应用随机过程

应用随机过程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社
作者:刘嘉焜
出品人:
页数:253 页
译者:
出版时间:2000年01月
价格:29.0
装帧:平装
isbn号码:9787030080677
丛书系列:
图书标签:
  • 随机过程
  • 应用数学
  • 概率论
  • 统计学
  • 信号处理
  • 通信工程
  • 控制理论
  • 机器学习
  • 数值方法
  • 排队论
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具体描述

《应用随机过程》的读者对象为高等院校物理、化学、生物、工程、管理、经济和金融等专业大学生、研究生和教师。

现代控制理论与系统辨识 本书旨在系统阐述现代控制理论的核心概念、分析工具与设计方法,并深入探讨系统辨识在实际工程应用中的关键技术。全书结构严谨,内容涵盖从经典控制到现代控制的演进,并着重于鲁棒性、最优性和智能化控制的最新进展。 --- 第一部分:线性系统理论基础与状态空间描述 本书首先回顾了控制系统的基本构成与分析方法,为后续的现代控制理论奠定坚实的数学基础。 第一章:控制系统的回顾与展望 本章简要回顾了经典的频域分析方法(如传递函数、频率响应),并引出现代控制理论的必要性——即对多输入多输出(MIMO)系统、时变系统以及系统内部状态的直接描述需求。讨论了反馈控制的基本思想及其在提高系统性能和稳定性方面的作用。 第二章:状态空间表示法 这是现代控制理论的基石。本章详细介绍了如何将任意线性常系数微分方程系统(LTI)转化为标准状态空间形式:$dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$,$mathbf{y} = mathbf{C}mathbf{x} + mathbf{D}mathbf{u}$。内容包括系统的结构分析,如模态分解、解的求解,以及状态向量的物理意义。同时,也涵盖了离散时间系统的状态空间表示及其与连续时间系统的转换关系。 第三章:线性系统的基本性质分析 本章聚焦于系统内在属性的判断。 1. 能控性(Controllability):探讨系统状态能否通过输入完全转移到任意期望状态的条件,并引入了著名的卡尔曼能控性判据。 2. 能观测性(Observability):讨论系统内部状态能否仅通过测量系统的输出信息完全确定的条件,同样采用卡尔曼能测性判据进行分析。 3. 稳定性分析:基于状态转移矩阵(或状态转移函数)的特征值分析,详细阐述了李雅普诺夫意义下的稳定性、渐近稳定性和指数稳定性。 --- 第二部分:状态反馈、观测器设计与标准控制器实现 基于对系统结构属性的深刻理解,本部分转向如何通过设计控制器和观测器来塑造系统的动态行为。 第四章:状态反馈控制设计 本章的核心是利用状态反馈 $mathbf{u} = -mathbf{K}mathbf{x} + mathbf{r}$ 来配置系统的极点,以达到期望的瞬态响应和稳态性能。内容包括极点配置定理的证明,Ackermann公式在极点配置中的应用,以及在非能控系统或非全状态可测情况下的处理方法。 第五章:线性系统观测器设计 当系统状态无法直接测量时,需要设计状态观测器(如 Luenberger 观测器)来估计真实状态。本章详细推导了观测器误差动态方程,并讨论了观测器增益的选择,它与系统状态反馈增益之间的解耦关系(分离原理)。 第六章:最优控制理论导论 最优控制是现代控制的核心目标之一。本章引入了性能指标函数(代价函数),特别是二次型最优控制问题(LQR)。内容包括 Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) 方程的基本形式,以及通过求解代数黎卡提方程(ARE)来确定最优状态反馈增益 $mathbf{K}$ 的过程。 --- 第三部分:鲁棒控制与先进主题 现代工程系统面临不确定性(模型误差、外部扰动),本部分深入探讨如何设计对不确定性具有抵抗力的控制器。 第七章:鲁棒控制基础——H$infty$ 控制 本章引入了鲁棒控制的概念,重点介绍 $H_{infty}$ 控制的设计思想。通过将控制问题转化为一个“最小化最坏情况性能”的优化问题,利用线性矩阵不等式(LMI)来求解满足特定衰减率或干扰抑制水平的控制器。讨论了加权函数在规范化控制性能中的作用。 第八章:滑模变结构控制(SMC) 滑模控制因其对参数变化和外部扰动的强大鲁棒性而被广泛应用。本章解释了滑模控制器的基本结构,包括设计滑模面和设计切换律。深入分析了滑模控制带来的“抖振”现象及其主要的抑制方法,如边界层技术。 第九章:非线性控制基础 针对线性化模型无法充分描述的复杂系统,本章概述了非线性控制的基本工具。内容包括反馈线性化(Partial and Full Feedback Linearization)的基本步骤、输入-输出线性化、零动态稳定性分析,以及Backstepping(反步法)的设计思想。 --- 第四部分:系统辨识与参数估计 控制系统设计的基础是准确的系统模型。本部分侧重于如何从实验数据中提取或估计系统的动态特性。 第十章:系统辨识基础与实验设计 系统辨识(System Identification)是连接物理世界与数学模型之间的桥梁。本章介绍辨识的基本流程:数据采集、模型结构选择(ARX, ARMAX, OE 等结构)、模型参数估计的准则(最小二乘法等)。详细讨论了实验数据的预处理、信号的选择(如PRBS、阶跃信号)以及信息矩阵的性质对估计精度的影响。 第十一章:参数估计算法 本章重点介绍在线和离线参数估计方法。 1. 经典最小二乘法 (LS):推导其估计公式,并分析其在大样本下的渐近性质。 2. 递归最小二乘法 (RLS):发展出适用于在线实时估计的算法,并讨论了遗忘因子(Forgetting Factor)的应用。 3. 最大似然估计 (MLE):从统计学角度阐述了 MLE 的原理及其与 LS 估计的关系,尤其在噪声模型已知时的优势。 第十二章:模型结构检验与辨识结果评估 好的模型不仅要求参数估计的精确性,更要求模型结构对系统的动态特性具有足够的描述能力。本章讨论了残差分析(白噪声检验)、模型定阶准则(如AIC、FPE),以及交叉验证方法来评估所辨识模型的有效性和泛化能力。 --- 总结: 本书内容覆盖了现代控制理论从核心理论构建到前沿鲁棒性设计的全过程,并辅以系统辨识这一关键的工程实现环节,为读者提供了从机理分析到数据驱动建模的完整知识体系。

作者简介

目录信息

第一章 预备知识
1. 1 概率空间
1. 2 随机变量
1. 3 随机变量的数字特征
1. 4 概率论中常用的几个变换
1. 5 条件期望
1. 6 随机变
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计得极其低调,几乎是全黑的背景,只用了一种非常细微的、几乎难以察觉的灰色字体印着书名。拿到手里的时候,首先感受到的是那种厚重的纸张质感,让人感觉这不是一本快餐式的读物,而是一部需要时间去沉淀的作品。我原本以为这会是一本纯理论的数学专著,毕竟“随机过程”这个词本身就带着一种高冷的学术气息。然而,翻开前几章,我发现作者在引入概念时用了非常生活化的例子,比如排队论在超市结账时的应用,或者天气系统演变的概率模型。这种接地气的叙述方式,极大地降低了初学者的门槛。书中对马尔可夫链的阐述尤为精彩,作者并没有直接抛出复杂的转移矩阵公式,而是通过一个棋盘游戏——想象一个棋子在不同格子间随机跳跃——来逐步引导读者理解状态空间和时间齐次性。这种循序渐进的教学法,让枯燥的数学推理变得像是在解谜,我甚至能想象到作者在写这些章节时,是如何斟酌每一个比喻的恰当性。不过,我个人对书中关于布朗运动那部分的几何解释略感吃力,虽然配有图示,但抽象的路径依赖性描述,还是需要多读几遍才能真正把握其精髓。总而言之,这是一本诚意十足的入门向教材,它成功地架起了理论与实践之间的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量,说实话,配不上它内容的价值。纸张略显粗糙,字体间距有时让人感觉有些拥挤,尤其是在公式密集的地方,初次阅读时容易造成视觉疲劳。然而,一旦你克服了这些外部因素,深入到内容的脉络中,你会发现它是一座知识的宝库。这本书的结构设计非常具有启发性。它不像传统教科书那样线性推进,而是采用了一种“模块化”的组织方式。比如,在介绍了基本的随机游走概念后,作者立刻穿插了一段关于“随机性在生物种群扩散中扮演的角色”的简短案例分析,然后再回到更复杂的泊松过程。这种穿插使得读者能够不断地将学到的新工具应用于具体的、不同领域的问题中,避免了理论学习的空泛感。我特别喜欢作者在每章末尾设置的“思考题”部分,它们远不止是简单的练习题,其中一些问题实际上探讨了开放性的研究方向,甚至涉及到一些尚未完全解决的统计推断难题。这让我感觉自己不仅仅是在学习知识,更是在参与一场学术对话。这本书的风格偏向于引导读者自我探索,而不是强行灌输标准答案。

评分☆☆☆☆☆

说实话,我最初购买这本书是冲着它被许多业界前辈推荐的名声去的。我一直在金融量化领域工作,对于如何严谨地模拟和预测资产价格波动,一直是我的核心挑战。这本书并没有直接给出任何关于期权定价的“秘籍”,它聚焦于更底层的随机建模。让我眼前一亮的,是其中关于鞅论(Martingale Theory)的章节。作者没有将鞅仅仅视为一个数学名词,而是将其置于不完备信息下的决策框架中进行阐述。他通过一系列精心构造的赌博场景,比如著名的“杜安博特悖论”的变体,来解释为什么鞅的期望值在特定条件下保持不变,以及这在金融市场中意味着什么——即在没有套利机会的市场中,价格过程必须具有某种鞅的性质。这种将抽象数学与现实金融约束紧密结合的写法,极大地提高了我的兴趣。书中的数学证明部分,排版清晰,逻辑链条完整,几乎没有跳跃性的步骤,这对于我这种需要将理论快速转化为代码实现的工程师来说,是至关重要的。唯一的遗憾是,由于篇幅限制,作者在讨论随机微分方程(SDEs)的应用时,笔墨相对较少,如果能有更多的实例展示如何将伊藤积分应用于更复杂的随机波动模型,那将是锦上添花。

评分☆☆☆☆☆

我对市面上大部分的概率论和随机过程教材都感到有些失望,它们往往在概念的深度和广度上失衡。要么过于侧重于测度论的基础,让读者在接触随机过程之前就被复杂的数学工具绊倒;要么则流于表面,只是简单罗列了几个公式和应用案例,缺乏对过程本质的深入挖掘。这本书在这方面做出了非常独特的平衡。它的叙述语言风格非常凝练,甚至带有一种古典学者的严谨,每一个定义和定理的提出都经过了深思熟虑,力求精确无误。我特别欣赏作者在论证收敛性时所展现出的洞察力,它不仅仅是套用已有的分析工具,而是展示了随机性如何内在演化出确定性的趋势。书中对于平稳分布的讨论,从不同角度进行了剖析,包括遍历性和长期行为的联系,这在其他教材中很少能看到如此详尽的对比分析。阅读过程中,我不得不频繁地查阅一些更基础的统计学书籍来辅助理解,这表明本书的预设读者群可能已经具备了相当的数学背景。虽然内容密度极高,阅读体验称不上轻松愉悦,但每攻克一节,都会有一种茅塞顿开的满足感,仿佛触摸到了随机现象背后更深层次的结构规律。这本书更像是为希望进行学术研究或深度应用开发的读者准备的“工具箱”,而非仅仅是课堂教材。

评分☆☆☆☆☆

我花了很长时间才将这本书从头到尾读完,这期间我必须承认,我经历了好几次想要放弃的挣扎。这本书的难度曲线不是平缓的,而是呈现出多个陡峭的峰值。我认为,这本书的定位绝不是为零基础的学习者准备的“友好导览图”。它更像是一份经过时间考验的“专业手册”,充满了对于细节的执着和对数学严谨性的偏执。其中关于再生过程的论述,尤其令我印象深刻。作者巧妙地引入了“更新理论”的核心思想,并详细分析了其在可靠性工程中的应用,比如预测设备发生故障的平均时间间隔。在解释再生性时,作者使用了非常巧妙的条件期望分解,将复杂的无限求和问题转化为有限步骤内的迭代计算。阅读这些部分时,我强烈感受到作者在知识点之间的逻辑连接上所下的苦功,几乎每一个定理的引入都有其深刻的必然性。这本书的魅力在于它的“深度挖掘”,它不会满足于停留在现象描述层面,而是强迫你钻进随机变量序列的底层结构中去探寻规律。对于那些已经掌握了概率论基础,并渴望将随机过程知识体系化、应用于复杂系统分析的读者来说,这本书是不可替代的利器。

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