現代控製理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃玉華 莊殿錚 著

圖書標籤:

• 控製理論
• 現代控製
• 自動控製
• 係統分析
• 數學模型
• 控製係統
• 綫性係統
• 狀態空間
• 最優控製
• 魯棒控製

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111588375

版次：1

商品編碼：12319520

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： “十三五”普通高等教育規劃教材

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

用紙：膠版紙

頁數：245

編輯推薦

適讀人群 ：電氣工程及其自動化專業、自動化專業及測控技術與儀器專業
《現代控製理論》在介紹係統分析和控製係統設計方法的同時，適當地給齣瞭相應的MATLAB函數，便於讀者利用MATLAB軟件來有效求解控製係統的一些計算和仿真問題。
《現代控製理論》注重對學生創新創業能力和綜閤素質的培養，對現代控製理論課程，按照“學時少、內容新、水平高、效果好”的原則編寫完成。
《現代控製理論》每一個理論點都附有相應的例題和習題，以便讀者掌握基本概念和基本方法便於自學。

內容簡介

《現代控製理論》主要介紹現代控製理論的基礎知識，包括係統的狀態空間描述、係統狀態方程建立及求解、係統的能控性、能觀測性、李雅普諾夫穩定性、極點配置、狀態觀測器設計、綫性二次型優控製等。在介紹係統分析和控製係統設計方法的同時，適當地給齣瞭相應的MATLAB函數，便於讀者利用MATLAB軟件來有效求解控製係統的一些計算和仿真問題，以加深對概念和方法的理解，有利於培養學生利用計算機解決實際問題的能力。
《現代控製理論》主要適用於應用技術型高校的電氣工程及其自動化專業、自動化專業及測控技術與儀器專業的本科生和非控製理論學科的碩士，也可供其他相關專業的本科生及相關領域的工程技術人員學習參考。

目錄

前言
緒論
0.1控製理論的發展過程
0.1.1經典控製理論階段
0.1.2現代控製理論階段
0.1.3大係統理論和智能控製理論階段
0.1.4經典控製理論與現代控製理論的聯係與比較
0.2現代控製理論的主要內容
0.2.1綫性係統的一般理論
0.2.2係統辨識
0.2.3最優控製
0.2.4自適應控製
0.2.5最優濾波
0.2.6魯棒控製
0.2.7非綫性係統理論
第1章控製係統的狀態空間描述
1.1控製係統中狀態的基本概念
1.1.1係統的狀態和狀態變量
1.1.2狀態嚮量
1.1.3狀態空間
1.2控製係統的狀態空間錶達式
1.2.1狀態空間錶達式
1.2.2狀態空間錶達式的一般形式
1.2.3狀態空間錶達式的係統結構圖
1.2.4狀態空間錶達式的模擬結構圖
1.3係統狀態空間錶達式的建立
1.3.1從係統的機理齣發建立狀態空間錶達式
1.3.2從係統的框圖求狀態空間錶達式
1.3.3根據係統微分方程建立狀態空間錶達式
1.3.4由係統傳遞函數求狀態空間錶達式
1.4係統狀態空間錶達式的特徵標準型
1.4.1係統狀態的綫性變換
1.4.2係統的特徵值
1.4.3狀態空間錶達式變換為對角綫標準型
1.4.4狀態變量組的非唯一性
1.5傳遞函數與傳遞函數矩陣
1.6離散係統的狀態空間錶達式
1.7利用MATLAB進行係統模型之間的相互轉換
1.7.1由傳遞函數到狀態空間錶達式的變換
1.7.2由狀態空間錶達式到傳遞函數的變換
1.7.3係統的綫性非奇異變換與標準型狀態空間錶達式
本章小結
習題
第2章綫性係統狀態方程的解
2.1綫性定常係統狀態方程的解
2.1.1綫性定常係統齊次狀態方程的解
2.1.2綫性定常係統非齊次狀態方程的解
2.2狀態轉移矩陣
2.2.1狀態轉移矩陣的性質
2.2.2幾個特殊的狀態轉移矩陣
2.3嚮量矩陣分析中的若乾結果
2.3.1凱萊-哈密頓定理
2.3.2最小多項式
2.4矩陣指數函數eAt的計算
2.4.1直接計算法（級數展開法）
2.4.2對角綫標準型與約當標準型法
2.4.3拉普拉斯變換法
2.4.4化eAt為A的有限項法（凱萊-哈密頓定理法）
2.4.5由狀態轉移矩陣求係統矩陣A
2.5離散時間係統狀態方程的解
2.5.1遞推法
2.5.2z變換法
2.6連續時間狀態空間錶達式的離散化
2.6.1近似離散化
本章小結
習題
3.1綫性定常連續係統的能控性
3.1.1概述
3.1.2定常係統狀態能控性的代數判據
3.1.3狀態能控性條件的標準型判據
3.1.4用傳遞函數矩陣錶達的狀態能控性條件
3.1.5輸齣能控性
3.2綫性定常連續係統的能觀測性
3.2.1定常係統狀態能觀測性的代數判據
3.2.2用傳遞函數矩陣錶達的能觀測性條件
3.2.3狀態能觀測性條件的標準型判據
3.2.4對偶原理
3.3綫性定常離散控製係統的能控性和能觀測性
3.3.1離散係統能控性
3.3.2離散係統能觀測性
3.4狀態空間錶達式的能控標準型與能觀測標準型
3.4.1係統的能控標準型
3.4.2係統的能觀測標準型
3.4.3非奇異綫性變換的不變特性
3.5利用MATLAB實現係統能控性與能觀測性分析
3.5.1狀態能控性判定
3.5.2狀態能觀測性判定
本章小結
習題
第4章控製係統的李雅普諾夫穩定性分析
4.1李雅普諾夫穩定性的基本概念
4.1.1平衡狀態、給定運動與擾動方程的原點
4.1.2李雅普諾夫意義下的穩定性定義
4.1.3預備知識
4.2李雅普諾夫穩定性理論
4.2.1李雅普諾夫第二法
4.2.2綫性係統的穩定性與非綫性係統的穩定性比較
4.2.3剋拉索夫斯基方法
4.3綫性定常係統的李雅普諾夫穩定性分析
4.4模型參考控製係統分析
4.4.1模型參考控製係統
4.4.2控製器的設計
4.5MATLAB在係統穩定性分析中的應用
本章小結
習題
第5章綫性多變量係統的綜閤與設計
5.1引言
5.1.1問題的提法
5.1.2性能指標的類型
5.1.3研究綜閤問題的主要內容
5.1.4工程實現中的一些理論問題
5.2極點配置問題
5.2.1問題的提法
5.2.2可配置條件
5.2.3極點配置的算法
5.2.4艾剋曼公式
5.3利用MATLAB求解極點配置問題
5.4利用極點配置法設計調節器型係統
5.4.1數學建模
5.4.2利用MATLAB確定狀態反饋增益矩陣K
5.4.3所得係統對初始條件的響應
5.5狀態觀測器
5.5.1狀態觀測器概述
5.5.2全維狀態觀測器
5.5.3對偶問題
5.5.4能觀測條件
5.5.5全維狀態觀測器的設計
5.5.6求狀態觀測器增益矩陣Ke的直接代入法
5.5.7求狀態觀測器增益矩陣Ke的艾剋曼公式
5.5.8最優狀態觀測器增益矩陣選擇的注釋
5.5.9觀測器的引入對閉環係統的影響
5.5.10控製器-觀測器的傳遞函數
5.5.11最小階觀測器
5.5.12具有最小階觀測器的觀測-狀態反饋控製係統
5.6利用MATLAB設計狀態觀測器
5.7伺服係統設計
5.7.1具有積分器的Ⅰ型伺服係統
5.7.2係統中不含積分器時的Ⅰ型伺服係統的設計
5.8利用MATLAB設計控製係統舉例
5.8.1所設計係統的單位階躍響應特性
5.8.2用MATLAB確定狀態反饋增益矩陣和積分增益
5.8.3用MATLAB實現係統的單位階躍響應特性
本章小結
習題
第6章最優控製
6.1最優控製問題的基本概念
6.1.1目標函數
6.1.2約束條件
6.2變分法
6.2.1變分法的基本概念
6.2.2變分法在最優控製中的應用
6.3極小值原理
6.3.1極小值原理在連續係統中的應用
6.3.2極小值原理在離散係統中的應用
6.4動態規劃法
6.4.1動態規劃法在連續係統

前言/序言

與其他控製理論一樣，現代控製理論研究的問題與人類有目的的活動密切相關，它不但要認識事物運動的客觀規律，而且要將之用於改造世界。現代控製理論所包含的內容很多，範圍也很廣，而且與控製理論其他分支的交叉融閤越來越強。根據教學大綱的要求，本書隻重點介紹現代控製理論的一些最基本的內容和方法，為本書讀者的後續課程以及日後深入學習其他相關內容打好基礎。
本課程是自動化類專業的一門專業基礎課。現代控製理論是一門理論性較強的課程，結閤該課程的特點及應用型本科人纔培養的需要，編寫本書時編者注重對學生創新創業能力和綜閤素質的培養，對現代控製理論課程，按照“學時少、內容新、水平高、效果好”的原則，在不破壞理論的嚴謹性和係統性的前提下，不刻意追求定理證明中數學上的嚴密性，而是突齣物理概念，理論闡述力求嚴謹、實用、簡練易懂。每一個理論點都附有相應的例題和習題，以便讀者掌握基本概念和基本方法便於自學。全書內容共分6章，結構貫穿一條主綫，即控製係統的狀態空間描述(數學模型)、狀態方程的求解、能控性、能觀測性和穩定性(基本性質分析)、狀態反饋和狀態觀測器設計(係統的綜閤與設計)、最優控製。本書力求使學生由淺入深、抓住重點，對現代控製理論基礎有較全麵和較深入的理解。
《現代控製理論》在編寫過程中突齣瞭先進性，將計算機輔助工具MATLAB的內容融入現代控製理論教材中，用於對係統的分析、計算、設計與仿真。使用MATLAB 語言進行現代控製理論的計算仿真是方便有效的，也有利於將理論知識與工程實際聯係起來，順應現代科技的發展潮流，給現代控製理論教材注入新的活力。
《現代控製理論》在編寫過程中，得到瞭自動化專業同行的大力支持並給以寶貴意見，在此一並錶示衷心感謝。
由於編者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請讀者對本書提齣批評與指正，以便進一步修訂與完善。

《量子糾纏與信息傳遞》 內容簡介 本書深入探討瞭量子糾纏這一獨特的量子力學現象，並在此基礎上，剖析瞭利用量子糾纏實現信息傳遞的理論基礎、關鍵技術及潛在應用。全書共分為十章，結構嚴謹，邏輯清晰，旨在為讀者提供一個全麵而深入的量子信息科學視角。 第一章 量子糾纏的起源與基本概念 本章首先迴顧瞭量子力學的發展曆程，重點介紹瞭早期量子理論中齣現的非定域性等概念。接著，詳細闡述瞭量子糾纏的定義，解釋瞭糾纏態的數學錶示，並引入瞭貝爾不等式等關鍵實驗驗證，揭示瞭糾纏態與經典關聯的本質區彆。通過引入貝爾態等具體例子，讓讀者直觀理解量子糾纏的奇特性質。本章強調瞭量子糾纏作為一種資源，是實現量子信息處理的核心要素。 第二章 量子糾纏的製備與錶徵 本章聚焦於如何實際産生和測量量子糾纏。內容涵蓋瞭多種主流的糾纏源，例如光子糾纏、原子糾纏、超導量子比特糾纏等，並詳細分析瞭它們各自的優缺點及適用場景。在測量方麵，本章詳細介紹瞭量子態層析、貝爾不等式檢驗等常用的錶徵技術，強調瞭高保真度的糾纏態製備和精確的測量是實驗研究的關鍵。此外，本章還將介紹一些新興的糾纏製備技術，如量子點、NV色心等，展現瞭該領域的最新研究進展。 第三章 量子糾纏的非定域性與隱形傳態 本章將深入剖析量子糾纏最令人著迷的特性——非定域性。通過詳細闡述EPR佯謬的提齣及其後續的各種思想實驗和實際測量，本書揭示瞭量子糾纏如何突破經典時空的限製，實現“幽靈般的超距作用”。在此基礎上，本章將詳細介紹量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的原理和過程。我們將從理論層麵分析其信息傳遞的機製，並討論其在實際實現中遇到的挑戰，例如量子信道的噪聲、測量誤差等。本章將重點闡述量子隱形傳態如何藉助糾纏作為資源，將一個未知的量子態從一個地點傳遞到另一個地點，而無需直接傳輸該量子態本身。 第四章 量子糾纏在量子通信中的應用：量子密鑰分發 量子糾纏在量子通信領域的首要且最成功的應用是量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）。本章將係統介紹基於量子糾纏的QKD協議，如E91協議。我們將詳細解釋糾纏光子對如何用於生成安全共享的密鑰，以及如何通過測量量子態的關聯性來檢測竊聽行為。本章將深入分析糾纏基QKD的安全性原理，證明其理論上的信息論安全性，不受計算能力的限製。同時，本章還將討論實際QKD係統在長距離傳輸、高計數率以及抗乾擾方麵的技術挑戰和解決方案。 第五章 量子糾纏在量子通信中的應用：量子態的超光速傳遞（非信息傳遞） 本章旨在澄清一個常見的誤解，即量子糾纏是否允許信息以超光速傳遞。通過嚴謹的理論分析和對量子力學基本原理的闡釋，本章將明確指齣，雖然糾纏態的關聯性是瞬時的，但利用糾纏本身並不可能實現信息的超光速傳遞。本章將詳細剖析量子隱形傳態等過程中，為什麼需要經典的通信通道來輔助完成信息傳遞，從而證明其整體通信速度受限於光速。通過對量子測量效應的深入解讀，本章旨在幫助讀者建立對量子信息傳遞機製的正確認識。 第六章 量子糾纏在量子計算中的角色 量子糾纏是量子計算的另一核心資源，它賦予瞭量子計算機遠超經典計算機的計算能力。本章將介紹糾纏態在構建通用量子計算模型中的關鍵作用，例如量子比特的邏輯門操作、量子算法的設計等。我們將重點關注量子糾纏如何實現並行計算的優勢，以及它如何促成指數級的計算加速。本章還將討論一些經典的量子糾纏驅動的量子算法，如Shor算法和Grover算法，並分析它們在解決特定問題上的強大潛力。 第七章 量子糾纏的度量與錶徵 在本章中，我們將深入探討如何定量地衡量和描述量子糾纏的“強度”和“質量”。內容涵蓋瞭各種糾纏度量的定義和計算方法，例如糾纏熵、糾纏保真度、糾纏度等，並討論它們在不同糾纏態下的取值特性。本章還將介紹用於實驗測量和錶徵糾纏的先進技術，例如量子關聯測量、貝爾不等式檢驗的改進版本以及量子態層析的優化算法。通過對這些度量和錶徵方法的詳細闡述，讀者將能夠更準確地評估糾纏態的優劣，並指導實驗設計。 第八章 量子糾纏與其他量子現象的關聯 量子糾纏並非孤立存在，它與其他重要的量子現象有著深刻的聯係。本章將探討量子糾纏與量子疊加、量子乾涉、量子隧穿等基本量子力學現象之間的相互作用。例如，我們將分析量子疊加態如何與糾纏態相結閤，産生更復雜的量子狀態。此外，本章還將簡要介紹糾纏與量子相變、量子退相乾等宏觀量子現象的聯係，為讀者提供更廣闊的視野。 第九章 量子糾纏的前沿研究與未來展望 本章將聚焦於量子糾纏研究領域的最新進展和前沿方嚮。我們將介紹多體糾纏、拓撲糾纏等更復雜的糾纏形式，以及它們在量子計算和量子模擬中的應用潛力。此外，本章還將討論量子糾纏在量子網絡、量子傳感等新興領域的探索性應用。最後，本章將對量子糾纏的未來發展進行展望，包括技術突破的方嚮、理論研究的重點以及可能帶來的顛覆性影響，激發讀者對該領域的探索熱情。 第十章 結論與參考文獻 本章對全書內容進行簡要總結，迴顧量子糾纏的核心概念、關鍵技術和重要應用。同時，本章將提供一份詳細的參考文獻列錶，涵蓋瞭本書引用的重要學術論文、書籍和技術報告，方便讀者進行深入的學習和研究。本章還將對未來量子糾纏研究的潛在挑戰和發展機遇進行簡短的概括。 本書的寫作風格力求清晰、準確，避免使用過多的專業術語，力求讓非本專業背景的讀者也能理解。但同時，為滿足專業研究者的需求，書中也包含嚴謹的數學推導和詳細的物理原理闡述。希望通過本書，能夠激發讀者對量子信息科學的興趣，並為相關領域的研究者提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的邏輯結構非常清晰，章節之間的銜接自然流暢，仿佛在引領我進行一次循序漸進的學習之旅。開篇便奠定瞭堅實的基礎，然後逐步深入到更復雜的概念。我尤其喜歡它在引入新概念時所采用的“鋪墊”方式，通過迴顧相關知識或提齣問題，自然而然地引齣需要學習的內容，這種循序漸進的學習路徑，使得我能夠更好地理解和吸收新知識，而不是感到突兀和迷茫。書中對一些復雜問題的分解和講解，也十分到位，能夠幫助我逐步攻剋難點。例如，在討論非綫性係統控製時，作者通過對不同類型的非綫性係統進行分類，並針對每種類型給齣相應的控製策略，這種係統性的分析方法，極大地降低瞭理解的難度。整體而言，這本書的編排極具匠心，它不僅提供瞭豐富的知識內容，更重要的是，它提供瞭一種高效的學習方法和思維框架。

評分☆☆☆☆☆

我被這本書的理論深度和廣度所深深吸引。它不僅僅是對基礎控製理論的羅列，而是構建瞭一個嚴謹而富有邏輯的知識體係。書中對狀態空間方法、李雅普諾夫穩定性理論等核心概念的講解，可謂是鞭闢入裏，抽絲剝繭。作者在闡述復雜數學模型時，並沒有止步於抽象的推導，而是巧妙地結閤瞭物理係統的實際例子，使得那些原本晦澀難懂的公式變得生動起來。我特彆贊賞書中對於係統辨識的論述，它提供瞭一種係統性的方法來從觀測數據中提取係統模型，這對於實際工程應用具有極高的價值。同時，書中對於最優控製和魯棒控製的探討，也讓我看到瞭如何設計齣在各種不確定環境下都能錶現齣色的控製係統。閱讀過程中，我時常需要停下來，反復琢磨其中的數學推導，但這正是學習的樂趣所在。這本書無疑為我打開瞭一個新的視角，讓我能夠更深刻地理解控製係統的本質和設計原理。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，更像是一場與知識的深度對話。它並非一本輕鬆的讀物，需要投入大量的精力和時間去消化吸收。然而，正是這種挑戰性，讓我獲得瞭前所未有的滿足感。書中對某些控製問題的探討，非常深入，甚至涉及到瞭一些前沿的研究方嚮，這讓我對這個領域有瞭更宏觀的認識。我注意到，書中在介紹某些理論時，會引用大量的參考文獻，這錶明其內容的嚴謹性和權威性。對於我這樣希望在某個領域深入研究的人來說，這些引用無疑為我指明瞭進一步學習的方嚮。我曾經在某個控製問題上感到睏惑，反復查閱資料卻不得其解，而在這本書中，我竟然找到瞭相關的論述和解答，這種“柳暗花明又一村”的體驗，是任何其他方式都無法比擬的。這本書，不僅僅是提供知識，更是在塑造一種解決問題的思維方式和研究態度。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在理論深度之外，其對實際應用的關注也讓我眼前一亮。我一直覺得，再精妙的理論，如果不能落地，其價值也會大打摺扣。這本書在這方麵做得相當齣色，它在講解理論概念的同時，非常注重與工程實踐的結閤。例如，在介紹數字控製時，書中並沒有僅僅停留在離散化公式的層麵，而是進一步探討瞭采樣周期、量化誤差等實際工程中必須考慮的因素，並且給齣瞭相應的處理方法。此外，書中還涉及到瞭一些模糊控製、神經網絡控製等智能控製技術，並給齣瞭其在機器人、自動化生産綫等領域的應用案例。這些案例的呈現，不僅讓我看到瞭理論知識的實際價值，也激發瞭我對這些新興技術在未來發展潛力的思考。這本書讓我在學習理論的同時，始終能感受到它與現實世界的緊密聯係，這對於我這樣的實踐者來說，是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡約而大氣，封麵上“現代控製理論”幾個字仿佛帶著一種沉甸甸的學術分量，讓我不禁對即將展開的閱讀旅程充滿瞭期待。翻開書頁，紙張的觸感很好，印刷清晰，即使是復雜的公式和圖錶也顯得井井有條，這對於我這樣需要長時間與書籍打交道的人來說，無疑是一個巨大的福音。我尤其欣賞的是它在排版上所下的功夫，無論是章節的劃分，還是段落的邏輯過渡，都顯得十分用心。初略翻閱，我注意到書中對一些經典控製係統的介紹，例如PID控製，其闡述方式似乎比我以往接觸過的教材更加直觀和深入，讓我對這個耳熟能詳的概念有瞭全新的認識。此外，書中還涉及瞭一些前沿的控製技術，這讓我感到既興奮又有些許壓力，興奮是因為能接觸到最 新的知識，壓力則來自於對自身理解能力的要求。總的來說，這本書給我留下瞭一個良好的第一印象，它在視覺呈現和初步內容感知上都錶現齣瞭高水準，讓我迫不及待地想要深入其中，去探索它所蘊含的奧秘。