{RT}非线性协调控制理论研究及应用-曹少中 科学出版社 9787030253873 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹少中 著

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• 非线性控制
• 协调控制
• 控制理论
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• 系统控制
• 曹少中
• 科学出版社
• 9787030253873
• 工程技术
• 控制科学与工程

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030253873

商品编码：29736409595

包装：平装

出版时间：2009-08-01

图书基本信息
图书名称	非线性协调控制理论研究及应用	作者	曹少中
定价	55.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030253873	出版日期	2009-08-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装

内容简介

本书系统地论述了非线性协调控制系统的初步理论、方法和技术。主要内容包括：非线性多变量协调控制理论基础、非线性协调控制系统状态方程的近似迭代解法、非线性协调控制系统状态方程的近似级数解法、六维电子束非线性多变量协调控制系统的动态分析方法、非线性协调控制系统的广义知识模型、协调市场经济运动规律分析以及产品概念设计过程的协调控制理论和方法。 本书适合从事控制科学、智能科学、系统科学、计算机科学等领域研究的学者、研究生和工程技术人员阅读。

作者简介

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目录

《智能科学技术著作丛书》序 前言 章 绪论 1.1 写作背景 1.2 内容概要 1.3 致谢 参考文献 第2章 非线性控制理论概述 2.1 引言 2.2 非线性控制古典理论 2.3 非线性控制现代理论 2.3.1 微分几何控制理论 2.3.2 代数控制理论 2.3.3 神经网络控制理论 2.4 协调控制理论 2.5 小结 参考文献 第3章 协调控制理论的产生、研究和应用 3.1 协调控制理论的产生 3.1.1 协调控制理论的提出 3.1.2 协调控制理论的形成 3.2 协调控制理论的发展 3.2.1 协调控制理论的研究现状 3.2.2 协调控制理论的应用 3.3 小结 参考文献 第4章 非线性多变量协调控制理论基础 4.1 引言 4.2 协调控制原理 4.2.1 多变量协调控制原理 4.2.2 协调控制系统结构 4.3 系统的可控性、可观性、可协调性 4.3.1 系统结构可控性、可观性概念 4.3.2 系统结构可控性、可观性判据 4.3.3 可协调性的概念 4.3.4 可协调性的判据 4.4 协调稳定性与稳定化 4.4.1 “内稳定性”与“外稳定性” 4.4.2 “稳定化”的概念与方法 4.4.3 “大一小”系统稳定 4.4.4 组合稳定化概念与方法 4.5 非线性协调控制原理 4.5.1 引言 4.5.2 非线性协调控制原理 4.6 非线性协调控制系统动态方程 4.7 小结 参考文献 第5章 非线性协调控制系统状态方程的近似迭代解法 5.1 引言 5.2 非线性系统自由运动状态方程的任意阶近似迭代解 5.2.1 非线性系统的线性化 5.2.2 广义朗之万梯度方程- 5.2.3 非线性系统自由运动状态方程的任意阶近似解 5.2.4 方均包络矩阵转移方程 5.2.5 小结 5.3 非线性系统状态方程的任意阶近似迭代解 5.3.1 非线性系统受控运动状态方程的任意阶近似解 5.3.2 非线性系统状态方程的任意阶近似解 5.3.3 仿射非线性系统状态方程的任意阶近似解 5.3.4 小结 5.4 非线性协调控制系统状态方程的任意阶近似迭代解 5.4.1 非线性协调控制系统积分状态方程的任意阶近似迭代解 5.4.2 非线性协调控制系统状态方程的任意阶近似迭代解的收敛性 5.5 小结 参考文献 第6章 非线性协调控制系统状态方程的近似级数解法 6.1 仿射非线性系统状态方程的近似级数解 6.1.1 引言 6.1.2 仿射非线性系统状态方程 6.1.3 齐次状态方程的严格解析解 6.1.4 非线性状态方程的直接试探解法 6.1.5 非线性积分方程及其任意阶近似解 6.1.6 小结 6.2 广义仿射非线性系统状态方程的近似级数解 6.2.1 引言 6.2.2 非线性状态方程及严格线性解 6.2.3 非线性状态方程的直接试探解法 6.2.4 控制系统非线性积分状态方程及任意阶近似解 6.2.5 小结 6.3 完全补偿非线性协调控制系统状态方程的近似级数解 6.3.1 引言 6.3.2 完全补偿多变量非线性协调控制系统状态方程 6.3.3 齐次方程的严格解析解 6.3.4 非线性积分状态方程及其任意阶近似解 6.3.5 非线性状态方程的任意阶近似级数解 6.3.6 讨论 6.4 广义仿射非线性系统状态空间转移变换 6.4.1 状态空间转移的基本概念 6.4.2 自由状态相空间非线性转移 6.4.3 广义仿射非线性控制系统状态空间的转移 6.5 小结 参考文献 第7章 六维电子束非线性多变量协调控制系统的动态分析方法 7.1 引言 7.2 六维电子束动态方程 7.2.1 空间直角坐标系相关的六维动态方程 7.2.2 空间柱坐标系相关的六维动态方程 7.2.3 平面曲线坐标相关的六维动态方程 7.3 六维电子束非线性系统动态方程 7.4 六维电子束非线性系统动态方程的任意阶近似解 7.5 小结 参考文献 第8章 印刷机械协调控制系统 8.1 引言 8.2 印刷机自动控制系统 8.2.1 胶印机自动控制系统 8.2.2 凹版印刷机彩色套准控制系统 8.3 无轴传动技术及应用 8.3.1 引言 8.3.2 无轴传动及其特点 8.3.3 印刷机无轴传动原理 8.3.4 无轴传动技术在胶印机中的应用 8.4 小结 参考文献 第9章 非线性协调控制系统的广义知识模型 9.1 广义关系模型 9.1.1 定模型 9.1.2 定量关系模型 9.2 多层高维可拓集合 9.2.1 n维可拓集合的定义 9.2.2 多层高维可拓集合的基本概念 9.2.3 多层高维可拓集合的性质及运算 9.2.4 多层高维可拓集合之交、并的可拓域与稳定域 9.3 多层高维物元可拓集合 9.3.1 n维物元可拓集合的定义 9.3.2 多层高维物元可拓集的基本概念 9.3.3 多层高维物元可拓集的性质及运算 9.3.4 多层高维物元可拓集之交、并的可拓域与稳定域 9.4 多层高维事元可拓集合 9.4.1 多层多维事元可拓集的基本概念 9.4.2 多层多维事元可拓集的性质及运算 9.4.3 维事元可拓集合之交的可拓域与稳定域及其性质 9.4.4 结论 9.5 小结 参考文献 0章 协调市场经济运动规律分析 10.1 引言 10.2 协调市场经济一般状态方程 10.2.1 协调市场经济模式框图 10.2.2 协调市场经济状态方程 10.3 协调市场经济线性状态方程及其解 10.3.1 齐次方程及其解 10.3.2 线性方程的解 10.4 协调市场经济非线性状态方程及其任意阶近似解 10.4.1 积分方程 10.4.2 非线性积分方程的解 10.5 协调市场经济状态随宏观调控的变化规律 10.5.1 协调市场经济的佳状态 10.5.2 过度调控 10.5.3 疏于调控 10.6 协调市场经济状态逆向运动分析 10.7 协调市场经济状态方程解的收敛性 10.8 小结 参考文献 1章 产品概念设计过程的协调控制理论和方法 11.1 经济产品概念设计方法 11.1.1 经济产品概念设计的提出 11.1.2 经济产品概念设计研究 11.1.3 经济产品概念设计的实现方法 11.2 绿色设计 11.2.1 绿色设计的概念 11.2.2 绿色设计模式 11.2.3 绿色产品概念设计的多重广义算子模型 11.3 “良性循环”的绿色产品概念设计 11.3.1 “良性循环”的绿色产品设计 11.3.2 绿色产品回收再制造 11.3.3 绿色设计可拓层次综合评价方法 11.4 小结 参考文献 2章 展望

编辑推荐

本书以现实世界中普遍存在的非线性系统为研究对象，论述了非线性协调控制系统的理论、方法和技术。提出了非线性协调控制系统状态方程近似迭代解法和级数解法，对于不能建立数学模型的非线性控制系统，给出了广义知识模型；以六维电子束为对象，得到了非线性多变量协调控制系统的动态分析方法；应用非线性协调控制理论，分析了协调市场经济运动规律；对产品概念设计过程的协调问题进行了研究。

文摘

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序言

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《现代控制理论前沿：系统辨识与自适应控制》 内容简介： 本书深入探讨了现代控制理论中的两个核心分支——系统辨识与自适应控制。作者旨在为读者构建一个严谨而全面的理论框架，并结合大量实例，揭示这些理论在工程实践中的强大应用潜力。全书内容紧密围绕“如何精确建模未知或时变系统，以及如何基于不完全信息设计鲁棒有效的控制器”这一主线展开，力求在理论深度与工程可操作性之间取得平衡。 第一部分：系统辨识——理解未知系统 系统辨识是理解和建模未知动态系统的基础。在工程实践中，我们常常面对的是“黑箱”或“灰箱”模型，其内部结构复杂，参数难以直接测量。系统辨识的目标便是利用系统输入输出的观测数据，估计出系统的数学模型。本部分将系统辨识的理论与方法进行了系统性的梳理与阐述。 第一章：系统辨识概述与基本概念 本章首先明确系统辨识的定义、目的及其在科学研究和工程设计中的重要地位。我们将区分不同类型的系统模型，如传递函数模型、状态空间模型、ARMAX模型、Box-Jenkins模型等，并讨论模型选择的原则。同时，我们将介绍辨识过程的基本流程，包括数据采集、模型结构选择、参数估计和模型验证。数据采集是辨识的基础，本章将强调数据质量的重要性，并讨论激励信号的设计原则，如白噪声、PRBS（伪随机二进制序列）等，以及采样频率的选择。 第二章：参数估计方法 参数估计是将观测数据与模型结构相结合，推导出系统参数的过程。本章将详细介绍多种经典的参数估计方法。 最小二乘法 (Least Squares, LS)： 作为最基本且广泛应用的参数估计方法，本章将深入讲解其原理，包括普通最小二乘法 (OLS) 和加权最小二乘法 (WLS)。我们将分析其适用条件、优缺点，并推导其估计量的性质，如无偏性、一致性和最优性（在特定条件下）。 递推最小二乘法 (Recursive Least Squares, RLS)： 面对实时辨识需求，RLS算法能够在线更新参数估计，无需存储所有历史数据，极大地提高了辨识效率。本章将推导RLS算法的递推公式，并讨论其在时变系统辨识中的优势。 最大似然法 (Maximum Likelihood, ML)： ML方法在统计学中具有重要的地位，它选择能使观测数据出现概率最大的模型参数。本章将介绍ML方法的原理，并讨论其在系统辨识中的应用，尤其是在存在测量噪声的情况下。 其他估计算法： 此外，本章还将简要介绍一些其他相关的估计算法，如Instrumental Variables (IV) 法，用于处理模型中的内生性问题；以及Gauss-Newton法和Levenberg-Marquardt法等非线性最小二乘迭代算法。 第三章：模型结构选择与模型验证 模型结构的选择直接影响到辨识结果的准确性和系统的解释性。本章将探讨如何根据系统特性和辨识目标来选择合适的模型结构。 模型选择准则： 我们将介绍一些常用的模型选择准则，如赤池信息准则 (AIC) 和贝叶斯信息准则 (BIC)，它们在模型复杂度与拟合优度之间进行权衡。 模型验证技术： 辨识得到的模型必须经过严格的验证，以评估其在未见数据上的预测能力。本章将介绍模型验证的常用方法，包括残差分析（如白噪声检验、自相关和互相关分析）、模型预测误差分析以及模型在独立数据集上的表现评估。还将讨论如何通过模拟实验来检验模型的有效性。 第四章：时变系统辨识 许多实际系统，如航空器、船舶、机器人等，其动态特性会随着工作状态、环境因素等发生改变。本章专门针对时变系统的辨识问题进行深入探讨。 遗忘因子法 (Forgetting Factor Method)： 该方法通过引入遗忘因子，使得模型参数估计更侧重于近期的观测数据，从而能够适应系统的时变特性。本章将详细分析遗忘因子的选择对辨识性能的影响。 滑动窗口法 (Sliding Window Method)： 类似于遗忘因子法，滑动窗口法也采用局部数据进行参数估计，但其窗口大小是固定的。本章将比较这两种方法的异同及其适用场景。 神经网络与模糊模型辨识： 随着人工智能技术的发展，基于神经网络和模糊逻辑的辨识方法在处理复杂非线性时变系统方面展现出独特的优势。本章将介绍如何利用这些模型结构来进行时变系统的辨识。 第二部分：自适应控制——应对未知与变化 自适应控制是控制理论中一个充满挑战且极具价值的分支。当被控对象的模型参数未知或随时间变化时，传统的固定控制器将失效。自适应控制的核心思想是，控制器能够根据系统的实时信息，自动调整其控制策略，以保证系统性能。本部分将系统地介绍自适应控制的基本原理、关键技术和典型控制器设计。 第五章：自适应控制基本原理与结构 本章将引入自适应控制的整体概念，阐述其必要性与优势。我们将介绍自适应控制系统的基本结构，通常包含三个主要部分：被控对象、参数估计器和控制器。参数估计器负责实时估计被控对象的模型参数，而控制器则根据这些估计的参数来调整其控制律。本章还将区分不同类型的自适应控制，如基于模型的自适应控制和基于学习的自适应控制。 第六章：模型参考自适应控制 (MRAC) 模型参考自适应控制 (MRAC) 是一种经典的自适应控制方法。其核心思想是设计一个参考模型，该模型描述了理想的系统性能。自适应控制器则通过调整其参数，使得被控对象的输出尽可能地跟踪参考模型的输出。 MRAC的设计方法： 本章将详细介绍MRAC的设计步骤，包括参考模型的选择、自适应律的设计（如Lyapunov稳定性理论、梯度下降法等），以及如何保证闭环系统的稳定性。我们将分析不同参考模型结构对控制性能的影响。 Lyapunov稳定性理论在MRAC中的应用： 稳定性是自适应控制系统设计的首要目标。本章将深入讲解Lyapunov稳定性理论如何被用于分析和设计自适应律，确保在所有情况下，被控对象的输出都能渐近地跟踪参考模型的输出。 第七章：自校正调节器 (Self-Tuning Regulator, STR) 自校正调节器 (STR) 是一种将系统辨识和控制器设计相结合的自适应控制方法。其基本思想是，在每个控制周期或若干控制周期内，对系统进行一次参数辨识，然后根据辨识出的模型参数，重新整定控制器参数。 STR的设计流程： 本章将详细介绍STR的设计流程，包括离线或在线参数辨识、模型结构选择、控制器设计（如PID控制、极点配置等）以及参数更新机制。 STR的稳定性分析： 与MRAC类似，STR的稳定性分析也是一个关键问题。本章将讨论如何通过引入一些限制条件或采用特定的控制策略来保证STR的稳定性。 STR的优点与缺点： 本章还将讨论STR相比于MRAC的优缺点，以及其在不同应用场景下的适用性。 第八章：鲁棒自适应控制 在实际应用中，系统模型往往存在不确定性，并且存在外部干扰。鲁棒自适应控制的目标是在存在模型不确定性和干扰的情况下，仍然能够保证系统的性能和稳定性。 模型不确定性的处理： 本章将介绍如何通过引入界限或范围来描述模型的不确定性，并设计相应的自适应控制策略。 干扰抑制： 我们将探讨如何将干扰信号的影响纳入自适应控制器的设计中，以提高系统的鲁棒性。 先进的鲁棒自适应控制技术： 本章还将介绍一些更先进的鲁棒自适应控制技术，如基于H-infinity理论的自适应控制、基于滑模控制的自适应控制等。 第九章：自适应控制的应用实例 理论的生命力在于实践。本章将通过大量的工程实例，展示系统辨识与自适应控制在不同领域的应用。 机器人控制： 介绍如何利用系统辨识技术辨识机器人的动力学模型，并设计自适应控制器来解决负载变化或关节磨损引起的模型不确定性。 航空航天： 探讨自适应控制在飞行器姿态控制、发动机性能优化等方面的应用，尤其是在复杂飞行环境或飞机参数变化时。 过程控制： 展示自适应控制在化工、电力等过程控制中的应用，如反应器温度控制、锅炉压力控制等，以应对物料成分变化、设备老化等问题。 其他领域： 简要介绍自适应控制在汽车巡航控制、生物医学工程等领域的应用。 结论 《现代控制理论前沿：系统辨识与自适应控制》旨在为读者提供一个深入理解和应用系统辨识与自适应控制的平台。通过严谨的理论推导、清晰的逻辑结构和丰富的工程实例，本书不仅能够帮助读者掌握核心的理论知识，更能激发他们在解决复杂工程问题时的创新思维。无论是对控制理论的研究人员，还是对工程实践者，本书都将是一部极具价值的参考著作。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对这类高深的专业书籍的阅读习惯通常是比较跳跃的，倾向于先浏览目录和摘要，快速定位自己最感兴趣或最需要解决的瓶颈问题。这本书的章节结构安排得非常有逻辑层次感，从基础的数学工具铺垫，到核心理论的构建，再到最后在实际工程中的模拟与验证，每一步都衔接得非常自然。我试着快速翻阅了其中几个关键的推导章节，发现作者对于证明过程的详略取舍把握得恰到好处——该详细展开的绝不含糊，而那些读者可以自行推导的次要步骤则做了精炼的处理。这种尊重读者智力的叙事方式，极大地提升了阅读效率。对于一个时间宝贵的研究人员而言，一本能快速引导我们触及核心思想、而不是用冗余的文字来填充篇幅的书，是多么的珍贵。它更像是一份精炼的“思想地图”，而不是一份事无巨细的“操作手册”。

评分☆☆☆☆☆

购买这本书的决定，很大程度上是基于一种对作者学术声誉的信任。在我们的领域内，有些学者的工作往往具有开创性和引领性，他们的文字本身就代表着一种新的研究范式。我期待在这本书中能够找到那些尚未被主流教材广泛收录的前沿思想，那些可能正在改变我们理解复杂系统动态行为的“游戏规则”。我特别关注作者是如何处理“协调”与“非线性”这两大核心难点的结合——这本身就是一个极具挑战性的课题，涉及到如何在大系统的不同子模块之间建立有效的信息交互和决策同步机制，同时还要应对各个模块固有的复杂非线性特性。我希望作者的论述能够提供一套系统性的方法论，而不仅仅是零散的技巧集合，让我能够带着一套完整的思维工具箱去面对未来的研究难题。这本书对我而言，更像是一次与领域内顶尖思想的深度对话。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，封面那种深沉的蓝色调配上烫金的书名，立刻就给人一种专业、严谨的学术气息。我拿到手的时候，首先是被它的重量所吸引，这显然不是那种轻飘飘的速成读物，而是真材实料的重量。内页的纸张质感也相当不错，印刷清晰，图表排版考究，即便是那些复杂的数学公式，看起来也井井有条，不至于让人在阅读过程中因为排版混乱而感到烦躁。特别值得一提的是，作者在关键概念的阐述上，似乎很注重图示的辅助作用，我甚至能想象到这些图表在解释抽象的控制系统行为时是多么的直观有力。对于一个需要长期研读的专业书籍来说，这种对细节的打磨，无疑为接下来的学习过程打下了坚实的基础，让人有种立刻沉浸其中的冲动，期待着知识的深度能与这精美的外壳相匹配。这本书的物理存在感，已经先声夺人地确立了它的学术地位。

评分☆☆☆☆☆

从一个长期在工业界摸爬滚打的工程师的角度来看，我最看重的是理论与实际应用之间的那座桥梁是否坚固。很多纯理论的书籍，读完后会有一种强烈的“这是真理，但与我的设备无关”的失落感。而我从这本书的简介和一些章节标题中感受到的，则是一种强烈的应用导向性。它似乎不仅仅满足于建立一个优雅的数学模型，更着眼于如何利用这些新的控制框架来优化现有的系统性能，比如提高响应速度、降低能耗，或者处理那些传统PID难以应对的耦合干扰。我希望书中能有足够多的案例分析，哪怕只是概念性的模拟结果，也能让我清晰地看到这些“非线性协调”的理论究竟能带来多大的实际收益。如果这本书能真正指导我们在下一代智能制造或精密仪器控制上有所突破，那它的价值就无可估量了。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚开始涉猎一些前沿的系统科学领域，一直觉得自己的理论基础在处理复杂、耦合性强的系统时显得捉襟见肘。市面上很多入门级的教材虽然概念讲得清楚，但在“深挖”和“创新应用”这方面总感觉力不从心，仿佛总是停留在教科书的框架内打转。这本书的出现，正好填补了我对于那种“跨越式”理解的渴望。它似乎不仅仅是在罗列已有的理论，更是在探讨如何用一种全新的视角去审视那些看似无序的现象，试图在看似混乱的表象下寻找一种内在的、精妙的秩序。这种从根本上重构认知框架的尝试，对于我们这些试图在实际工程中解决“硬骨头”问题的研究者来说，简直是久旱逢甘霖。我尤其欣赏作者那种勇于挑战传统范式的精神，这使得整本书的论述充满了张力，让人在阅读时总能保持高度的警觉和思考的活跃度。