞生都凝聚了无数科研人员的心血与智慧。合上书本时，我感觉自己仿佛经历了一次跨越半个多世纪的学术朝圣之旅，对整个控制科学的宏观图景有了更宏大的把握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量堪称业界典范。在信息爆炸的今天，一本能够让人沉下心来阅读的实体书是难得的。纸张的质地细腻，墨色浓郁，即便是长时间的阅读也不会引起视觉疲劳。更值得称赞的是图表的绘制。那些复杂的相平面图、伯德图以及时间响应曲线，线条清晰，标记准确，配色和谐，极大地辅助了对系统动态特性的理解。许多其他技术书籍的图表往往模糊不清，需要反复揣摩，而这里几乎是一目了然。这种对细节的极致追求，反映了出版方和作者对知识传播的尊重。每一次翻页，都像是在翻阅一件精心制作的工艺品，这让学习的过程本身变成了一种享受，而非负担。好的载体能让内容增色不少，这本书无疑做到了这一点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计极具未来感，深邃的蓝色调搭配跳跃的红色线条，让人联想到复杂的系统和无形的约束。我原本以为这会是一本晦涩难懂的教科书，但翻开目录后，我发现内容组织得异常清晰。作者显然花费了大量心血来构建一个逻辑严密的知识体系，从基础的系统辨识，到深入的稳定性分析，再到前沿的鲁棒性和最优控制理论，层层递进，绝无半点含糊不清之处。特别是关于李雅普诺夫函数的构建那一章，通过一系列巧妙的例子和几何直观的解释，将原本抽象的数学概念具象化了，这对于我这种偏好直观理解的学习者来说，简直是醍醐灌顶。书中引用了大量最新的研究成果作为案例支撑，使得理论不再是空中楼阁，而是紧密联系着实际工程应用的。阅读过程中，我能感受到作者对这一领域的深刻理解和对读者学习过程的体贴入微，每一个公式的推导都详略得当，没有为了炫耀理论深度而堆砌繁琐的步骤，让人读起来既有挑战性，又充满了成就感。

评分☆☆☆☆☆

我是一名偏向应用侧的工程师，对纯数学推导向来敬而远之，但这本书成功地改变了我的看法。它的数学推导并非为了炫技，而是为了精确地刻画物理世界的本质。我发现，那些原本令我头疼的偏微分方程和张量分析，在作者的笔下，突然变得富有“物理意义”了。举个例子，在讨论最优控制的哈密顿-雅可比-贝尔曼方程时，作者没有直接从泛函分析入手，而是巧妙地将其与动态规划中的“价值函数”概念联系起来，这立刻打通了我思维中的壁垒。书中对算例的选择也十分贴合工业界的需求，从无人机的姿态稳定到化工过程的精确调度，每一个例子都给出了详尽的系统建模和控制器设计步骤。唯一让我稍微感到吃力的是，某些复杂的鲁棒性设计部分，如果读者不具备扎实的线性代数和复变函数基础，可能需要花费额外时间去查阅补充材料，但这或许也是其专业深度的体现吧。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一个复杂的机电耦合系统寻找突破口。这本书最大的价值在于它提供了一种“跨界思维”。它不仅仅局限于传统的反馈回路设计，而是大量引入了信息论、概率论甚至一点点网络科学的观点来审视控制问题。书中对“信息瓶颈”在控制器简化中的作用的讨论，以及如何利用卡尔曼滤波的框架来处理不确定性，给了我巨大的启发。它让我意识到，很多看似是“控制”的问题，其核心本质可能隐藏在“信息获取与处理”的层面。这本书的论述风格是那种沉稳而富有洞察力的，不浮于表面，直击问题的核心。它不会给你现成的“万能公式”，但它会训练你构建一套强大的、能够应对未知挑战的分析工具箱。读完后，我感觉自己不再是单纯地“调参工程师”，而是开始以一种更系统、更本质的眼光去看待所有动态系统的行为。

评分☆☆☆☆☆

快

评分☆☆☆☆☆

内容分析仔细，并且具有系统性，翻译也不错，是好东西

评分☆☆☆☆☆

好书，便宜。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

包装很好字迹清楚是正版书

评分☆☆☆☆☆

别人推荐的一本教材，好像很经典，打算进一步学习时使用。

评分☆☆☆☆☆

书收到了，是正品，以后还会光顾

评分☆☆☆☆☆

还不错，慢慢看着

评分☆☆☆☆☆

书的质量很好，物流很好，不错的一次京东购物。

评分☆☆☆☆☆

蛮好的蛮好的 经典吧 非线性很有用