复杂系统的模糊变结构控制及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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米阳，韩云昊 著

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• 系统工程
• 应用研究
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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502447625

商品编码：29729265744

包装：平装

出版时间：2008-11-01

基本信息

书名:复杂系统的模糊变结构控制及其应用

：20.00元

售价：13.6元,便宜6.4元,折扣68

作者:米阳,韩云昊

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2008-11-01

ISBN：9787502447625

字数：

页码：170

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.182kg

编辑推荐

内容提要

本书从基本原理与方法、多种控制算法和实际应用等多个方面，阐述了近年来复杂系统模糊变结构控制方面的研究成果。全书共分十章，主要内容包括状态不完全可测时滞系统的研究；不确定系统的模糊滑模控制；不确定时滞系统的模糊滑模控制；基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器等。

目录

作者介绍

文摘

序言

探索系统未知之域：一套新的控制理论视角 在现代科学与工程领域，我们愈发频繁地面对着那些难以精确建模、行为复杂多变、充满不确定性的系统。从错综复杂的生态系统到动荡不安的金融市场，再到大规模的交通网络，这些“复杂系统”的挑战性在于其固有的非线性、时变性、耦合性以及潜在的混沌行为。传统的控制理论，往往依赖于对系统精确的数学模型，在应对这些复杂性时显得力不从心。因此，一套能够有效驾驭不确定性、适应系统变化、并保证系统鲁棒性的新控制理论体系，显得尤为迫切和重要。 本书并非试图提供一套万能的解决方案，也不是宣扬某种单一技术的神奇效果。相反，它致力于打开一扇新的视角，引导读者深入思考，如何从更深层次理解和驾驭复杂系统。我们将目光投向那些能够“容忍”不确定性、并能主动“拥抱”系统变化的技术路径，探讨如何构建出既能应对突发状况，又能保证长期稳定运行的智能控制策略。 系统的多维度刻画：从确定到模糊 理解复杂系统，首先需要突破对系统“精确”的执念。现实世界中的许多现象，其本质就是模糊的、难以量化的。例如，我们无法精确定义“拥挤”到何种程度会引发交通瘫痪，也无法精确量化“市场信心”的涨跌对股价的影响。传统数学工具在描述这些“模棱两可”的信息时，常常显得过于生硬。 本书将引入“模糊集”和“模糊逻辑”的概念，作为一种理解和表达不确定性信息的重要工具。我们将探讨如何将专家的经验知识、直观的判断以及模糊的语言描述，转化为计算机可以理解和处理的数学语言。这并非是对精确性的放弃，而是对现实世界更为贴切的模拟。通过模糊化，我们可以将连续的、难以区分的变量，划分为若干个具有重叠的“模糊集合”，例如将“温度”划分为“冷”、“温”、“热”等，并为每个区间赋予一个隶属度。这种描述方式，能够更灵活地捕捉事物的本质，并在不完全信息的情况下做出合理的推断。 更进一步，我们将深入研究“模糊推理”的机制。如何根据模糊的输入信息，经过一系列模糊规则（例如“如果温度很高，并且湿度很大，那么就需要加大制冷”）的推理，最终得到一个清晰的、可执行的输出控制信号？本书将详细阐述不同类型的模糊推理方法，包括Mamdani型和Takagi-Sugeno型模糊推理，并分析它们各自的特点和适用场景。我们将看到，模糊逻辑并非是一种“近似”的替代品，而是一种能够从不精确信息中提取有价值知识的强大工具。 适应性与鲁棒性：动态调整的控制艺术 复杂系统最大的挑战之一在于其“不确定性”和“时变性”。一个系统在某个时刻的状态，很可能在下一刻发生显著变化，例如一个飞行器在不同高度和速度下的空气动力学特性是不同的，或者一个电网在发生故障后，其各部分的电力传输能力会急剧下降。在这种动态变化的环境下，固定的控制策略往往难以奏效，甚至可能导致系统失稳。 本书将深入探讨“变结构控制”（Variable Structure Control, VSC）的核心思想。变结构控制的核心在于，通过设计一个“切换律”，使得控制器在系统状态进入预设的“滑模面”时，能够快速、强制地将系统状态拉回到滑模面上，并沿着滑模面运动，从而实现对系统状态的精确跟踪和稳定控制。这种“强制”的特性，使得变结构控制在处理外部扰动和系统参数变化时，展现出极强的鲁棒性。即使存在未知的扰动，只要系统还在滑模面上，其行为就能够被精确地预测和控制。 然而，传统的变结构控制也面临一些挑战，例如“抖振”问题，即控制器输出信号的快速切换可能导致系统在滑模面附近震荡，产生高频的控制抖振，这不仅会浪费能量，还可能损坏执行器。因此，本书将重点介绍如何结合模糊逻辑的优势，来解决变结构控制中的这些难题。 融合的智慧：模糊变结构控制的协同效应 本书的核心在于探讨如何将模糊逻辑与变结构控制这两者有机结合，形成一种更强大、更通用的控制理论框架——“模糊变结构控制”。这种融合并非简单的叠加，而是通过协同作用，实现各自优势的最大化。 一方面，模糊逻辑可以用来设计更精细、更智能的“滑模面”。传统的滑模面往往是线性的，而实际的复杂系统往往具有高度的非线性。通过模糊逻辑，我们可以设计出非线性的、自适应的模糊滑模面，使其能够更好地适应复杂的系统动态。例如，可以根据系统的实时状态和外部环境，模糊地确定滑模面的形状，从而实现更优的跟踪性能。 另一方面，模糊逻辑可以用来改善变结构控制的“抖振”问题。传统的变结构控制采用的是“硬切换”，即控制信号在两个或多个离散值之间快速切换。而模糊逻辑可以通过引入“模糊区间”和“模糊推理”，实现控制信号的“软切换”。例如，在滑模面附近，可以根据与滑模面的距离，模糊地生成一个平滑的控制信号，从而显著减小抖振，提高控制的平稳性。 此外，模糊逻辑还可以用于在线调整变结构控制器的参数。在复杂系统运行过程中，其参数可能会发生缓慢的变化，或者存在未建模的动态。模糊逻辑可以根据系统运行的实时反馈信息，模糊地判断系统参数的变化趋势，并自适应地调整变结构控制器的增益或其他关键参数，从而确保系统在长期运行中依然保持良好的控制性能。 应用的广度：从理论到实践的桥梁 理论的价值在于其应用。本书的最后一个重要部分，将聚焦于模糊变结构控制在各个领域的实际应用。我们将通过具体的案例分析，展示这种新型控制理论如何为解决现实世界的复杂问题提供新的思路和方法。 智能交通系统： 探讨如何利用模糊变结构控制来优化交通信号灯的时序，缓解城市交通拥堵，提高道路通行效率。例如，可以根据实时车流量、排队长度等模糊信息，动态调整绿灯时长，并利用变结构控制的鲁棒性来应对突发的交通事件。 机器人与自动化： 研究如何设计出更灵活、更具适应性的机器人运动控制器。例如，在复杂的工业环境中，机器人需要应对未知的障碍物、不平整的地面以及被操作对象的动态变化。模糊变结构控制可以帮助机器人实时调整其运动轨迹和执行力度，保证操作的平稳和精确。 新能源与电力系统： 探讨如何利用模糊变结构控制来提高可再生能源（如风能、太阳能）的并网稳定性，以及应对电力系统中的故障。例如，风力发电机的叶片角度和输出功率会随着风速和风向的变化而剧烈波动，模糊变结构控制可以帮助实现平滑的功率输出，减少对电网的冲击。 金融市场与经济预测： 尽管金融市场的随机性和复杂性极高，本书将探讨如何从模糊变结构控制的视角，去理解和尝试建模某些市场行为。例如，利用模糊逻辑来捕捉投资者的情绪变化，并尝试构建一种对市场波动具有一定鲁棒性的交易策略。 通过这些案例，读者将能够深刻理解模糊变结构控制的实际价值，并激发更多创新应用的灵感。本书旨在成为一本兼具理论深度和实践指导意义的参考书，为从事复杂系统研究、控制工程、自动化等领域的科研人员、工程师以及相关专业的学生提供宝贵的知识财富。它所倡导的，是一种在不确定性中寻找确定性，在复杂性中发现规律，并在动态变化中实现稳定与最优的控制哲学。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这是一本能让人对控制工程产生敬畏之心的书。它的文字叙述风格偏向于严谨的学术论述，结构紧凑，逻辑链条清晰可见。与市场上充斥的那些浮于表面的应用指南不同，本书深入挖掘了控制律背后的数学机理和物理意义。特别是关于如何通过调整模糊隶属函数或界限参数，来精确地平衡系统的响应速度与稳态误差的讨论，展示了作者深厚的工程直觉。对于那些致力于在高端制造、航空航天或复杂能源管理领域中寻求突破的研究人员和工程师来说，这本书提供的不仅仅是现成的公式，更是一种面对未知问题的思维框架。它教会我们如何化解系统的不确定性，如何设计出在最坏情况下依然能保证性能的智能体。这是一部真正能提升专业能力、拓宽研究视野的重量级著作。

评分☆☆☆☆☆

这部作品最让我感到震撼的是它对“复杂性”的层次化解析。我们都知道，现实世界充满了不确定性、不确定性和非线性，但如何系统性地捕捉并控制这种复杂性，才是控制科学的终极命题。作者没有试图用一个简单的模型去拟合整个世界，而是构建了一个多层级的决策和响应机制。书中对多智能体系统在面临传感器故障或通信延迟时的控制策略分析，尤为精彩。它将变结构思想延伸到了分布式控制的网络中，使得控制信号的生成不再是孤立的，而是融入了对邻居状态的判断与适应。这种全局视野和局部执行的结合，为构建下一代自主运行的复杂网络系统提供了坚实的理论基础。阅读过程中，我一直在思考如何将这些方法应用于我当前正在研究的无人机编队任务中，书中提供的那些关于切换条件和进入区域的精确界定，无疑为我的仿真验证工作指明了方向。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的出版，无疑为控制理论领域投下了一枚重磅炸弹，它巧妙地将复杂系统的内在不确定性与控制策略的鲁棒性需求进行了深度融合。阅读过程中，我深感作者在构建理论框架时的严谨与精妙。书中的数学推导层层递进，对于那些热衷于从基础原理上理解控制系统的读者来说，无疑是一场盛宴。尤其是在处理非线性系统时，那种“在不确定中寻求确定”的哲学思想贯穿始终。书中对传统PID控制的局限性进行了深刻剖析，进而引出了变结构控制（VSC）作为一种强有力工具的必要性。作者并未停留在纯粹的理论构建，而是通过一系列精心设计的案例，展示了这些高级控制思想如何在实际工程问题中生根发芽，解决那些以往看似棘手的难题。比如，在处理高维、强耦合的动态系统时，那种“大刀阔斧”的切换策略，虽然看似简单粗暴，实则蕴含着对系统稳定性的极致追求。这种将抽象数学工具转化为具体工程解决方案的能力，是本书最值得称道之处。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，首先映入眼帘的是其极具前瞻性的视角，它似乎在预言未来几十年控制工程的发展方向。我个人对其中关于“模糊集”与“滑模面设计”相结合的部分印象尤为深刻。这不仅仅是两种成熟理论的简单叠加，而是一种智慧的融合——用模糊逻辑来处理那些难以精确建模的、定性的系统知识，然后利用滑模控制的快速收敛特性来确保性能。这种“刚柔并济”的处理方式，极大地拓宽了传统变结构控制的应用边界。我注意到，作者在讨论模糊规则库的建立时，花了大量的篇幅来探讨专家经验如何转化为可计算的数学语言，这对于实际工程应用人员来说，是至关重要的桥梁。相较于那些只关注理论证明的学术专著，本书的实用价值更高，它提供的不仅仅是“是什么”，更是“怎么做”的详尽指南。那种在复杂工况下，系统依然能保持令人放心的轨迹跟踪能力，充分体现了作者对鲁棒性设计登峰造极的掌控力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，更像是一次对控制科学前沿的“极限挑战”。它的难度并非拒人于千里之外，而是要求读者必须具备扎实的控制理论基础，特别是对时滞系统、时变系统动力学的深刻理解。初读时，某些章节的推导确实令人感到压力山大，那些关于李雅普诺夫函数的构造和切换函数的选择，需要反复揣摩才能领会其精髓。然而，一旦攻克了这些技术难点，随之而来的成就感是无与伦比的。作者对“抖振”问题的探讨，体现了其对工程实际的关怀，没有回避变结构控制中固有的缺陷，而是提出了创新的脉冲调制或带宽限制策略来缓解这一现象。这种坦诚和对细节的关注，使得这本书的学术价值和工程参考价值都得到了极大的提升。它不是一本轻松的入门读物，而是一部值得反复研读的“武功秘籍”，每次重温都会有新的感悟。