非线性系统的不连续控制 9787030363305 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李传东，廖晓峰，黄廷文，郭松涛 著

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• 数学模型
• 优化算法
• Lyapunov稳定性
• 滑模控制
• 混沌控制

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030363305

商品编码：29657296058

包装：平装

出版时间：2013-03-01

基本信息

书名:非线性系统的不连续控制

定价：48.00元

售价：32.6元,便宜15.4元,折扣67

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

商品重量：0.241kg

编辑推荐

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内容提要

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《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

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作者介绍

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文摘

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序言

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非线性系统的不连续控制 概述 在现代工程领域，从航空航天到机器人技术，再到电力系统和化学过程，我们普遍面临着需要精确控制的非线性系统。这些系统因其复杂的动力学特性，往往难以用简单的线性模型来描述和预测。更具挑战性的是，在许多实际应用场景中，控制策略本身可能需要采用不连续的方式，例如开关式控制器（如PID控制器的积分抗饱和）、分段线性控制器，甚至是更复杂的脉冲、滑动模态控制等。这些不连续的控制律在系统状态达到特定阈值时会发生突变，从而在维持系统稳定、实现期望性能以及应对外部干扰等方面发挥着至关重要的作用。 本书深入探讨了非线性系统不连续控制的设计、分析与实现。我们将系统性地梳理不连续控制在处理非线性系统时的独特性质、潜在优势以及可能面临的挑战。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理论框架和实践指导，帮助理解和掌握如何有效地设计和应用不连续控制策略，以应对各种复杂的非线性控制问题。 核心内容与章节安排 本书将围绕以下几个核心方面展开，循序渐进地引导读者深入理解非线性系统的不连续控制： 第一部分：非线性系统基础与不连续控制概述 第一章：非线性系统的基本概念与建模 介绍非线性系统的定义、特点（如多稳定性、混沌、耦合等）及其在工程实践中的普遍性。 回顾经典的非线性系统分析方法，如相平面分析、李雅普诺夫稳定性理论、输入-输出线性化等，为后续内容奠定基础。 讨论非线性系统建模的常用方法，包括机理建模、辨识建模等，并强调模型不确定性对控制设计的影响。 重点介绍差分方程和微分方程描述的非线性系统，为不连续控制的应用场景提供模型基础。 第二章：不连续控制的基本原理与分类 界定“不连续控制”的概念，阐述其与连续控制在本质上的区别。 系统性地介绍各种常见的不连续控制策略，包括： 开关控制： 如继电器控制器、滞环控制器，分析其工作原理、优缺点及适用范围。 分段线性控制： 探讨如何根据系统状态划分控制区域，并为不同区域设计不同的线性控制律。 脉冲控制： 介绍基于脉冲信号的控制方式，分析其在有限能量或脉冲作用下的控制效果。 滑动模态控制（SMC）： 详细阐述SMC的基本思想，包括设计滑动面、定义切换函数，以及其在提高系统鲁棒性方面的优势。 混合控制（Hybrid Control）： 介绍结合了连续动态与离散事件触发的控制思想，为更复杂的系统提供控制框架。 讨论不连续控制在应对非线性、不确定性和外部扰动等方面的潜在优势。 初步分析不连续控制可能带来的挑战，如抖振（chattering）、稳定性分析的复杂性等。 第二部分：不连续控制器的设计与分析 第三章：开关与分段线性控制器的设计 开关控制器设计： 利用李雅普诺夫函数法分析开关控制器的稳定性，特别是对一阶和二阶系统的分析。 讨论如何设计最优的开关阈值，以实现快速响应和减小能量消耗。 介绍在实际应用中如何处理由于传感器噪声或执行器限制引起的状态误判。 分段线性控制器设计： 基于系统状态空间的划分策略，设计不同区域内的线性控制律。 重点介绍如何保证在不同控制区域之间的平滑切换（或可控的不连续切换），以避免冲击。 结合实际案例，如在机器人关节控制中，根据速度大小采用不同的增益。 第四章：滑动模态控制（SMC）的设计与理论 滑动模态理论基础： 深入讲解滑动面的选择原理，如何设计滑动面以实现期望的系统动态。 详细阐述切换函数的设计，以及如何利用符号函数sgn(s)或饱和函数sat(s)等实现系统状态向滑动面的吸引。 分析理想SMC的稳定性，以及如何保证系统在滑动面上运动。 抖振（Chattering）问题的分析与抑制： 详细解释抖振现象产生的原因，以及它对系统性能和执行器寿命的影响。 介绍常用的抖振抑制方法，如引入边界层（boundary layer）、使用饱和函数（saturation function）代替符号函数、采用高阶SMC等。 讨论不同抖振抑制方法的优缺点，以及在实际应用中的权衡。 SMC在非线性系统中的应用： 针对具有模型不确定性和外部扰动的非线性系统，设计鲁棒的SMC控制器。 介绍如何将SMC与反步法（backstepping）等先进控制技术结合，以处理更复杂的非线性结构。 第五章：脉冲与混合控制器的设计 脉冲控制器设计： 分析脉冲控制在离散时间系统和连续时间系统中的作用。 探讨如何设计脉冲的幅值、宽度和频率，以达到期望的控制目标。 介绍在实现脉冲控制时需要考虑的硬件约束和信号生成问题。 混合控制系统设计： 介绍混合系统（Hybrid Systems）的概念，即连续动态与离散事件的组合。 讨论如何设计事件触发机制（event-triggering mechanism），使得控制器仅在必要时进行更新或切换。 分析混合控制系统的稳定性，特别是如何处理连续部分与离散部分的交互影响。 第三部分：高级主题与实际应用 第六章：不连续控制的稳定性分析 李雅普诺夫稳定性理论在不连续系统中的应用： 介绍如何构造适用于不连续系统的李雅普诺夫函数，以及如何利用其进行稳定性证明。 探讨Lyapunov- Krasovskii泛函和Lyapunov-Metzler泛函在时滞系统和开关系统中的应用。 其他稳定性分析工具： 介绍与不连续系统相关的其他分析工具，如 Metzler 矩阵、Q-函数方法等。 讨论如何进行局部渐近稳定性、全局渐近稳定性以及有限时间稳定性的分析。 针对具有不确定性的不连续系统，介绍鲁棒稳定性分析的方法。 第七章：模型不确定性与鲁棒不连续控制 不确定性建模： 介绍如何对非线性系统中存在的不确定性进行量化和建模，例如界限不确定性、参数不确定性等。 鲁棒控制器设计： 基于不确定性模型，设计能够在一定范围内应对不确定性和外部扰动的SMC控制器。 介绍不确定性边界法（uncertainty bounds method）和区间算子法（interval operator method）等在鲁棒控制设计中的应用。 重点讨论如何通过调整控制参数来提高系统的鲁棒性。 第八章：不连续控制在典型工程领域的应用 航空航天： 姿态控制、轨道保持、变轨控制中的不连续控制应用。 例如，利用开关控制实现卫星的推力器开关，或利用SMC提高飞行器的抗干扰能力。 机器人技术： 足式机器人行走控制、机械臂抓取与操作、自主导航中的不连续控制应用。 例如，利用SMC实现机器人末端执行器的精确轨迹跟踪，或利用分段控制实现不同运动模式的切换。 电力系统： 电网稳定性控制、变频器控制、微电网管理中的不连续控制应用。 例如，利用开关控制实现无功功率补偿，或利用SMC提高逆变器的输出电压鲁棒性。 其他领域： 汽车控制、工业过程控制、医疗器械等领域的实例分析。 第九章：仿真与实验实现 仿真平台与工具： 介绍常用的仿真软件（如MATLAB/Simulink、Python）及其在不连续控制仿真中的应用。 指导读者如何搭建仿真模型，并对设计的控制器进行性能评估。 硬件实现考量： 讨论在实际硬件平台上实现不连续控制时需要注意的问题，如执行器的响应速度、采样周期、ADC/DAC的精度等。 介绍常用的硬件平台和嵌入式系统开发。 实验案例： 通过具体的实验案例，展示不连续控制在实际系统中的验证过程和效果。 本书特色与价值 本书的编写力求做到理论与实践相结合，不仅提供严谨的数学推导和分析，更注重将复杂的理论转化为可操作的设计方法和工程经验。本书的特色体现在： 系统性与全面性： 覆盖了非线性系统不连续控制的各个主要方面，从基础概念到高级主题，为读者提供一个完整的学习路径。 深入的理论分析： 采用严谨的数学工具，深入剖析不连续控制的原理、性能和稳定性。 丰富的应用实例： 结合多个工程领域的实际问题，展示不连续控制的强大应用能力，帮助读者理解理论的实际意义。 解决实际挑战： 重点关注了抖振抑制、鲁棒性设计等实际工程中遇到的关键问题，并提供了有效的解决方案。 强调仿真与实验： 引导读者通过仿真和实验来验证和理解理论，提升工程实践能力。 目标读者 本书适合于从事控制理论研究、系统工程、自动化、机器人、航空航天、电气工程等领域的科研人员、工程师、研究生以及高年级本科生。对于希望深入理解和掌握非线性系统不连续控制技术的读者而言，本书将是一份不可或缺的参考资料。 结论 非线性系统的不连续控制是实现高性能、高鲁棒性控制的关键技术之一。随着工程技术的不断发展，对复杂非线性系统的精确控制需求日益增长，不连续控制策略的重要性也愈发凸显。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础和丰富的实践经验，赋能读者应对各种挑战，设计出更优越的控制系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者群的学术背景给我留下了深刻的印象。从行文风格中可以看出，他们对控制理论的理解是建立在坚实的数学基础之上的，这使得全书的论述充满了内生的逻辑美感。我个人尤其喜欢书中对概念的定义部分，它们往往非常精确，没有丝毫模糊地带，这对于建立清晰的理论框架至关重要。例如，对于一个复杂的非线性系统，如何清晰地界定其“不连续点”以及这些点对系统行为的影响，书中给出了非常权威的阐述。每一次阅读，我都有种在攀登一座知识高峰的感觉，每征服一个小节，都会带来巨大的成就感。这本书的体量不小，但它的每一个字都似乎经过了精心的斟酌，没有一句废话，这对于时间宝贵的专业人士来说，是极大的优点。它需要的不是快速浏览，而是沉浸式的深度研读。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个工作坊的推荐下开始接触这本书的，当时我们团队正在处理一个涉及多模态切换的设备控制问题，传统方法效果不佳。这本书的出现，可以说是为我们提供了一个全新的理论武器库。我特别关注了其中关于“不连续性”的处理章节，书中对不同类型的切换条件进行了细致的分类和详尽的数学建模，这对于我们实际工程中的参数选择和鲁棒性验证至关重要。更难得的是，作者没有停留在纯粹的理论层面，而是穿插了一些启发性的案例分析，尽管这些案例相对抽象，但它们清晰地展示了理论与实践之间的桥梁。我感觉作者对工程应用的理解是深刻的，他知道理论的严谨性固然重要，但最终必须服务于解决实际的工程难题。因此，这本书不仅仅是理论家的宝典，对于顶尖的系统工程师来说，也是一本不可多得的实践指导手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当引人注目，那种深邃的蓝色调配合着精密的几何图形，立刻就能让人感受到其内在的理论深度。我拿到手的时候，就被它那种严谨的学术气息所吸引。虽然我不是专门研究控制理论的科班出身，但作为一名对前沿技术领域有浓厚兴趣的工程师，我希望能从这本书中汲取一些关于处理复杂系统动态的知识。我记得翻开目录时，那些关于李雅普诺夫稳定性、滑模控制以及奇异摄动法的章节标题，就让我对作者的学术功底有了初步的判断。整体来看，这本书的排版清晰，公式推导详尽，对于需要扎实数学基础的读者来说，无疑是一个极佳的工具书。它不像市面上很多泛泛而谈的科普读物，而是直击核心问题的本质，让人感到踏实。我尤其欣赏它在引入新概念时所采取的循序渐进的方式，即便是对于初次接触这些高级理论的人，也能通过细致的讲解逐步建立起完整的知识框架。这本书的价值，我想更多体现在它为深入研究打下的坚实基础这一点上，每一个章节都像是为下一步更复杂的论证做好了铺垫。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验是充满挑战，但也极其充实的。它不像那些轻松愉快的读物，需要你全神贯注，甚至需要反复咀嚼那些抽象的数学表述。我花了相当长的时间在理解某些关键的证明过程上，特别是关于系统在不同状态空间下行为切换的描述，那部分的内容需要极强的逻辑推理能力。然而，正是这种“硬核”的特质，让我觉得这本书的含金量非常高。它不仅仅是在介绍现有的控制方法，更像是在引导读者思考“为什么”这些方法有效，以及在何种边界条件下它们会失效。我注意到作者在引用文献时非常精准，这表明了作者对该领域历史发展和最新进展的全面掌握。对于那些寻求突破当前技术瓶颈的研究人员来说，这本书提供的视角是非常独特的，它迫使读者跳出传统的线性思维定式，去拥抱系统固有的复杂性和不确定性。这种深度的探索，正是学术著作的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，就像是和一位经验极其丰富的领域泰斗进行了一次长时间的、高水平的学术对话。作者的笔触冷静而客观，不带任何情绪色彩，只是专注于展示和论证那些深刻的数学真理。我注意到，书中在探讨一些前沿控制策略时，会适当地引入一些最新的研究成果，这使得这本书即使在出版后的一段时间内，依然能保持其前瞻性。它不是一本教人“如何快速上手”的速成指南，而是一部旨在培养读者深刻洞察力和创新能力的学术巨著。对于希望在这个特定领域进行深入研究或攻读高级学位的学生而言，这本书几乎可以被视为一本“必读清单”上的重要一员。它所承载的知识深度和广度，足以支撑起未来许多更细分领域的研究方向，其影响力将是长远而深远的。