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吴沧浦夏园清杨毅 著

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• 控制理论
• 最优控制
• 系统工程
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• 数学模型
• 算法
• 优化
• 控制系统
• 工程应用
• 第3版

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118088021

商品编码：29691699525

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名:优控制的理论与方法(第3版)

定价：59.00元

售价：40.1元,便宜18.9元,折扣67

作者:吴沧浦夏园清杨毅

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787118088021

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

　　吴沧浦等编的《**控制的理论与方法》系统地介绍了**控制的理论基础、**控制的计算方法和**控制的应用。章绪论，第2章静态**控制，第3章用变分法解**控制、第4章极小值原理及其应用，第5章线性二次性型指标的**控制，第6章动态规划，第7章**控制的计算方法，第8章*系统的**控制，第9章奇异**控制，0章对策论与极大极小控制，1章鲁棒与**控制，2章用MATLAB解**控制问题及应用实例。

内容提要

《*控制的理论与方法》读者对象：“控制科学与工程”学科的博士和硕士学位研究生以及相关专业科技人员。

目录

章 问题的提法与数学模型
§1．1 离散时间系统的优控制问题
§1．2 数学规划模型
§1．3 连续时间系统的优控制问题
§1．4 泛函极值模型
第二章 数学规划基本理论
§2．1 无约束极值及等式约束极值理论
§2．2 库恩一塔克(Kuhn—Tucker)理论
§2．3 拉格朗日对偶性与鞍点优性
§2．4 算法的基本性质
第三章 大值原理基本理论
§3．1 连续时间系统大值原理的若干形式
§3．2 大值原理的证明
§3．3 大值原理的证明(泛函分析方法)
§3．4 登月艇的软着陆推力控制问题
§3．5 离散时间系统的大值原理
第四章 动态规划基本理论
§4．1 离散时间系统的动态规划理论
§4．2 具有二次型指标函数的线性系统优控制问题(离散时间系统)
§4．3 连续时间系统的动态规划理论
§4．4 速控制与二次型指标线性系统优控制问题(连续时间系统)
§4．5 动态规划常规算法
§4．6 动态规划与大值原理的关系
第五章 离散时间系统优控制问题的数值方法
§5．1 无约束算法，速下降法与牛顿法
§5．2 无约束算法，共轭梯度法与拟牛顿法
§5．3 有约束算法
§5．4 离散时间系统动态规划的特殊算法
§5．5 离散时间系统的微分动态规划
第六章 连续时间系统优控制问题的数值方法
§6．1 函数空间中梯度的求法
§6．2 函数空间中的速下降法与共轭梯度法
§6．3 函数空间中的牛顿法
§6．4 连续时间系统的微分动态规划
第七章 离散时间系统的随机优控制
§7．1 问题的提法
§7．2 离散时间系统的随机动态规划
§7．3 状态信息不完整的随机控制问题
§7．4 次优控制技术
第八章 连续时间系统的随机优控制
§8．1 连续随机过程与随机微分方程
§8．2 马尔可夫扩散过程
§8．3 卡尔曼一布西滤波器
§8．4 受控马尔可夫过程的动态规划理论
§8．5 连续时间的线性二次随机优控制
§8．6 信息不完整的情况
第九章 优控制中的神经网络技术
§9．1 神经网络的基本概念和组成
§9．2 神经网络模型
§9．3 解凸二阶规划的神经网络
§9．4 解一般非线性规划的神经网络
§9．5 解值形式(L1范数)的目标函数的非线性规划的神经网络
§9．6 解小大问题的神经网络
§9．7 解具有线性约束的非线性规划的神经网络
§9．8 解离散时间优控制问题的神经网络
§9．9 解离散时间动态规划的神经网络
第十章 基于粒子群算法和遗传算法的多目标优化
§10．1 多目标优化的基本原理
§10．2 进化算法的基本概念
§10．3 多目标进化算法
§10．4 基于遗传算法的多目标优化方法
§10．5 基于粒子群优化算法的多目标优化方法
§10．6 基于MATLAB的仿真与分析
第十一章 基于模拟退火算法和人工免疫算法的多目标优化
§11．1 基于模拟退火算法的多目标优化
§11．2 基于人工免疫算法的多目标优化
参考文献

作者介绍

文摘

序言

图书简介：《现代控制系统设计与实现》 聚焦前沿，深度剖析复杂系统控制的理论与实践 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的现代控制系统设计与实现框架。在当今工程领域，从航空航天、精密制造到智能机器人乃至生命科学，对复杂系统的精确、稳定与高效控制需求达到了前所未有的高度。本书正是在这样的背景下，系统性地梳理了经典控制理论的精髓，并重点阐述了现代控制理论（特别是状态空间方法）在解决高维、多变量、强耦合系统问题中的强大能力，同时紧密结合最新的控制工程实践和新兴技术。 本书内容覆盖面广，逻辑严谨，力求在理论深度与工程可操作性之间找到完美的平衡点。我们不满足于对既有理论的重复介绍，而是着重于展现如何利用这些理论工具来分析、建模和解决现实世界中遇到的复杂控制难题。 --- 第一部分：控制系统基础与经典理论的深化 本部分首先为读者奠定坚实的数学和系统基础，并对经典控制理论进行了一次有深度的回顾和提升。 1. 系统建模的艺术：从物理到数学 控制系统的核心在于准确的数学模型。本书开篇即强调了系统辨识和建模的重要性。我们不仅讨论了线性时不变（LTI）系统的频域和时域建模方法（如传递函数和零极点分析），更深入探讨了非线性系统的建模挑战，包括泰勒级数展开、状态相关法以及如何利用物理定律（如欧拉-拉格朗日方程）直接构建高阶动态模型。重点案例分析将涵盖机电耦合系统和热力学系统的建模过程，突出如何将复杂的物理现象抽象为可用于控制设计的数学结构。 2. 时域分析与性能指标的量化 系统响应的分析是控制设计的基础。本书详细阐述了暂态响应指标（如超调、建立时间）的精确计算及其对系统极点位置的依赖关系。在稳态分析方面，不仅涵盖了对单位阶跃、斜坡输入的传统分析，还引入了更广义的扰动抑制指标，如$H_2$范数在随机过程控制中的应用，帮助读者理解如何量化系统对外部干扰和模型不确定性的抵抗能力。 3. 频率响应分析的精进 波德图、奈奎斯特图是经典控制的标志性工具。本书在回顾这些工具的基础上，侧重于如何利用它们进行鲁棒性分析。我们深入探讨了增益裕度和相位裕度的物理意义，并引入了闭环系统的根轨迹分析在参数优化中的高级应用，例如如何通过调整PID控制器参数，在保证系统稳定性的同时，优化其瞬态性能曲线。 --- 第二部分：现代控制理论的核心——状态空间方法 状态空间表示法是现代控制理论的基石，它克服了经典方法的局限性，能够有效处理多输入多输出（MIMO）系统。本部分是本书的核心。 4. 状态空间表示与系统变换 本书详细介绍了系统的状态空间方程的构建，包括直接构建法和基于物理方程的转化。我们强调了可控性和可观测性的概念，并阐释了它们在设计控制器和观测器时的决定性作用。此外，对相似变换（Similarity Transformations）的深入讨论，帮助读者理解如何将系统变换到标准形（如约当标准形、控制规范形、观测规范形），以便于后续的控制器设计。 5. 极点配置与状态反馈设计 极点配置是现代控制设计的核心技术之一。本书详细讲解了Ackermann公式等设计方法，并阐述了极点配置的物理限制——即必须是完全可控系统。在设计过程中，本书特别强调了输出反馈与状态反馈的权衡，以及如何通过引入观测器（如Luenberger观测器）来估计不可测量的状态，从而实现基于全状态反馈的控制。 6. 系统的最优控制理论 最优控制是现代控制理论的巅峰之一。本书引入了变分法的基础，并重点阐述了线性二次型调节器（LQR）的设计。LQR的设计过程被清晰地分解为状态反馈设计和Riccati方程的求解，并强调了权重矩阵Q和R的选择对控制性能和控制能量消耗之间的权衡艺术。此外，对时间最优控制和能量约束控制的初步探讨，为读者指明了更深层次的研究方向。 --- 第三部分：面向实际应用的控制系统设计 理论必须应用于实践才能体现价值。本部分将目光投向了控制系统在面对不确定性和复杂性时的应对策略。 7. 鲁棒控制导论：应对不确定性 现实世界的模型总是不完美的，存在参数摄动和未建模动态。本书引入了鲁棒控制的概念，重点讲解了$mathbf{H_{infty}}$控制的基本思想。通过引入奇异值分析和控制器的设计流程，读者可以学会如何设计出在给定不确定性范围内仍能保持良好性能的控制器。这部分内容对高可靠性工业系统的设计至关重要。 8. 非线性控制的基础方法 针对大量存在的非线性系统，本书提供了一套实用的分析和设计工具： 线性化方法：在工作点附近使用线性模型，并讨论其局限性。 反馈线性化（Feedback Linearization）：通过巧妙的坐标变换和状态反馈，将部分非线性系统转化为线性系统进行设计。 滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）：重点阐述了SMC在处理外部扰动和模型不确定性时的强大鲁棒性，并分析了其固有的抖振问题及相应的抑制策略。 9. 观测器与估计技术 在许多实际应用中，完整的状态信息无法直接获取。本书对卡尔曼滤波（Kalman Filtering）进行了详尽的推导和应用实例分析，强调了其在状态估计中的最优性（在最小均方误差意义下）。我们对比了确定性观测器（如Luenberger观测器）与随机最优估计器（卡尔曼滤波）的设计差异，并探讨了扩展卡尔曼滤波（EKF）在处理非线性系统时的基本框架。 --- 第四部分：系统集成与未来趋势 本书最后将视角扩展到控制系统的集成应用和未来发展方向。 10. 离散系统与数字控制 所有现代控制系统最终都将在数字计算机上实现。本书详细讲解了Z变换在离散系统分析中的应用，并系统介绍了Tustin变换等将连续时间控制器转化为数字控制器的关键技术。对采样周期的选择、量化误差的影响以及数字滤波器的设计进行了深入讨论。 11. 预测控制（MPC）的应用前景 模型预测控制（MPC）是当前工业界最热门的高级控制技术之一。本书简要介绍了MPC的基本结构，包括滚动时域优化、约束处理和模型预测的循环过程，展示了它在处理复杂约束条件下的优越性。 总结 本书的编写风格力求严谨而务实，每一个理论推导后都紧跟着实际的工程意义阐述。它不仅是控制工程专业学生深入学习的参考书，也是面向工程实践者，特别是需要设计和调试复杂动态系统的工程师，一份不可或缺的工具书。通过本书的学习，读者将能够熟练地运用现代控制理论的工具箱，设计出高性能、高可靠性的控制系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我手中的使用频率已经高到封面都有些磨损了，它已经成为了我桌面上不可或缺的工具书。与其他偏重于应用实例的书籍不同，它更像是一本关于“设计哲学”的著作。它引导我思考的不是“如何实现某个功能”，而是“为什么用这种方法而不是另一种更有效”。作者在介绍最优控制理论时，对性能指标的设定和代价函数的设计进行了细致入微的剖析，这对于系统建模和性能评估至关重要。我曾尝试用书中介绍的某一特定算法去解决一个高速运动平台的位置跟踪问题，书中给出的步骤清晰明确，几乎可以直接转化为代码框架，这种高效的转化能力，是衡量一本优秀教科书的关键标准。它教会我，好的控制系统设计，源于深刻的数学理解和对物理世界的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价会侧重于它在系统辨识与自适应控制方面的处理。市面上很多书籍对自适应控制的讨论常常流于表面，但第三版在这方面做了显著的增强和完善。作者不仅详细解释了经典的基于模型的自适应律，还引入了对参数估计在不确定性环境下的可靠性分析，这一点对于航空航天、精密制造等高风险领域至关重要。阅读过程中，我发现书中对Lyapunov稳定性理论的运用是贯穿始终的主线，无论是线性还是非线性，稳定性的证明逻辑严谨且富有启发性，让人对系统的“永不失控”建立起真正的信心。这本书的价值在于，它不仅仅是传授知识，更是在构建一种严谨、审慎的工程思维模式，是控制科学领域一本厚重且极具前瞻性的里程碑式著作。

评分☆☆☆☆☆

我最近花了大量时间研读这本巨著，最大的感受是它的深度和广度都达到了一个令人敬畏的水平。它并没有止步于经典理论的复述，而是大胆地将最新的研究成果融入其中，尤其是在鲁棒控制和非线性系统的处理上，提供了非常前沿且实用的视角。阅读过程中，我发现作者对于不同控制策略之间的内在联系有着深刻的洞察力，能够将看似分散的知识点有机地串联起来，形成一个完整的知识体系框架。对于那些在实际项目中遇到瓶颈，需要跳出传统PID思维的工程师来说，这本书无疑提供了突破口。书中的习题设计也十分精妙，不仅检验了对理论的掌握程度，更引导读者去思考控制系统设计的取舍和权衡，那种“在矛盾中寻求最优解”的思维训练，是其他许多教材所缺乏的。读完后，我对“控制”这两个字的理解得到了质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚拿到这本《优控制的理论与方法(第3版)》的时候，它的厚度让我有点望而生畏，但一旦真正沉浸进去，时间仿佛过得飞快。这本书最成功的地方在于它的可读性，即使面对高深的数学工具，作者也擅长用清晰的语言来“翻译”，避免了纯粹公式堆砌带来的枯燥感。我尤其喜欢其中关于智能控制与经典控制结合的部分，它没有盲目追捧新潮，而是务实地探讨了如何利用现代计算能力来优化传统控制器的性能边界。书中对不同方法的局限性分析得非常到位，这对于工程实践者至关重要，因为知道“不能做什么”往往比知道“能做什么”更能避免灾难性的设计错误。这本书的排版和纸张质量也体现了出版社的用心，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这种注重用户体验的细节处理，值得称赞。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是控制理论领域的一股清流，内容编排得极其合理，从基础概念的铺陈到高级算法的深入探讨，逻辑链条清晰得让人叹服。我特别欣赏作者在讲解复杂数学模型时的那种耐心和细致，很多我以前学起来云里高山的概念，经过作者的阐述，仿佛一下子被点亮了。比如关于模型预测控制（MPC）的那几章，理论推导详尽而不失直观性，结合实际工程案例的分析，让读者能真切感受到理论的重量和应用价值。书中的图表绘制得非常专业，辅助理解抽象概念时起到了关键作用。我感觉自己不是在啃一本厚厚的教科书，而是在一位经验丰富的老教授的指导下，进行一场循序渐进的学术探索。对于那些希望打下坚实理论基础，并对现代控制技术有全面了解的工程师或研究生来说，这本书的价值无可替代。它不仅仅是一本参考书，更像是一部可以陪伴你从入门到精通的“武功秘籍”。