非线性系统的不连续控制 李传东、廖晓峰、黄廷文、郭松涛 9787030363305

非线性系统的不连续控制 李传东、廖晓峰、黄廷文、郭松涛 9787030363305 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

李传东,廖晓峰,黄廷文,郭松涛 著
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店铺: 天乐图书专营店
出版社: 科学出版社
ISBN:9787030363305
商品编码:29511496548
包装:平装
出版时间:2013-03-01

具体描述

基本信息

书名:非线性系统的不连续控制

定价:48.00元

作者:李传东、廖晓峰、黄廷文、郭松涛

出版社:科学出版社

出版日期:2013-03-01

ISBN:9787030363305

字数:

页码:

版次:1

装帧:平装

开本:16开

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编辑推荐


内容提要


《非线性系统的不连续控制》旨在介绍不连续控制系统领域的研究现状、典型模型、常用分析方法以及作者近几年的研究成果。《非线性系统的不连续控制》系统地阐述了常微分系统的周期间歇控制、时滞系统的周期间歇控制、常微分系统的脉冲控制、时滞系统的脉冲控制以及(时滞)脉冲切换控制系统的基本理论、稳定性分析和控制器设计,并通过大量的数值实例演示了理论结果的有效性和使用方法。
《非线性系统的不连续控制》可作为高等院校控制理论与应用、应用数学、电子工程、计算机等相关专业高年级本科生、研究生的教材和参考书,也可供相关教师及科研人员参考。

目录


作者介绍


文摘


序言



《现代控制理论的基石:非线性系统的不连续控制》 引言 在现代科学技术飞速发展的浪潮中,控制理论作为实现和优化系统性能的关键学科,其重要性日益凸显。从微观的粒子运动到宏观的航天器导航,从精密的工业自动化到复杂的生物医学工程,几乎所有的工程和科学领域都离不开控制技术的身影。传统的控制理论,如线性控制,在处理简单、理想化系统时取得了巨大成功。然而,现实世界中的许多系统,其行为并非简单线性,而是表现出显著的非线性特征,甚至伴随着突变、跳跃等不连续现象。这些非线性不连续系统,因其内在的复杂性和难以预测性,给系统分析、设计和控制带来了巨大的挑战。 《现代控制理论的基石:非线性系统的不连续控制》一书,正是为了系统地阐述和解决这一关键问题而诞生的。本书深入探讨了非线性控制理论的核心内容,特别是针对那些表现出不连续动态特性的系统,提供了全面而深刻的理论分析和控制策略。本书不仅仅是理论的堆砌,更是将前沿研究成果与实际工程应用相结合的典范,旨在为读者建立起一套严谨、系统、实用的非线性不连续控制知识体系。 本书内容深度解析 本书的结构设计严谨,逻辑清晰,从基础理论到高级应用,层层递进,力求为读者提供一个循序渐进的学习路径。 第一部分:非线性系统的基本理论 在深入探讨不连续控制之前,本书首先为读者打下了坚实的非线性系统理论基础。 非线性系统的建模与描述: 现实世界中的许多系统,其数学模型无法用简单的线性微分方程来精确描述。本书将系统地介绍各种非线性系统的建模方法,包括基于物理原理的建模,以及数据驱动的建模技术。重点将放在如何准确地捕捉非线性特性,例如饱和、死区、滞后、摩擦等,这些特性往往是导致系统不连续行为的根源。读者将学习如何利用相平面分析、李雅普诺夫稳定性理论等工具来理解和刻画非线性系统的动态行为。 李雅普诺夫稳定性理论的拓展: 稳定性是控制系统最基本的要求。本书将详细阐述李雅普诺夫稳定性理论在非线性系统中的应用,并着重介绍如何处理具有不连续性或奇点的非线性系统。我们将探讨不等式形式的李雅普诺夫函数构造方法,以及如何在系统存在不连续点时,对稳定性进行严谨的分析。此外,对于一些特殊的非线性结构,如分段线性系统,本书也将提供专门的稳定性分析工具。 非线性系统的可控性与可观测性: 线性系统的可控性与可观测性是设计控制器的基础。在非线性系统中,这些概念的定义和判据变得更加复杂。本书将介绍非线性系统可控性和可观测性的概念,并探讨各种判据的推导和应用。我们将讨论局部可控性、全局可控性等不同层级的概念,以及如何通过状态反馈和观测器设计来克服非线性系统的局限性。 第二部分:不连续控制理论的核心方法 本部分是本书的重中之重,聚焦于非线性系统的不连续控制理论,介绍了一系列行之有效的控制策略。 滑模控制(Sliding Mode Control, SMC): 滑模控制是处理不连续非线性系统最经典、最有效的方法之一。本书将从滑模控制的基本原理出发,详细介绍滑模面的设计、滑模动力学方程的推导以及控制律的设计。我们将探讨不同类型的滑模面,如线性滑模面、高阶滑模面等,并分析它们在系统稳态性能和鲁棒性方面的优劣。特别地,本书将深入研究如何处理滑模控制中的“抖振”现象,这是滑模控制在实际应用中面临的一大挑战。我们将介绍多种抑制抖振的技术,如二阶滑模控制、高阶积分滑模控制以及边界层法等,并分析这些方法的理论依据和工程实现。 模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control, FLC): 模糊逻辑控制作为一种模仿人类推理能力的智能控制方法,在处理难以精确建模的非线性系统方面具有独特的优势。本书将系统地介绍模糊逻辑控制的设计过程,包括模糊化、模糊推理和解模糊。我们将重点讲解如何根据系统的非线性特性和不连续行为,设计合适的模糊规则库和模糊隶属度函数,以实现稳定而有效的控制。本书还将介绍自适应模糊控制和神经网络模糊控制等高级方法,以增强系统的学习能力和适应性。 神经网络控制(Neural Network Control, NNC): 神经网络凭借其强大的学习能力和逼近能力,在处理高度非线性、时变甚至未知动态的系统方面展现出巨大潜力。本书将介绍如何利用神经网络来逼近非线性系统模型或直接设计控制器。我们将探讨前馈神经网络、循环神经网络以及径向基函数网络等在控制领域的应用。重点将放在如何设计收敛性得到保证的神经网络学习算法,以及如何利用神经网络实现自适应和鲁棒控制。 其他不连续控制方法: 除了上述几种主流方法,本书还将介绍一些其他重要的不连续控制技术,例如: 开关控制(Switching Control): 介绍基于状态判别和切换策略的控制方法,特别适用于具有明显模态切换的系统。 脉冲控制(Impulsive Control): 探讨在特定时刻施加脉冲输入的控制策略,用于实现系统的快速响应或维持特定状态。 反馈线性化(Feedback Linearization): 介绍通过状态反馈和坐标变换将非线性系统转化为等价的线性系统,从而可以利用成熟的线性控制技术进行设计。然而,本书也会指出反馈线性化的局限性,尤其是在存在不连续性时。 第三部分:非线性不连续系统的应用与工程实践 理论的价值最终体现在实际应用中。本书的第三部分将深入探讨非线性不连续控制在各个领域的具体应用,并提供丰富的工程实践案例。 工业过程控制: 许多工业过程,如化工反应器、锅炉、轧钢机等,都存在显著的非线性不连续特性。本书将介绍如何利用滑模控制、模糊控制等方法来提高这些过程的生产效率、产品质量和安全性。例如,对于化工反应器中的温度和压力控制,本书将详细分析如何设计鲁棒的控制器以应对物料扰动和参数变化。 机器人与自动化: 机器人的运动控制,尤其是涉及关节摩擦、碰撞检测、非完整约束等问题时,往往表现出高度的非线性不连续性。本书将探讨如何应用不连续控制技术来解决这些难题,实现机器人高精度、高鲁棒性的运动控制。例如,在复杂地形上的移动机器人导航,以及人机协作中的安全控制。 航空航天与交通运输: 飞机的飞行控制、导弹的制导,以及汽车的防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)等,都涉及复杂的非线性不连续系统。本书将介绍如何利用本书介绍的控制理论来提高这些系统的性能和安全性。例如,对于飞机飞行的姿态控制,本书将分析如何设计控制器以应对气动非线性和气象扰动。 生物医学工程: 许多生物系统,如心脏搏动、神经信号传输、药物输送系统等,也表现出复杂的非线性不连续动力学。本书将探讨不连续控制在这些领域的潜在应用,例如,通过外部激励来调控生物信号,或设计智能化的药物输送系统。 本书的特点与价值 《现代控制理论的基石:非线性系统的不连续控制》一书具有以下鲜明的特点和显著的价值: 理论与实践的完美结合: 本书不仅提供了严谨的理论推导和分析,更通过大量的实例和仿真结果,生动地展示了各种控制方法的有效性。 系统性与前沿性并存: 本书涵盖了非线性不连续控制领域的经典理论和最新研究进展,形成了一个系统而全面的知识体系。 面向工程应用的设计导向: 本书在介绍理论的同时,始终关注控制器的实际设计和实现问题,为工程师提供了宝贵的参考。 清晰的阐述与深入的洞察: 作者以清晰流畅的语言,深入浅出地阐述了复杂的概念,帮助读者建立深刻的理解。 强大的学术支持: 本书的作者阵容强大,均是该领域的资深专家,其研究成果和学术造诣为本书提供了坚实的保障。 总结 《现代控制理论的基石:非线性系统的不连续控制》一书,为读者提供了一个深入理解和掌握非线性系统不连续控制理论的绝佳平台。无论是控制理论的研究者,还是从事相关工程领域的工程师,本书都将是您不可或缺的参考。通过学习本书,您将能够应对日益复杂的工程挑战,设计出更智能、更高效、更鲁棒的控制系统,为科技的进步和社会的发展贡献力量。本书将帮助您站在现代控制理论的前沿,探索未知的领域,实现控制技术的无限可能。

用户评价

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这本书就像一位饱经风霜的智者,用他深邃的目光审视着那些“难以捉摸”的动态世界,并用他朴实而又深刻的语言,揭示着控制这些世界的奥秘。《非线性系统的不连续控制》这本书,彻底改变了我对控制理论的认知。在此之前,我总觉得控制就是让系统“乖乖听话”,而这本书让我明白,很多时候,系统本身就充满了“个性”和“脾气”,不连续性的存在更是家常便饭。 我特别喜欢书中对于“不连续性”的分类和处理方式。它不是简单地将不连续性视为“麻烦”,而是将其看作是系统内在的特征,并提出了针对性的控制策略。比如,书中关于“状态跳变”的处理,如何设计控制器在系统状态发生突然变化时,依然能够快速地将其拉回到期望的轨迹上,这对于很多高危系统(如核电站的紧急停堆系统)来说,至关重要。我开始意识到,很多现实世界中的复杂现象,如碰撞、摩擦、相变等,都可以归结为不连续性,而这本书为我们提供了一个统一的框架来理解和控制它们。 书中对一些经典的不连续控制方法的深入讲解,如最优控制、模糊逻辑控制等,以及对一些新兴方法的探讨,都让我受益匪浅。特别是作者们在阐述理论时,往往会结合一些具体的工程实例,例如伺服电机控制、航空航天中的姿态控制等,这使得原本抽象的理论变得生动形象,也让我能够更容易地将书中的知识与实际工程问题联系起来。我开始尝试将书中的一些控制思想应用到我的研究项目中,并取得了意想不到的效果。 这本书的阅读体验非常棒。作者们语言简洁明了,逻辑清晰,即使面对复杂的数学推导,也能做到循序渐进,让读者在理解理论的同时,也能感受到知识的魅力。而且,书中对于如何分析和评估不连续控制器的性能,也给出了详细的指导,这对于确保控制系统的稳定性和可靠性至关重要。我尤其欣赏书中对于“鲁棒性”的强调,在面对不确定性和外部扰动时,一个鲁棒的控制器能够保证系统的性能不受太大影响。 总而言之,《非线性系统的不连续控制》是一本集理论深度、工程实用性与启发性于一体的优秀著作。它不仅为我们提供了一套系统的不连续控制理论,更重要的是,它教会我们如何以一种全新的视角去理解和驾驭那些看似“桀骜不驯”的复杂系统。对于任何希望在非线性控制领域深入钻研的读者,我都毫不犹豫地推荐这本书。

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在浩瀚的科技书籍海洋中,这本书宛如一颗璀璨的明珠,散发着独特的光芒,吸引着我深入探索。《非线性系统的不连续控制》这本书,以其对复杂系统动态的深刻洞察和创新的控制思想,为我打开了通往全新知识领域的大门。我一直对那些无法用简单的线性模型来描述的系统充满了好奇,而这本书恰恰满足了我对这类问题的求知欲。 书中对于如何处理那些“突变”和“跳跃”的系统行为,提供了非常系统和深入的理论指导。我尤其欣赏作者们对于“多模态控制”的阐述,即根据系统所处的不同状态或运行模式,采用不同的控制策略。这种“因材施教”的控制思路,在很多复杂的工程系统中都非常适用。比如,在自动驾驶系统中,车辆在高速行驶、低速跟车、以及紧急制动等不同工况下,就需要采用完全不同的控制策略,《非线性系统的不连续控制》提供了设计这类控制器的理论基础。 让我感到惊喜的是,书中不仅仅停留在理论的探讨,还涉及了大量关于控制器设计和实现的问题。例如,如何选择合适的离散化方法,如何保证控制器的鲁棒性,以及如何在实际系统中实现复杂的控制逻辑等等。这些工程上的考量,使得书中的理论更具可操作性,也让我在阅读时能够更清晰地想象出这些控制策略在实际应用中的样子。 阅读这本书的过程,对我来说是一次充满挑战和乐趣的学习经历。书中的数学推导严谨而富有逻辑,每一次理解一个复杂的定理,都让我感到一种豁然开朗的喜悦。同时,作者们在讲解中穿插的一些实例和思考题,也极大地激发了我的学习兴趣,让我能够主动去思考和探索。这本书不仅提升了我对非线性控制的理解,更重要的是,它培养了我解决复杂问题的能力。 总而言之,《非线性系统的不连续控制》是一本集理论深度、工程实用性与前沿视野于一体的优秀著作。它为我们提供了一个全新的视角来理解和控制那些非线性的、不连续的复杂系统。对于任何希望在控制工程领域有所建树,尤其是在处理复杂动态系统方面有深入需求的读者,我都强烈推荐这本书。它必将成为你手中一把强大的工具。

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初次翻阅这本书,就被其“不连续”三个字深深吸引。在我的认知里,大部分物理过程都是连续变化的,但现实世界远比我们想象的要复杂和“粗糙”。《非线性系统的不连续控制》这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我穿越了非线性控制领域那片复杂的地貌,尤其是那些充满“断崖”和“跌宕”的不连续区域。 书中对于如何设计能够应对系统状态突变、控制器信号跳变等不连续特性的控制策略,进行了非常详尽的阐述。我特别对书中关于“事件触发控制”的介绍印象深刻。这种控制方式,只在特定的“事件”发生时才进行控制器的更新,大大减少了计算量,对于资源受限的嵌入式系统,或者需要高效响应的应用场景,简直是福音。这让我开始思考,很多时候,我们追求的是“恰到好处”的控制,而不是“无时无刻”的干预。 作者们在讲解理论时,非常注重数学的严谨性,但同时又不失工程的直观性。我记得书中对于“稳定性分析”的部分,不仅给出了严格的数学证明,还辅以大量的图示,帮助我理解不同类型的稳定性以及如何通过控制器的设计来保证系统的稳定性。这一点非常重要,因为对于非线性系统,尤其是含有不连续性的系统,稳定性分析往往比线性系统要复杂得多。 阅读这本书的过程,就像是在进行一场思维的“极限运动”。每一次突破一个难点,每一次理解一个新概念,都让我感到一种智力上的满足感。书中的内容涵盖了从基础理论到前沿研究的多个方面,对于我来说,它不仅是一本教科书,更是一份持续的灵感来源。我开始尝试用书中的一些方法去分析和解决我工作中的一些实际问题,效果显著。 总的来说,《非线性系统的不连续控制》是一部极具深度和广度的学术著作,它系统地梳理了非线性系统中不连续性带来的挑战,并提供了有效的解决方案。这本书对于那些希望深入理解和掌握复杂系统控制的读者来说,无疑是一笔宝贵的财富。它不仅仅是理论知识的传递,更是思维方式的启迪,让我能够以一种更全面、更深刻的方式去认识和控制这个充满“惊喜”的世界。

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这本书给我的感觉就像是在一片迷雾中行走,而作者们就像是指引方向的灯塔,虽然前路依然充满未知,但至少我看到了希望和清晰的路径。我一直对那些“意想不到”的系统行为感到着迷,尤其是在工程实践中,往往会遇到一些非常规的、甚至是“野性”的动态过程,这时候传统的线性控制方法就显得捉襟见肘。《非线性系统的不连续控制》这本书,准确地说,就是一本教你如何驯服这些“野性”系统的武林秘籍。 书中对于如何设计出能够“感知”并“应对”系统突变或非连续性的控制器,提供了非常系统和深入的论述。我记得书中有一部分详细讲解了滑模控制的原理,如何通过引入一个“滑模面”来强制系统的状态轨迹沿着这个面滑动,从而实现对系统的不确定性和扰动的鲁棒性。这种“强制”的控制思路,在很多需要快速响应和高精度的场合,简直是救星。例如,在飞行器姿态控制中,当受到外界干扰导致姿态突变时,一套鲁棒的不连续控制器能够迅速将其拉回期望状态,避免灾难性的后果。 让我印象深刻的还有书中关于开关控制的讨论。很多实际系统中,控制器本身就是开关式的,比如继电器控制、脉冲宽度调制(PWM)等。如何在这种离散的控制信号下,依然能够实现对连续状态变量的精确控制,这是一个非常巧妙的问题。作者们通过清晰的推导和直观的图示,让我理解了如何利用开关的频率和占空比来“模拟”出连续的控制效果,甚至能够达到比连续控制器更高的性能。这种“化零为整”的智慧,让我对工程设计有了新的认识。 阅读这本书的过程,也是一个不断挑战自我的过程。书中的数学推导非常严谨,需要对非线性动力学、稳定性理论以及控制理论有相当的积累。有时候,我会反复阅读某个定理的证明,尝试用自己的话来复述,确保真正理解了其中的逻辑。这种扎实的理论功底,是设计出可靠、有效的非线性控制器的基石。而且,书中还涉及了一些前沿的控制方法,这让我对未来的研究方向有了更清晰的规划。 总的来说,《非线性系统的不连续控制》是一本非常“硬核”的书籍,它要求读者具备深厚的理论功底,但同时,它也为读者提供了一个探索复杂系统控制的强大工具箱。这本书不仅仅是关于理论,更是关于如何将理论转化为实践,如何理解和驾驭那些在我们日常生活中无处不在却又难以捉摸的非线性、不连续系统。对于那些渴望在控制领域有所建树的专业人士,这本书绝对是不可多得的宝藏。

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这本书给我留下了极其深刻的印象,虽然封面看起来有些学术,但内容却充满了令人振奋的挑战与机遇。我一直对如何驾驭那些行为难以预测、变化莫测的系统着迷,而《非线性系统的不连续控制》恰恰击中了我的痛点。书中对于如何设计出能够应对这些复杂动态的控制器,提出了许多独到而富有洞察力的见解。我尤其欣赏作者们在理论推导过程中展现出的严谨性,每一个公式、每一个定理都经过了细致的论证,这使得我能够深入理解控制策略背后的数学原理,而不是仅仅停留在表面的应用层面。 阅读过程中,我时常会被书中提出的概念和方法所启发,它们似乎为解决现实世界中许多棘手的工程问题打开了新的大门。比如,在机器人领域,如何让机械臂在与环境发生碰撞的瞬间做出快速而准确的反应,这正是非线性系统不连续控制的用武之地。书中对于滑模控制、开关控制等经典方法的深入剖析,以及对一些新兴控制策略的探讨,都极大地拓宽了我的视野。我开始思考,这些理论能否被应用到更广泛的领域,例如自动驾驶汽车的紧急制动系统,或者生物医学工程中对复杂生理信号的调控。 这本书的难度不容小觑,它要求读者具备扎实的数学基础,尤其是微分方程、线性代数和稳定性理论等方面的知识。然而,正是这种挑战性,让我在克服困难后获得了巨大的成就感。每一次读懂一个复杂的证明,每一次理解一个精妙的控制设计,都让我对非线性系统的控制有了更深层次的认识。作者们在讲解中也并非一味地堆砌理论,而是穿插了一些直观的例子和图示,这在一定程度上缓解了阅读的枯燥感,并帮助我更好地理解抽象的概念。 我尤其对书中关于“不连续性”的处理方式感到新奇。通常我们习惯于连续变化的系统,而很多现实系统恰恰因为其内在的不连续性而变得难以控制,比如摩擦、开关、以及状态的突变等。《非线性系统的不连续控制》系统地梳理了这些不连续性带来的挑战,并提供了一系列行之有效的控制方法来应对。这让我意识到,很多时候,我们需要拥抱而非回避系统中的“不规则”之处,并从中找到解决问题的关键。这本书无疑为我提供了一个全新的视角来审视和理解复杂系统。 总的来说,这本书是一部非常有价值的学术专著,对于从事非线性系统控制研究的学者、研究生,以及对这一领域感兴趣的工程师来说,都具有极强的参考意义。它不仅仅是一本理论书籍,更是一本能够激发思考、解决实际问题的指南。虽然内容颇具深度,但只要投入足够的时间和精力,一定能够从中获益良多。我强烈推荐给所有渴望深入理解和掌握非线性系统控制精髓的读者。

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