复杂非线性系统的模糊控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王迎春，杨珺，杨东升 著

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• 模糊控制
• 非线性系统
• 复杂系统
• 控制理论
• 自适应控制
• 智能控制
• 优化算法
• 建模与分析
• 系统工程
• 工程应用

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030257611

商品编码：29692316385

包装：平装

出版时间：2009-10-01

基本信息

书名:复杂非线性系统的模糊控制

定价：40.00元

售价：27.2元,便宜12.8元,折扣68

作者:王迎春,杨珺,杨东升

出版社：科学出版社

出版日期：2009-10-01

ISBN：9787030257611

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

本书从模糊控制的角度出发，采用模糊方法进行复杂非线性系统的分析和综合问题的研究。主要基于模糊模型，采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)等技术，对复杂非线性系统的模糊网络控制、混沌同步控制和模糊*控制等控制问题进行了研究，给出了一些新的研究成果。本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、测控技术以及自动控制等相关专业高年级本科生、研究生教材，同时也可供相关学科和工程技术人员作为参考书使用。

内容提要

本书系统地研究了复杂非线性系统的模糊控制理论和相关的应用问题。全书共分为9章。章介绍了复杂非线性系统的模糊控制的发展状况，并分别分析了网络环境下的非线性系统的模糊控制问题、带有混沌行为的非线性系统的模糊同步控制和带有*扰动的非线性(时滞)系统的控制问题；第2～4章详尽地研究了基于模糊模型的复杂非线性系统的网络控制问题：第5～6章分别研究了带有混沌行为的两个不同结构非线性系统的同步控制问题和带有时滞的非线性系统的模糊同步控制问题；第7～9章研究了基于模糊模型的未知*非线性系统控制问题和含有时滞*模糊系统的时滞依赖保成本控制问题。
本书可作为高等学校自动化、电气工程及其自动化、测控技术以及自动控制等相关专业高年级本科生、研究生教材，同时也可供相关学科和工程技术人员作为参考书使用。

目录

作者介绍

文摘

序言

复杂非线性系统的模糊控制：探索智能决策的奥秘 在现代科技飞速发展的浪潮中，越来越多的系统展现出其内在的复杂性和非线性特征。从飞机姿态控制到机器人运动规划，从化工过程的精确调控到经济模型的预测分析，复杂非线性系统已渗透到我们生活的方方面面。然而，这些系统的内在动力学往往难以用简洁的数学模型精确描述，传统控制理论在面对高度不确定、参数时变甚至时滞的复杂环境时，常常显得力不从心。这正是模糊控制技术应运而生的重要背景。 本书《复杂非线性系统的模糊控制》并非一本简单介绍模糊逻辑基本原理的教科书，它旨在深入探讨如何利用模糊控制的思想和方法，去理解、设计和实现对那些棘手、难以驾驭的复杂非线性系统的有效控制。本书的核心目标是揭示模糊控制作为一种“软计算”方法，如何在信息不完全、模型不精确的情况下，依然能够提供鲁棒、高效且具有一定智能性的解决方案。 什么是复杂非线性系统？ 在展开模糊控制的具体应用之前，我们有必要清晰地认识“复杂非线性系统”的内涵。这类系统通常具备以下一个或多个特征： 非线性： 系统输出与输入之间的关系不是简单的线性叠加，而是包含指数、三角函数、乘积等非线性项。这意味着系统的响应不是成比例的，放大输入信号可能导致输出急剧变化，甚至不稳定。 多变量耦合： 系统中存在多个输入和输出，并且这些变量之间相互关联，一个变量的变化会影响到其他变量的状态，使得系统具有高度的耦合性。 时变性： 系统的参数或动态特性会随着时间而改变，例如飞行器在不同高度和速度下的空气动力学参数不同，工业生产中的催化剂会老化。 不确定性： 系统模型中存在未知的干扰、传感器噪声、执行器误差，或者由于对系统机理的理解不足而引入的模型误差。 滞后性： 系统的输出响应相对于输入信号存在延迟，这种延迟可能是固定的，也可能是随时间和工况变化的。 奇异性或不连续性： 系统在某些工作点或状态下可能出现行为的突变，例如摩擦力引起的开关现象，或者由逻辑判断引起的切换。 全局稳定性难以保证： 对于许多非线性系统，即使在局部存在稳定工作点，也难以保证在任意初始条件下都能达到期望状态，甚至可能出现混沌等复杂行为。 这些特征使得基于传统线性化模型和精确数学模型的控制方法在实际应用中面临巨大挑战。例如，对一个高精度飞行器的控制，由于其气动特性在不同飞行状态下差异巨大，线性化模型只能在局部有效，一旦离开工作点，控制性能将急剧下降，甚至导致失控。同样，对于复杂的化学反应过程，温度、压力、浓度等因素的相互影响以及反应速率的非线性变化，使得基于化学动力学方程设计的PID控制器往往无法达到最佳效果。 模糊控制的魅力何在？ 面对这些挑战，模糊控制提供了一种截然不同的思考方式。它借鉴了人类的模糊思维和经验判断，试图在不精确的信息中做出智能决策。其核心思想在于： 1. 模糊化（Fuzzification）： 将精确的输入数值，如温度、速度、误差等，转化为模糊语言变量，例如“温度很高”、“速度较快”、“误差为零”。这个过程通过隶属度函数来完成，它描述了一个精确数值属于某个模糊集合的程度。 2. 模糊推理（Fuzzy Inference）： 基于预设的模糊规则库（例如“如果温度很高且压力正常，则降低加热功率”），对模糊化的输入进行逻辑推理，得到模糊输出。这些规则通常来源于专家的知识、工程经验或对系统行为的观察。 3. 解模糊（Defuzzification）： 将模糊推理得到的模糊输出，转化为精确的控制量，例如实际的加热功率值、电机转速指令等，以便于控制器执行。 这种“先模糊后精确”的策略，使得模糊控制在处理复杂非线性系统时，展现出独特的优势： 无需精确模型： 模糊控制不要求对被控对象有精确的数学模型。它更多地依赖于专家的知识和对系统行为的理解，通过构建模糊规则来描述系统的控制策略。这对于那些模型难以建立或模型参数难以确定的系统尤为重要。 鲁棒性强： 由于其模糊化的处理方式，模糊控制器对输入信号的微小变化或系统参数的轻微波动具有较好的容忍度，能够保持相对稳定的控制性能。 易于理解和实现： 模糊规则的表述方式与人类的语言和思维模式相似，使得控制器设计者和操作人员更容易理解和接受。同时，其结构相对简单，便于编程实现。 处理非线性特征： 模糊规则可以自然地描述非线性关系，例如“当误差很大时，强力调整；当误差很小时，微调”。通过巧妙设计模糊规则，可以有效地逼近复杂的非线性动态。 适应性： 虽然经典模糊控制是固定规则的，但可以通过在线调整隶属度函数或规则库，实现一定程度的自适应能力，从而应对参数变化和外部干扰。 本书将探讨什么？ 《复杂非线性系统的模糊控制》一书将围绕上述核心思想，深入剖析模糊控制在复杂非线性系统中的应用。本书并非仅仅停留在理论层面，而是强调理论与实践的结合，力求为读者提供一个清晰的认知框架和实用的技术指南。 具体而言，本书将重点关注以下几个方面： 模糊逻辑基础与模糊推理机制的深化理解： 从最基本的模糊集合、隶属度函数概念出发，逐步深入到各种模糊推理方法，如Mamdani型推理、Sugeno型推理等，并分析它们在不同场景下的适用性。本书将解释如何根据系统的特点选择合适的模糊化和解模糊方法，以及如何构建有效的隶属度函数和规则库。 复杂非线性系统模型的理解与模糊化表达： 尽管不需要精确模型，但对被控对象的行为模式的定性或半定量理解是至关重要的。本书将探讨如何从系统行为描述、专家经验或仿真数据中提取有用的信息，并将其转化为模糊控制器的输入和输出。我们将讨论如何识别系统中的关键影响因素，并设计相应的模糊变量。 模糊控制器的设计方法与策略： 书中将详细介绍几种主要的模糊控制器设计策略，包括基于经验的模糊控制器设计、基于模型的模糊控制器设计（即使模型不精确，也可以利用其部分信息），以及近年来发展起来的自适应模糊控制、模糊滑模控制等。我们将分析不同设计方法在处理系统非线性、不确定性、时变性等方面的优劣。 模糊控制器的性能分析与稳定性理论： 对于任何控制系统，性能的评估和稳定性的保证都是核心问题。本书将介绍如何利用模糊逻辑分析工具，对模糊控制器的鲁棒性、收敛性等进行分析。在一些情况下，我们还将引入稳定性分析的数学工具，探讨如何证明模糊控制系统的稳定性，特别是在非线性情况下。 模糊控制在典型复杂非线性系统中的应用案例： 本书将选取一系列具有代表性的复杂非线性系统作为应用案例，例如： 飞行器姿态与轨迹控制： 探讨如何利用模糊控制处理高空高速飞行器气动特性的剧烈变化，以及外部扰动的影响。 机器人动力学控制： 分析如何利用模糊控制实现多自由度机器人的精确轨迹跟踪和末端执行器控制，应对其复杂的非线性动力学模型和环境不确定性。 化工过程控制： 演示如何利用模糊控制对具有强耦合、非线性和时滞的化工反应过程进行优化调控，提高产品收率和质量。 电力系统稳定性控制： 探讨模糊控制在应对电力系统动态变化和突发故障时的作用，提高电网的鲁棒性。 交通流量与智能交通系统： 分析模糊控制在交通信号优化、车辆路径规划等方面的应用，提高交通效率。 生物医学工程中的应用： 例如，模拟人体的某些生理过程，或实现对医疗设备的精确控制。 通过这些具体的案例分析，读者将能够更直观地理解模糊控制的原理和方法，并学会如何将其应用于实际工程问题中。 高级模糊控制技术与前沿发展： 除了经典模糊控制，本书还将触及一些更高级的模糊控制技术，如： 自适应模糊控制： 当系统参数变化较大或未知时，如何通过在线调整模糊规则或隶属度函数来适应系统变化。 模糊神经网络（FNN）： 将模糊逻辑与神经网络相结合，实现学习能力和模糊推理能力的融合，以更强大的方式处理复杂问题。 模糊滑模控制： 结合滑模控制的鲁棒性和模糊控制的灵活性，设计出对参数不确定性和外部扰动都具有高鲁棒性的控制器。 模糊模型预测控制（FMPC）： 将模糊模型与模型预测控制相结合，在预测模型不精确的情况下，依然能够实现滚动优化控制。 本书的编写团队拥有丰富的理论研究和工程实践经验，力求以清晰的逻辑、严谨的论述和丰富的实例，为广大从事自动化、控制工程、人工智能、以及相关领域的研究人员、工程师和学生，提供一份宝贵的参考资料。 掌握复杂非线性系统的模糊控制技术，意味着我们能够以一种更灵活、更智能的方式，去驾驭那些曾经被视为难以逾越的工程难题。这本书将是您探索智能决策，实现精准控制的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我认为不仅在于其对现有控制理论的系统性梳理，更在于它对未来研究方向的一种隐性引导。在最后的章节，作者没有急于总结，而是将笔锋转向了“智能融合”和“不确定性下的最优决策”等更宏大的议题，这部分内容虽然篇幅不长，但其前瞻性极强。它不再纠结于某个特定算法的优劣，而是探讨了如何构建一个能够自我学习和适应未来未知扰动的控制框架。这种从“解决已知问题”到“构建适应未来”的思维转变，极大地拓宽了我的视野，让我认识到，控制科学的边界远比我原先想象的要广阔得多。读完这本书，我不仅获得了解决特定问题的工具集，更重要的是，获得了一种看待复杂系统挑战的新视角和研究的内生驱动力。

评分☆☆☆☆☆

翻开目录的那一刻，我立刻被章节的编排逻辑所吸引。作者显然是花费了大量心思在知识的递进和逻辑的衔接上，不是简单地堆砌概念。它从基础的系统辨识理论开始，循序渐进地引入了非线性现象的数学刻画，这为后续的控制策略设计打下了坚实的基础。最妙的是，它没有急于跳入高深的控制算法，而是用相当大的篇幅去探讨了“模糊集”在处理不确定性和人类经验知识方面的独特优势，将理论的抽象性与工程的直观性完美地结合起来。这种由浅入深、层层递进的结构，使得我这个对该领域并非初学者，但对特定子模块还存在模糊认识的读者，也能迅速找到知识的锚点，建立起清晰的知识框架。更令人称赞的是，某些关键章节的标题设置极具引导性，比如“从经验法则到自适应结构的跃迁”，寥寥数字便概括了该部分的核心思想，这种精炼的概括能力，体现了作者深厚的学术功底和卓越的表达能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那深邃的蓝色封皮，配上银色的烫金字体，透露出一种严谨而又不失现代感的学术气息。光是拿到手里摩挲着那微微泛着磨砂质感的封面，就仿佛已经提前进入了那个充满数学模型和复杂逻辑的知识殿堂。内页的纸张选择也非常考究，米白色的纸张减少了阅读时的视觉疲劳，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到过于酸涩。印刷的清晰度无可挑剔，即便是那些密密麻麻的希腊字母和矩阵公式，也展现出了锐利的边缘，这对于需要反复推敲公式细节的读者来说，无疑是一个巨大的福音。封面设计上那个抽象的、环环相扣的图案，似乎在暗示着书中对系统内在复杂性的深入剖析和互联互通的解决思路。整体来看，这本书在物理形态上就成功地建立了一种高质量的阅读预期，让人从触觉和视觉上都对接下来的阅读内容充满了期待，它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，体现了出版方对学术严谨性的尊重。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，作者在案例分析和实例论证上的处理方式，达到了教科书级别的典范。很多控制理论的书籍往往在理论推导后戛然而止，留给读者巨大的实践鸿沟，但这本书则不同，它似乎预料到了读者在实际应用中可能遇到的陷阱。在阐述了某种先进控制算法之后，紧接着就会提供一个基于经典工程问题（比如机械臂的柔顺控制或化工过程的温度调节）的仿真验证。这些仿真案例不仅展示了算法的有效性，更重要的是，它详细剖析了参数调整对系统稳定性和性能的影响曲线，甚至讨论了传感器噪声和执行器延迟等实际工程约束下的鲁棒性表现。这种“理论-仿真-分析”三位一体的讲解模式，极大地增强了知识的可操作性，让那些原本只停留在纸面上的复杂数学公式，真正活了起来，转化为了可操作、可验证的工程解决方案。

评分☆☆☆☆☆

作者的写作风格是那种典型的、内敛而又充满激情的学者风格。他很少使用华丽的辞藻来粉饰晦涩的数学概念，而是力求用最精准、最简洁的语言去描述物理现实和数学关系。这种风格的优点在于，它极大地尊重了读者的智力水平，不进行多余的解释，而是专注于逻辑的严密性。然而，正是这种极致的严谨性，也给初次接触此领域的读者带来了一定的挑战。某些证明过程的跳跃性略大，如果读者对基础的泛函分析或优化理论不够熟稔，可能需要频繁地回溯参考其他资料。可以说，这本书更像是一位经验丰富、知识储备深厚的导师，他为你指明了方向，并为你铺设好了主干道，但小径上的灌木丛需要你自己去清理和探索。它适合那些已经具备扎实数学背景，并渴望深入钻研控制理论前沿的专业人士。