優控製的理論與方法(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳滄浦夏園清楊毅 著

圖書標籤:

• 控製理論
• 最優控製
• 係統工程
• 自動化
• 數學模型
• 算法
• 優化
• 控製係統
• 工程應用
• 第3版

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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118088021

商品編碼：29691699525

包裝：平裝

齣版時間：2013-09-01

基本信息

書名:優控製的理論與方法(第3版)

定價：59.00元

售價：40.1元,便宜18.9元,摺扣67

作者:吳滄浦夏園清楊毅

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2013-09-01

ISBN：9787118088021

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頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

　　吳滄浦等編的《**控製的理論與方法》係統地介紹瞭**控製的理論基礎、**控製的計算方法和**控製的應用。章緒論，第2章靜態**控製，第3章用變分法解**控製、第4章極小值原理及其應用，第5章綫性二次性型指標的**控製，第6章動態規劃，第7章**控製的計算方法，第8章*係統的**控製，第9章奇異**控製，0章對策論與極大極小控製，1章魯棒與**控製，2章用MATLAB解**控製問題及應用實例。

內容提要

《*控製的理論與方法》讀者對象：“控製科學與工程”學科的博士和碩士學位研究生以及相關專業科技人員。

目錄

章 問題的提法與數學模型
§1．1 離散時間係統的優控製問題
§1．2 數學規劃模型
§1．3 連續時間係統的優控製問題
§1．4 泛函極值模型
第二章 數學規劃基本理論
§2．1 無約束極值及等式約束極值理論
§2．2 庫恩一塔剋(Kuhn—Tucker)理論
§2．3 拉格朗日對偶性與鞍點優性
§2．4 算法的基本性質
第三章 大值原理基本理論
§3．1 連續時間係統大值原理的若乾形式
§3．2 大值原理的證明
§3．3 大值原理的證明(泛函分析方法)
§3．4 登月艇的軟著陸推力控製問題
§3．5 離散時間係統的大值原理
第四章 動態規劃基本理論
§4．1 離散時間係統的動態規劃理論
§4．2 具有二次型指標函數的綫性係統優控製問題(離散時間係統)
§4．3 連續時間係統的動態規劃理論
§4．4 速控製與二次型指標綫性係統優控製問題(連續時間係統)
§4．5 動態規劃常規算法
§4．6 動態規劃與大值原理的關係
第五章 離散時間係統優控製問題的數值方法
§5．1 無約束算法，速下降法與牛頓法
§5．2 無約束算法，共軛梯度法與擬牛頓法
§5．3 有約束算法
§5．4 離散時間係統動態規劃的特殊算法
§5．5 離散時間係統的微分動態規劃
第六章 連續時間係統優控製問題的數值方法
§6．1 函數空間中梯度的求法
§6．2 函數空間中的速下降法與共軛梯度法
§6．3 函數空間中的牛頓法
§6．4 連續時間係統的微分動態規劃
第七章 離散時間係統的隨機優控製
§7．1 問題的提法
§7．2 離散時間係統的隨機動態規劃
§7．3 狀態信息不完整的隨機控製問題
§7．4 次優控製技術
第八章 連續時間係統的隨機優控製
§8．1 連續隨機過程與隨機微分方程
§8．2 馬爾可夫擴散過程
§8．3 卡爾曼一布西濾波器
§8．4 受控馬爾可夫過程的動態規劃理論
§8．5 連續時間的綫性二次隨機優控製
§8．6 信息不完整的情況
第九章 優控製中的神經網絡技術
§9．1 神經網絡的基本概念和組成
§9．2 神經網絡模型
§9．3 解凸二階規劃的神經網絡
§9．4 解一般非綫性規劃的神經網絡
§9．5 解值形式(L1範數)的目標函數的非綫性規劃的神經網絡
§9．6 解小大問題的神經網絡
§9．7 解具有綫性約束的非綫性規劃的神經網絡
§9．8 解離散時間優控製問題的神經網絡
§9．9 解離散時間動態規劃的神經網絡
第十章 基於粒子群算法和遺傳算法的多目標優化
§10．1 多目標優化的基本原理
§10．2 進化算法的基本概念
§10．3 多目標進化算法
§10．4 基於遺傳算法的多目標優化方法
§10．5 基於粒子群優化算法的多目標優化方法
§10．6 基於MATLAB的仿真與分析
第十一章 基於模擬退火算法和人工免疫算法的多目標優化
§11．1 基於模擬退火算法的多目標優化
§11．2 基於人工免疫算法的多目標優化
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

圖書簡介：《現代控製係統設計與實現》 聚焦前沿，深度剖析復雜係統控製的理論與實踐 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且與時俱進的現代控製係統設計與實現框架。在當今工程領域，從航空航天、精密製造到智能機器人乃至生命科學，對復雜係統的精確、穩定與高效控製需求達到瞭前所未有的高度。本書正是在這樣的背景下，係統性地梳理瞭經典控製理論的精髓，並重點闡述瞭現代控製理論（特彆是狀態空間方法）在解決高維、多變量、強耦閤係統問題中的強大能力，同時緊密結閤最新的控製工程實踐和新興技術。 本書內容覆蓋麵廣，邏輯嚴謹，力求在理論深度與工程可操作性之間找到完美的平衡點。我們不滿足於對既有理論的重復介紹，而是著重於展現如何利用這些理論工具來分析、建模和解決現實世界中遇到的復雜控製難題。 --- 第一部分：控製係統基礎與經典理論的深化 本部分首先為讀者奠定堅實的數學和係統基礎，並對經典控製理論進行瞭一次有深度的迴顧和提升。 1. 係統建模的藝術：從物理到數學 控製係統的核心在於準確的數學模型。本書開篇即強調瞭係統辨識和建模的重要性。我們不僅討論瞭綫性時不變（LTI）係統的頻域和時域建模方法（如傳遞函數和零極點分析），更深入探討瞭非綫性係統的建模挑戰，包括泰勒級數展開、狀態相關法以及如何利用物理定律（如歐拉-拉格朗日方程）直接構建高階動態模型。重點案例分析將涵蓋機電耦閤係統和熱力學係統的建模過程，突齣如何將復雜的物理現象抽象為可用於控製設計的數學結構。 2. 時域分析與性能指標的量化 係統響應的分析是控製設計的基礎。本書詳細闡述瞭暫態響應指標（如超調、建立時間）的精確計算及其對係統極點位置的依賴關係。在穩態分析方麵，不僅涵蓋瞭對單位階躍、斜坡輸入的傳統分析，還引入瞭更廣義的擾動抑製指標，如$H_2$範數在隨機過程控製中的應用，幫助讀者理解如何量化係統對外部乾擾和模型不確定性的抵抗能力。 3. 頻率響應分析的精進 波德圖、奈奎斯特圖是經典控製的標誌性工具。本書在迴顧這些工具的基礎上，側重於如何利用它們進行魯棒性分析。我們深入探討瞭增益裕度和相位裕度的物理意義，並引入瞭閉環係統的根軌跡分析在參數優化中的高級應用，例如如何通過調整PID控製器參數，在保證係統穩定性的同時，優化其瞬態性能麯綫。 --- 第二部分：現代控製理論的核心——狀態空間方法 狀態空間錶示法是現代控製理論的基石，它剋服瞭經典方法的局限性，能夠有效處理多輸入多輸齣（MIMO）係統。本部分是本書的核心。 4. 狀態空間錶示與係統變換 本書詳細介紹瞭係統的狀態空間方程的構建，包括直接構建法和基於物理方程的轉化。我們強調瞭可控性和可觀測性的概念，並闡釋瞭它們在設計控製器和觀測器時的決定性作用。此外，對相似變換（Similarity Transformations）的深入討論，幫助讀者理解如何將係統變換到標準形（如約當標準形、控製規範形、觀測規範形），以便於後續的控製器設計。 5. 極點配置與狀態反饋設計 極點配置是現代控製設計的核心技術之一。本書詳細講解瞭Ackermann公式等設計方法，並闡述瞭極點配置的物理限製——即必須是完全可控係統。在設計過程中，本書特彆強調瞭輸齣反饋與狀態反饋的權衡，以及如何通過引入觀測器（如Luenberger觀測器）來估計不可測量的狀態，從而實現基於全狀態反饋的控製。 6. 係統的最優控製理論 最優控製是現代控製理論的巔峰之一。本書引入瞭變分法的基礎，並重點闡述瞭綫性二次型調節器（LQR）的設計。LQR的設計過程被清晰地分解為狀態反饋設計和Riccati方程的求解，並強調瞭權重矩陣Q和R的選擇對控製性能和控製能量消耗之間的權衡藝術。此外，對時間最優控製和能量約束控製的初步探討，為讀者指明瞭更深層次的研究方嚮。 --- 第三部分：麵嚮實際應用的控製係統設計 理論必須應用於實踐纔能體現價值。本部分將目光投嚮瞭控製係統在麵對不確定性和復雜性時的應對策略。 7. 魯棒控製導論：應對不確定性 現實世界的模型總是不完美的，存在參數攝動和未建模動態。本書引入瞭魯棒控製的概念，重點講解瞭$mathbf{H_{infty}}$控製的基本思想。通過引入奇異值分析和控製器的設計流程，讀者可以學會如何設計齣在給定不確定性範圍內仍能保持良好性能的控製器。這部分內容對高可靠性工業係統的設計至關重要。 8. 非綫性控製的基礎方法 針對大量存在的非綫性係統，本書提供瞭一套實用的分析和設計工具： 綫性化方法：在工作點附近使用綫性模型，並討論其局限性。 反饋綫性化（Feedback Linearization）：通過巧妙的坐標變換和狀態反饋，將部分非綫性係統轉化為綫性係統進行設計。 滑模控製（Sliding Mode Control, SMC）：重點闡述瞭SMC在處理外部擾動和模型不確定性時的強大魯棒性，並分析瞭其固有的抖振問題及相應的抑製策略。 9. 觀測器與估計技術 在許多實際應用中，完整的狀態信息無法直接獲取。本書對卡爾曼濾波（Kalman Filtering）進行瞭詳盡的推導和應用實例分析，強調瞭其在狀態估計中的最優性（在最小均方誤差意義下）。我們對比瞭確定性觀測器（如Luenberger觀測器）與隨機最優估計器（卡爾曼濾波）的設計差異，並探討瞭擴展卡爾曼濾波（EKF）在處理非綫性係統時的基本框架。 --- 第四部分：係統集成與未來趨勢 本書最後將視角擴展到控製係統的集成應用和未來發展方嚮。 10. 離散係統與數字控製 所有現代控製係統最終都將在數字計算機上實現。本書詳細講解瞭Z變換在離散係統分析中的應用，並係統介紹瞭Tustin變換等將連續時間控製器轉化為數字控製器的關鍵技術。對采樣周期的選擇、量化誤差的影響以及數字濾波器的設計進行瞭深入討論。 11. 預測控製（MPC）的應用前景 模型預測控製（MPC）是當前工業界最熱門的高級控製技術之一。本書簡要介紹瞭MPC的基本結構，包括滾動時域優化、約束處理和模型預測的循環過程，展示瞭它在處理復雜約束條件下的優越性。 總結 本書的編寫風格力求嚴謹而務實，每一個理論推導後都緊跟著實際的工程意義闡述。它不僅是控製工程專業學生深入學習的參考書，也是麵嚮工程實踐者，特彆是需要設計和調試復雜動態係統的工程師，一份不可或缺的工具書。通過本書的學習，讀者將能夠熟練地運用現代控製理論的工具箱，設計齣高性能、高可靠性的控製係統。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價會側重於它在係統辨識與自適應控製方麵的處理。市麵上很多書籍對自適應控製的討論常常流於錶麵，但第三版在這方麵做瞭顯著的增強和完善。作者不僅詳細解釋瞭經典的基於模型的自適應律，還引入瞭對參數估計在不確定性環境下的可靠性分析，這一點對於航空航天、精密製造等高風險領域至關重要。閱讀過程中，我發現書中對Lyapunov穩定性理論的運用是貫穿始終的主綫，無論是綫性還是非綫性，穩定性的證明邏輯嚴謹且富有啓發性，讓人對係統的“永不失控”建立起真正的信心。這本書的價值在於，它不僅僅是傳授知識，更是在構建一種嚴謹、審慎的工程思維模式，是控製科學領域一本厚重且極具前瞻性的裏程碑式著作。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是控製理論領域的一股清流，內容編排得極其閤理，從基礎概念的鋪陳到高級算法的深入探討，邏輯鏈條清晰得讓人嘆服。我特彆欣賞作者在講解復雜數學模型時的那種耐心和細緻，很多我以前學起來雲裏高山的概念，經過作者的闡述，仿佛一下子被點亮瞭。比如關於模型預測控製（MPC）的那幾章，理論推導詳盡而不失直觀性，結閤實際工程案例的分析，讓讀者能真切感受到理論的重量和應用價值。書中的圖錶繪製得非常專業，輔助理解抽象概念時起到瞭關鍵作用。我感覺自己不是在啃一本厚厚的教科書，而是在一位經驗豐富的老教授的指導下，進行一場循序漸進的學術探索。對於那些希望打下堅實理論基礎，並對現代控製技術有全麵瞭解的工程師或研究生來說，這本書的價值無可替代。它不僅僅是一本參考書，更像是一部可以陪伴你從入門到精通的“武功秘籍”。

評分☆☆☆☆☆

我最近花瞭大量時間研讀這本巨著，最大的感受是它的深度和廣度都達到瞭一個令人敬畏的水平。它並沒有止步於經典理論的復述，而是大膽地將最新的研究成果融入其中，尤其是在魯棒控製和非綫性係統的處理上，提供瞭非常前沿且實用的視角。閱讀過程中，我發現作者對於不同控製策略之間的內在聯係有著深刻的洞察力，能夠將看似分散的知識點有機地串聯起來，形成一個完整的知識體係框架。對於那些在實際項目中遇到瓶頸，需要跳齣傳統PID思維的工程師來說，這本書無疑提供瞭突破口。書中的習題設計也十分精妙，不僅檢驗瞭對理論的掌握程度，更引導讀者去思考控製係統設計的取捨和權衡，那種“在矛盾中尋求最優解”的思維訓練，是其他許多教材所缺乏的。讀完後，我對“控製”這兩個字的理解得到瞭質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我手中的使用頻率已經高到封麵都有些磨損瞭，它已經成為瞭我桌麵上不可或缺的工具書。與其他偏重於應用實例的書籍不同，它更像是一本關於“設計哲學”的著作。它引導我思考的不是“如何實現某個功能”，而是“為什麼用這種方法而不是另一種更有效”。作者在介紹最優控製理論時，對性能指標的設定和代價函數的設計進行瞭細緻入微的剖析，這對於係統建模和性能評估至關重要。我曾嘗試用書中介紹的某一特定算法去解決一個高速運動平颱的位置跟蹤問題，書中給齣的步驟清晰明確，幾乎可以直接轉化為代碼框架，這種高效的轉化能力，是衡量一本優秀教科書的關鍵標準。它教會我，好的控製係統設計，源於深刻的數學理解和對物理世界的敬畏。

評分☆☆☆☆☆

說實話，剛拿到這本《優控製的理論與方法(第3版)》的時候，它的厚度讓我有點望而生畏，但一旦真正沉浸進去，時間仿佛過得飛快。這本書最成功的地方在於它的可讀性，即使麵對高深的數學工具，作者也擅長用清晰的語言來“翻譯”，避免瞭純粹公式堆砌帶來的枯燥感。我尤其喜歡其中關於智能控製與經典控製結閤的部分，它沒有盲目追捧新潮，而是務實地探討瞭如何利用現代計算能力來優化傳統控製器的性能邊界。書中對不同方法的局限性分析得非常到位，這對於工程實踐者至關重要，因為知道“不能做什麼”往往比知道“能做什麼”更能避免災難性的設計錯誤。這本書的排版和紙張質量也體現瞭齣版社的用心，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞，這種注重用戶體驗的細節處理，值得稱贊。