非线性系统(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[美] 哈森K.哈里尔(HassanK.Khalil 著

图书标签:

• 非线性系统
• 控制理论
• 动力系统
• 数学建模
• 混沌
• 稳定性分析
• 李雅普诺夫稳定性
• 奇异摄动
• 最优控制
• 自适应控制

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121314520

商品编码：14964871055

出版时间：2017-07-01

作  者:(美)哈森 K.哈里尔(Hassan K.Khalil) 著；朱义胜 等 译 定  价:109 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2017年07月01日 页  数:518 装  帧:平装 ISBN:9787121314520 ●第1章绪论
●1.1非线性模型和非线性现象
●1.2示例
●1.2.1单摆方程
●1.2.2隧道二极管电路
●1.2.3质量弹簧系统
●1.2.4负阻振荡器
●1.2.5人工神经网络
●1.2.6自适应控制
●1.2.7一般非线性问题
●1.3习题
●第2章二阶系统
●2.1线性系统的特性
●2.2多重平衡点
●2.3平衡点附近的特性
●2.4极限环
●2.5相图的数值构造
●2.6周期轨道的存在
●2.7分岔
●2.8习题
●部分目录

内容简介

本书内容按照数学知识的由浅入深分成了四个部分。基本分析部分介绍了非线性系统的基本概念和基本分析方法；反馈系统分析部分介绍了输入-输出稳定性、无源性和反馈系统的频域分析；现代分析部分介绍了现代稳定性分析的基本概念、扰动系统的稳定性、扰动理论和平均化以及奇异扰动理论；非线性反馈控制部分介绍了反馈控制的基本概念的反馈线性化，并给出了几种非线性设计工具，如滑模控制、李雅普诺夫再设计、反步法、基于无源的控制和高增益观测器等。全书已根据作者2011年2月所发勘误表进行了内容更正。 (美)哈森 K.哈里尔(Hassan K.Khalil) 著；朱义胜 等 译 Hassall K.Khalil，美国密歇根州立大学电气与计算机工程系Urliversity DistirlgLJistled教授。1989年由于其在“奇异扰动理论及其在控制中的应用”方面的成就被选为IEEE会士。多年来一直从事非线性系统的教学和研究工作，主要研究方向包括非线性(鲁棒和自适应)控制、奇异扰动理论和电驱动控制。本书第二版曾于2002年获靠前自动控制联合会(IFAC)授予的控制工程教材奖。

《复杂动力学：涌现、混沌与控制》 内容简介 本书深入探索了复杂系统中涌现出的丰富现象，聚焦于那些由简单规则驱动，却能展现出令人惊叹的复杂行为的动力学过程。我们将在本书中，带领读者穿越一个充满惊喜的非线性世界，揭示隐藏在看似混乱表象之下的深刻规律。 引言：踏入非线性与复杂性的领域 线性系统，以其可预测性、可叠加性和清晰的因果关系，构成了我们理解世界的基础。然而，现实世界中的许多现象，从天气模式的变幻莫测，到生态系统的繁茂与衰退，再到生物体的复杂发育，乃至经济市场的潮起潮落，都远非简单的线性模型所能概括。这些现象往往源于非线性相互作用，其中微小的输入变化可能导致巨大的输出差异，使得系统行为难以预测，充满了“蝴蝶效应”。 本书的目的，正是要引导读者深入理解这些非线性系统的本质，揭示其特有的复杂性。我们将超越传统的线性分析框架，学习如何刻画、理解和操控这些系统。我们将聚焦于“涌现”这一核心概念：在复杂系统中，整体的行为往往不能简单地还原为构成部分的简单叠加，而是从各部分之间的相互作用中“涌现”出来，展现出全新的、更高级的组织形式和功能。 第一部分：混沌的本质与识别 混沌并非意味着完全的无序，而是一种确定性系统内部的不可预测性。在本部分，我们将深入剖析混沌动力学的核心概念。 相空间与吸引子： 我们将引入相空间的几何概念，展示系统状态如何随着时间演化，并在相空间中绘制出其轨迹。通过理解吸引子的概念，我们将看到系统最终会收敛到哪些稳定的或复杂的状态。特别地，我们将详细阐述奇异吸引子，它们是混沌系统轨迹在相空间中的迷人“印记”，具有分数维数，揭示了系统内在的精细结构。 敏感性与李雅普诺夫指数： 混沌系统的标志性特征之一是对初始条件的极端敏感性。我们将深入探讨这一“蝴蝶效应”，并通过李雅普诺夫指数这一定量工具来刻画这种敏感性。正的李雅普诺夫指数是混沌存在的明确证据，表明了系统轨迹的指数级发散。 分岔理论： 随着参数的变化，系统的动力学行为会发生突变，这被称为分岔。我们将详细介绍各种类型的分岔，如鞍结分岔、跨界分岔、Hopf分岔等，并通过费根鲍姆常数来展现周期加倍分岔在通往混沌路径上的普遍性。我们将看到，通过一系列周期加倍，周期性行为如何逐渐瓦解，最终进入混沌状态。 分形几何与自相似性： 混沌吸引子常常具有分形结构，即在不同尺度下展现出相似的几何特征。我们将介绍分形的基本概念，如豪斯多夫维数，并展示分形如何在描述混沌吸引子、自然界中的不规则形态（如海岸线、树枝）等方面发挥关键作用。 混沌的识别与度量： 在实际应用中，如何判断一个系统是否为混沌系统？我们将介绍各种定性和定量的方法，包括相空间重构、重构吸引子维数、关联维数以及近似熵等，帮助读者掌握识别和度量混沌的方法。 第二部分：复杂系统的建模与仿真 理解混沌只是第一步，更重要的是学会如何利用数学工具来构建和分析复杂系统。 微分方程与离散映射： 我们将从最基本的数学模型开始，包括常微分方程（如洛伦兹系统、蔡氏电路）和离散时间映射（如Logistic映射、Henon映射）。我们将展示如何通过这些模型来刻画系统的动态演化，并理解它们如何产生丰富的非线性现象。 数值仿真技术： 由于许多非线性系统的解析解难以获得，数值仿真成为研究其行为的关键手段。我们将介绍常用的数值积分方法，如欧拉法、龙格-库塔法，并讨论它们的精度和稳定性问题。同时，也将探讨离散映射的迭代计算。 随机性与噪声的影响： 现实系统往往不可避免地受到随机扰动的影响。我们将探讨随机微分方程以及有色噪声和白噪声对系统动力学的影响，理解随机性如何与确定性混沌相互作用，产生所谓的“随机共振”等现象。 网络动力学： 许多复杂系统可以被抽象为由节点和连接组成的网络。我们将研究耦合振子系统，分析耦合强度和拓扑结构对系统整体行为的影响，包括同步、振荡模式的涌现等。我们将探讨全耦合、局部耦合、随机耦合等不同网络结构下的动力学行为。 第三部分：复杂系统的控制与应用 理解复杂系统的行为，最终是为了更好地控制和利用它们。 混沌控制理论： 尽管混沌系统本质上难以预测，但仍存在一些控制策略能够将其引导至期望的轨道，或抑制其混沌行为。我们将详细介绍Ott-Grebogi-Yorke (OGY) 方法，以及延迟反馈控制等经典混沌控制技术，并分析其适用条件和局限性。 同步现象： 在耦合系统中，不同子系统之间可以表现出同步行为，即将各自的状态调整到一致。我们将深入研究全同步、部分同步、广泛同步等不同类型的同步，并探讨其在通信、信息处理、以及生物节律等领域的潜在应用。 复杂系统的实际案例分析： 本部分将提供一系列来自不同领域的真实世界案例，展示非线性动力学和复杂系统理论的应用。我们将分析： 气象与气候模型： 解释天气预报的局限性，以及气候变化模型中的混沌特性。 生物学系统： 探讨心律失常、神经元放电、种群动态的非线性动力学，以及基因调控网络和信号转导通路中的复杂涌现。 经济与金融市场： 分析股票价格波动、市场泡沫的形成与破裂，以及博弈论中的非线性互动。 工程与控制： 讨论振动控制、机器人动力学、以及故障诊断中的非线性模型。 物理学： 考察激光器动力学、流体力学中的湍流，以及量子混沌等前沿领域。 结论：展望未来 《复杂动力学：涌现、混沌与控制》旨在为读者提供一个系统、深入且实用的非线性系统理论框架。通过掌握本书的内容，读者将能够： 深刻理解非线性系统固有的复杂性、涌现性和不可预测性。 熟练运用数学工具和数值方法分析复杂系统的动力学行为。 掌握混沌控制和同步等基本原理，并探索其在各领域的应用前景。 培养跨学科的思维方式，将非线性动力学理论应用于解决现实世界中的挑战。 本书适合物理学、工程学、数学、生物学、经济学、计算机科学等多个领域的学生、研究人员和工程师阅读。希望通过本书的学习，读者能够对复杂世界建立更深刻的认知，并为未来的研究和创新奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习非线性系统理论，就像学习一门全新的语言。而《非线性系统（第3版）》这本书，就是一本非常详尽的字典和语法书。它不像一些入门级的读物，会用大量的类比和简化来让你快速上手，而是从一开始就要求你掌握一套严谨的数学语言体系。我记得最清楚的是，在介绍李雅普诺夫稳定性理论的时候，作者并没有直接给出结论，而是从能量守恒、势能函数等更基础的物理概念出发，一步步构建起李雅普诺夫函数的意义和构造方法。这个过程虽然缓慢，但却让我对这个理论的本质有了更深刻的理解。我不再是单纯地记住公式，而是明白了它背后的物理意义和数学逻辑。书中对于分岔和混沌理论的讲解，更是让我大开眼界。我之前一直以为“混沌”只是一个形容词，用来描述那些难以预测的现象，但这本书让我知道，混沌是有其内在的数学规律的，是可以被分析和理解的。像吸引子、分形维数这些概念，听起来就充满了神秘感，但作者通过清晰的图示和详细的推导，将它们一一展现在我面前，让我看到了隐藏在混乱现象背后的秩序。我感觉这本书就像一座巨大的知识宝库，里面收藏了无数珍贵的理论和方法，只要你肯花时间和精力去挖掘，就一定能收获满满。而且，它不仅讲授了理论，还提供了很多思考题和参考文献，鼓励读者进行更深入的研究，这对于培养独立思考和解决问题的能力非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《非线性系统（第3版）》这本书就像一本精美的地图集，它为我绘制了庞大而复杂的非线性系统世界。我之前对这个领域一直知之甚少，以为它只是理论层面的一些抽象概念。但这本书的出现，让我看到了非线性系统在现实世界中的广泛应用和深刻影响。我印象最深的是，书中关于李雅普诺夫稳定性理论的讲解。作者不仅仅是给出公式，而是从能量守恒、势能函数等直观的概念出发，一步步构建起李雅普诺夫函数的意义和构造方法。这让我对如何判断一个系统的稳定性有了更深刻的理解，不再是死记硬背。此外，书中对分岔和混沌理论的介绍也让我大开眼界。我之前以为这些是只存在于理论中的“怪胎”，但作者通过大量的实例，比如蝴蝶效应、天气预报的限制等，让我看到了混沌系统在我们生活中的普遍存在。我特别喜欢书中关于奇异吸引子的讲解，它让我看到了混沌系统中隐藏的秩序和美感。这本书的优点在于，它不仅仅是理论的堆砌，而是力求将抽象的数学模型与实际的工程问题联系起来。它会告诉你，这些理论是如何在振动控制、电路设计、生态系统建模等领域得到应用的。这对于我这样希望将理论应用于实践的学习者来说，非常有帮助。总的来说，这本书是一本极具价值的参考书，它为我深入理解非线性系统提供了坚实的基础，并激发了我对这个领域进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够揭示事物本质的科学理论抱有浓厚的兴趣。《非线性系统（第3版）》这本书，恰恰满足了我的这种求知欲。它并没有像一些科普读物那样，用大量的比喻和类比来简化复杂的概念，而是从一开始就建立了一个严谨的数学框架。我最先吸引我的是书中关于李雅普诺夫稳定性理论的讲解。作者并没有直接给出判别方法，而是从能量的角度出发，逐步推导出李雅普诺夫函数的意义和构造方法。这个过程虽然充满了数学推导，但却让我对系统的稳定性有了深刻的理解，不再是简单地记忆公式。我感觉自己就像一个侦探，通过严密的逻辑推理，一步步揭开了系统的“不稳定性”之谜。而且，书中关于分岔和混沌理论的介绍，更是让我大开眼界。我之前一直认为混沌是完全不可预测的，但这本书让我看到了混沌系统中隐藏的结构和规律，比如奇异吸引子。作者通过清晰的图示和详细的推导，将这些抽象的概念变得可视化，让我能够更直观地理解。我特别喜欢书中关于“蝴蝶效应”的解释，它让我明白了微小的扰动是如何在非线性系统中引发巨大的变化。这本书的优点在于，它不仅仅是理论的堆砌，而是将理论与实际应用紧密地结合起来。它会告诉你，这些理论是如何在工程、物理、生物等领域得到应用的。这对于我这样一个希望将理论应用于实践的学习者来说，非常有价值。总的来说，这本书是一本严谨而深刻的著作，它为我提供了一个坚实的理论基础，并激发了我对非线性系统研究的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我足足花了比我预期的还要长的时间来消化。老实说，我之前对非线性系统的认识，仅仅停留在一些零散的知识点上，比如“蝴蝶效应”这个词听过，但具体是怎么回事，一概不知。拿到《非线性系统（第3版）》这本书，我一开始是有点望而生畏的。目录里那些陌生的名词，比如“李雅普诺夫稳定性”、“哈密顿系统”、“辛几何”……光是看就觉得脑袋要炸开了。但是，当我硬着头皮开始读的时候，我发现作者的讲解思路是非常清晰的。他并没有一开始就抛出高深的理论，而是从最基本的相空间动力学开始，一点点地引导读者进入这个复杂的世界。我特别佩服的是，作者在讲解李雅普诺夫稳定性时，并没有直接给出结论，而是从能量的视角出发，一步步地解释为什么李雅普诺夫函数可以用来判断系统的稳定性。这种循序渐进的讲解方式，让我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在学习一种思考问题的方法。而且，书中那些大量的数学推导，我都会一一跟着演算，虽然过程很辛苦，但一旦弄懂了，那种成就感是无与伦比的。书中关于分岔和混沌理论的介绍，更是让我大开眼界。我之前一直以为混沌就是完全随机的，但这本书让我了解到，混沌系统内部也存在着秩序和规律，比如吸引子和分形。我感觉自己就像一个误入了一个神秘国度的探险家，这本书就是我的地图，它带领我一步步地揭开了非线性世界的面纱，让我看到了那些隐藏在看似混乱现象背后的精妙结构。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，对于任何一个科学领域，理解其核心的数学框架至关重要。《非线性系统（第3版）》这本书，在这方面做得非常出色。它不像某些入门书籍那样，为了追求易懂而牺牲了理论的严谨性，而是从一开始就建立了一个扎实的数学基础。我记得最清楚的是，书中对于李雅普诺夫稳定性理论的推导过程，每一个步骤都非常详细，每一个结论都基于严密的数学证明。这让我对这个理论的理解不再停留在表面，而是深入到了它的本质。我感觉自己就像一个在实验室里做实验的学生，一步步地验证着每一个理论的正确性。此外，书中对于分岔和混沌理论的讲解，也让我对这些看似神秘的概念有了全新的认识。作者通过对吸引子、分形维数等概念的深入剖析，揭示了混沌系统内在的结构和规律。我特别喜欢书中那些精美的图示，它们将抽象的数学概念形象化，让我在视觉上也能感受到非线性系统的复杂性和美妙。这本书的另一个优点是，它始终将理论与实际应用联系起来。它会告诉你，为什么需要这些理论，这些理论能够解决哪些实际问题，以及在不同工程领域中的应用案例。这对于我这样一个希望将理论应用于实践的学习者来说，非常有启发意义。总的来说，这本书是一本严谨而深入的教材，它为我提供了一个坚实的知识体系，让我能够更有信心去探索非线性系统的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书刚拿到手的时候，我内心是有些忐忑的。我是一个做工程应用出身的，对数学理论的敏感度可能没有那么强。非线性系统这个概念，在我看来，就是现实世界中绝大多数系统的真实写照，但要把它们量化、分析，甚至控制，这简直是天方夜谭。我之前接触过一些非线性系统分析的初步概念，比如饱和效应、死区等，但总觉得只是冰山一角。这本书从一开始就给我展现了一个庞大而深刻的非线性世界。它的内容涵盖了从基础的相空间动力学，到更高级的混沌和分岔理论，再到各种控制策略，几乎涵盖了非线性系统研究的方方面面。我尤其印象深刻的是关于李雅普诺夫函数的部分，这个概念对于判断系统的稳定性至关重要，但它的构造过程却充满了艺术性和经验性。作者花了大量的篇幅来讲解不同类型系统的李雅普诺夫函数的构造方法，并通过大量的例子进行说明，这对我来说是极大的帮助。我发现，一旦掌握了李雅普诺夫稳定性理论，很多看似复杂不稳定的系统，都能被我们找到分析和判断的依据。这本书的优点在于，它不是简单地罗列公式和定理，而是力求在理论推导和实际应用之间建立联系。它会告诉你，为什么需要这个理论，这个理论能解决什么问题，以及在实际工程中是如何应用的。这一点对于像我这样的工程人员来说，是非常宝贵的。我感觉自己就像一个探险家，在这本书的指引下，一步步深入到非线性世界的每一个角落，发现了许多之前从未留意过的风景。

评分☆☆☆☆☆

我之前对非线性系统的认识，仅限于一些模糊的概念，比如“蝴蝶效应”和“失控”。直到我开始阅读《非线性系统（第3版）》，才真正体会到非线性系统背后蕴含的深刻数学原理和工程应用价值。这本书的章节安排非常合理，从最基础的相空间动力学和平衡点分析，逐步深入到更复杂的李雅普诺夫稳定性理论、分岔和混沌理论，以及各种非线性控制策略。我最开始被吸引住的是关于相平面分析的部分，通过二维相图，我能够直观地看到系统的轨迹和行为，这比单纯的数学公式更容易理解。作者在讲解李雅普诺夫稳定性时，不仅给出了严谨的数学证明，还通过大量的例子，展示了如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性，这对我实际解决问题非常有启发。我记得有个章节专门讨论了极限环的存在性和稳定性，这对于理解振动系统和振荡行为至关重要。让我印象尤为深刻的是，书中对分岔和混沌理论的介绍，它不仅仅停留在概念层面，而是通过数值模拟和图示，清晰地展示了系统行为如何随参数变化而发生剧烈改变，以及混沌系统中存在的“奇异吸引子”。这本书的语言风格比较学术化，但又不失清晰和条理，很多地方的推导都非常详细，即使是对非线性系统不太熟悉的读者，也能通过耐心阅读逐步理解。我感觉这本书就像一位经验丰富的向导，带领我在非线性系统的复杂迷宫中，一步步找到方向，并发现其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对系统动力学充满好奇的学习者，我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解非线性系统理论的著作。《非线性系统（第3版）》这本书，绝对是我近年来最满意的一本。它不仅仅是知识的堆砌，更重要的是它展现了一种思考非线性系统的方式。我印象最深刻的是，作者在介绍一些复杂的非线性现象时，并没有止步于理论的描述，而是会引用大量的实际案例，比如振动系统、电路系统、甚至生态系统中的非线性行为。这让我能够将抽象的数学模型与现实世界的物理过程联系起来，从而更直观地理解非线性系统的行为。这本书在讲解李雅普诺夫稳定性时，花了很多篇幅来介绍不同类型函数的构造方法，并给出了大量的计算示例，这对于初学者来说是非常友好的。我曾经花费了大量时间去尝试自己构造李雅普诺夫函数，这本书的详细讲解让我少走了很多弯路。另外，对于分岔和混沌理论的介绍，我感觉作者处理得非常得当。他没有一味地强调混沌的不可预测性，而是通过洛伦兹吸引子、曼德勃罗集等具体的例子，向我们展示了混沌系统中隐藏的结构和规律。这让我对混沌有了一个全新的认识，不再觉得它仅仅是随机的噪声。这本书的深度和广度都令人惊叹，它为我打开了一扇通往非线性世界的大门，让我看到了更广阔的研究领域和无限的可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我断断续续地啃了快一年了，终于算是对它的内容有了些许的理解。一开始拿到这本《非线性系统（第3版）》，我纯粹是被“非线性”这个词吸引，觉得它听起来就充满了神秘感和挑战性。翻开目录，扑面而来的是那些我从未接触过的概念：李雅普诺夫稳定性、相平面分析、分岔和混沌理论……这些名词光是看，就感觉脑子要打结了。我之前学过的很多系统理论，要么是线性，要么就是一些基础的控制理论，对于这种“不按常理出牌”的系统，简直束手无策。这本书的写作风格，我个人觉得是比较严谨，甚至可以说是有些“硬核”的。它不会像一些科普读物那样，一开始就给你讲很多生动的例子，而是直接切入理论的深水区。一开始的几章，我真的是看了又看，悟了又悟。很多公式推导，我都要一步一步地自己重新演算一遍，才能勉强跟上作者的思路。尤其是涉及到一些偏微分方程和张量分析的部分，更是让我头疼。不过，也正是因为这种严谨，一旦我通过自己的努力理解了某个定理或方法，那种成就感是难以言喻的。感觉自己好像真的触碰到了系统科学最核心的奥秘。我特别喜欢它在介绍一些经典理论时，会顺带提及一些重要的研究进展和发展脉络，这让我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一个领域历史的缩影，让我能在一个更宏观的视角下去理解这些复杂的概念。而且，书中那些精心设计的习题，更是考验我理解程度的试金石，很多题目都需要我融会贯通书中的知识才能解答，这极大地提升了我解决实际问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到《非线性系统（第3版）》这本书的时候，我还是有点担心的。我之前的学习背景主要集中在线性系统和一些基础的控制理论，对非线性系统知之甚少。这本书的厚度和目录让我感到一丝压力，里面充斥着各种我不熟悉的数学符号和理论。然而，当我真正开始阅读之后，这种担心逐渐变成了惊喜。这本书的结构设计非常出色，它并没有一下子就抛出复杂的概念，而是从最基础的相空间分析和平衡点分析入手，循序渐进地引导读者进入非线性系统的世界。我尤其喜欢书中对李雅普诺夫稳定性理论的讲解。作者不仅给出了严谨的理论证明，还提供了大量的例子，演示如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性。这让我对如何分析一个非线性系统的稳定性有了非常清晰的认识。此外，书中对分岔和混沌理论的介绍也让我大开眼界。我之前一直以为混沌是完全随机的，但这本书让我了解到，混沌系统内部也存在着秩序和结构，比如奇异吸引子。作者通过生动的图示和详细的推导，将这些抽象的概念变得易于理解。这本书的优点在于，它不仅讲解了理论，还强调了理论在实际工程中的应用。它会告诉你，这些理论可以用来解决哪些实际问题，以及在不同领域中是如何应用的。这对于我这样的工程师来说，非常有价值。总的来说，这本书为我打开了非线性系统研究的大门，让我看到了一个更广阔、更复杂的科学世界。