Nonlinear Systems (3rd Edition)

Nonlinear Systems (3rd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Prentice Hall
作者:Hassan K. Khalil
出品人:
页数:750
译者:
出版时间:2001-12-28
价格:USD 164.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780130673893
丛书系列:
图书标签:
  • 非线性
  • 科研
  • 控制工程
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  • 控制
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具体描述

For a first-year graduate-level course on nonlinear systems. It may also be used for self-study or reference by engineers and applied mathematicians. The text is written to build the level of mathematical sophistication from chapter to chapter. It has been reorganized into four parts: Basic analysis, Analysis of feedback systems, Advanced analysis, and Nonlinear feedback control.

《非线性系统》(第三版)是一部深入探索非线性动力学系统及其分析方法的权威著作。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架,无论是对数学、工程、物理还是其他相关领域的专业人士,都能从中获益。 核心内容与方法论 本书的核心在于其对非线性系统特有的复杂行为和分析挑战的细致阐述。与线性系统规律性的响应不同,非线性系统往往表现出更为丰富和微妙的动态特性,例如混沌、分岔、极限环、吸引子等。本书通过严谨的数学推导和直观的图示,系统地介绍了识别、分析和预测这些非线性行为的关键方法。 基础理论与概念: 书的开篇详细回顾了必要的数学基础,包括常微分方程、相空间分析、李雅普诺夫稳定性理论等,确保读者具备理解后续内容所需的背景知识。在此基础上,本书深入讲解了非线性系统的基本构成要素,如非线性函数、非线性项的引入如何改变系统动力学。 相空间分析: 相空间是理解系统状态演化的关键工具。本书详尽介绍了如何在相空间中描绘和分析非线性系统的轨迹,包括奇点的分类(节点、鞍点、中心、焦点),以及这些奇点的稳定性分析。读者将学会如何通过相图来直观地理解系统的长期行为。 稳定性理论: 稳定性是评价系统性能的重要指标。本书深入探讨了多种稳定性概念,如李雅普诺夫稳定性、渐近稳定性、全局渐近稳定性等,并详细介绍了用于分析系统稳定性的李雅普诺夫方程和直接法。这些理论对于设计稳定可靠的非线性控制系统至关重要。 分岔理论: 分岔是系统参数变化导致其动力学性质发生定性改变的现象。本书详细介绍了各种类型的分岔,如跨 Hopf 分岔、鞍结分岔、周期倍化分岔等,并讲解了如何使用分岔图来可视化这些变化。通过分岔分析,可以揭示系统从简单到复杂的过渡过程。 混沌动力学: 混沌系统对初始条件极其敏感,表现出貌似随机的长期行为,但实际上是确定性的。本书深入探讨了混沌现象的特征,如蝴蝶效应、吸引子(包括奇怪吸引子)、分形维度等,并介绍了分析混沌系统的工具,如庞加莱截面、最大李雅普诺夫指数等。 周期性解与极限环: 许多非线性系统存在周期性振荡,表现为极限环。本书讲解了如何寻找和分析系统的周期解,特别是通过泛函分析和数值方法。极限环的存在及其稳定性对于理解振动、振荡器等现象至关重要。 扰动方法与近似技术: 在难以获得精确解析解的情况下,扰动方法和近似技术成为分析非线性系统的有效手段。本书介绍了如平均法、多尺度法、摄动展开法等经典技术,以及如何利用它们来近似求解非线性微分方程。 数值方法与仿真: 鉴于许多非线性系统无法解析求解,本书也强调了数值方法的重要性。读者将学习到如何使用各种数值积分器(如龙格-库塔法)来模拟非线性系统的动态行为,并对仿真结果进行分析和解释。 应用领域与重要性 本书的内容涵盖了广泛的应用领域,使其成为不同学科背景的读者学习非线性系统理论的重要参考。 工程领域: 在控制工程中,非线性系统普遍存在于各种实际应用中,如机器人控制、航空航天、电力系统、生物医学工程等。本书提供的分析工具和方法对于设计高性能的非线性控制器、提高系统鲁棒性和预测系统行为至关重要。 物理科学: 在物理学中,从经典力学中的行星轨道、流体力学中的湍流,到量子光学和激光理论,非线性现象无处不在。本书的理论框架有助于深入理解这些复杂物理系统的行为。 生命科学与生态学: 生物系统和生态系统中,种群动态、神经网络活动、疾病传播等都表现出显著的非线性特征。本书的分析方法可以用来建模和预测这些系统的演化。 其他学科: 金融建模、化学反应动力学、社会经济系统等领域也存在大量非线性现象,本书的理论知识能为这些领域的建模与分析提供基础。 学习价值 《非线性系统》(第三版)以其内容的深度、方法的严谨性和应用的广泛性,成为非线性系统领域不可或缺的学习资源。无论您是希望建立扎实的理论基础,还是希望掌握解决实际非线性问题的方法,本书都将是您宝贵的指南。它不仅传授知识,更培养读者分析复杂系统、理解非线性世界独特规律的能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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总而言之,《非线性系统》(第三版)是一本内容翔实、结构清晰、理论与实践并重的优秀教材。它不仅为我系统地梳理了非线性系统的理论知识,更提供了解决实际工程问题的宝贵工具和思路。无论是作为一本学习非线性系统理论的入门读物,还是作为一本深入研究非线性控制的参考手册,它都达到了极高的水准。我强烈推荐所有对非线性系统感兴趣的工程师、研究者和高年级学生阅读此书,相信它一定会为您带来深刻的启迪。

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这本《非线性系统》(第三版)的出现,无疑是信号与系统领域的一场及时雨。作为一名在通信工程领域摸爬滚打多年的工程师,我深知在实际应用中,线性系统往往只是一个理想化的模型,而现实世界中的绝大多数系统,无论是航空航天中的姿态控制,还是生物医学中的信号传导,亦或是经济学中的市场动态,都无一例外地呈现出复杂的非线性特征。因此,掌握非线性系统的分析和控制方法,对于提升工程实践能力,解决实际问题至关重要。我迫不及待地翻开了这本书,希望它能为我提供更深入的理论指导和更实用的分析工具。

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这本书在处理非线性系统的各种分析方法上,展现了其深度和广度。除了前面提到的相平面分析和稳定性理论,书中还详细介绍了李雅普诺夫函数法的构造技巧和应用。作者不仅解释了如何理论上证明系统的稳定性,更重要的是,提供了实际构建李雅普诺夫函数的具体方法和思路,这对于解决实际工程问题来说至关重要。此外,对于周期性解和多周期解的分析,书中也给出了详细的数学工具和近似方法,比如庞加莱-霍普夫分支定理,这让我对如何处理那些行为模式更加复杂的非线性系统有了新的认识。

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初次接触这本书,我被其严谨的结构和清晰的逻辑所吸引。作者从最基础的非线性动力学概念入手,循序渐进地引入了各种非线性系统的模型表示方法,例如常微分方程、差分方程以及更抽象的动力学系统描述。这对于我这种非数学专业背景但需要深入理解非线性系统的读者来说,无疑是非常友好的。书中对相平面分析、极限环、李雅普诺夫稳定性理论等核心概念的讲解,都配以大量的图示和实例,使得原本抽象的数学概念变得生动直观。特别是关于奇点分类和相轨迹分析的部分,我感觉自己仿佛置身于一个直观的二维或三维空间,能够“看”到系统的动态演化过程,这对于理解系统的行为模式非常有帮助。

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这本书的另一大亮点在于其对多种典型非线性系统的深入剖析。从简单的二阶系统到更复杂的耦合系统,书中列举了包括振子、切换系统、以及一些更具代表性的工程系统模型。对于每个系统,作者都从不同角度进行了分析,包括其模型的建立、动力学特性的分析、稳定性的判断以及可能的控制策略。这些丰富的案例研究,为我理解非线性系统的普遍性和特殊性提供了生动的教材,也帮助我将抽象的理论知识与具体的工程应用联系起来。

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这本书在非线性控制策略方面的内容,让我印象尤为深刻。在理解了非线性系统的动力学特性之后,如何设计有效的控制方法来改变或改善其行为,是工程实践中的关键。书中详细阐述了多种非线性控制技术,包括反馈线性化、滑模控制、模糊控制以及神经网络控制等。对于每种控制方法,作者都不仅给出了其数学原理,还结合具体算例展示了其在不同非线性系统中的应用效果。例如,在处理具有不确定性和外部扰动的非线性系统时,滑模控制表现出的鲁棒性给我留下了深刻印象。

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除了理论分析和控制方法,这本书还涉及了非线性系统的混沌行为和分岔现象。这部分内容非常吸引我,因为在很多实际系统中,我们都可能观察到看似随机但实则由确定性方程驱动的混沌现象,以及系统参数微小变化导致其行为发生质变的“分岔”。书中对这些现象的数学描述和分析方法,例如费根鲍姆常数、洛伦兹吸引子等,为我理解这些复杂行为提供了理论框架。这不仅有助于我更全面地认识非线性系统的内在规律,也为我处理和控制这些“失控”的行为提供了思路。

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我对这本书关于数值仿真的方法和建议也给予高度评价。很多复杂的非线性系统,其解析解难以获得,甚至无法得到。因此,数值仿真成为分析和研究这些系统的主要手段。本书详细介绍了各种数值积分方法,如欧拉法、龙格-库塔法等,并对它们的精度和稳定性进行了比较分析。更重要的是,它还提供了如何选择合适的仿真步长、如何处理仿真过程中的误差以及如何对仿真结果进行解释的指导。这些实践性的建议,对于我进行实际的系统仿真和验证至关重要。

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这本书的附录内容也极具参考价值。作者在附录中回顾了必要的线性代数和复变函数知识,这对于那些可能对这些基础知识稍有遗忘的读者来说,是一个非常贴心的设计。此外,附录中还包含了一些高级主题的简要介绍,例如最优控制、自适应控制在非线性系统中的应用,以及一些前沿的研究方向。这些内容为我提供了一个更广阔的视野,也激发了我对未来学习和研究的兴趣。

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这本书在数学工具的使用上,非常注重理论与实践的结合。它不仅涵盖了如泰勒展开、微分几何等分析非线性系统所需的标准数学工具,还引入了一些更高级的数学概念,例如微分同胚、向量场等,用于更精确地描述和分析非线性系统的拓扑结构和动态特性。作者在讲解过程中,始终强调这些数学工具如何服务于实际问题,并提供了大量的练习题,鼓励读者动手实践,加深理解。这种“学以致用”的教学方式,对于我这样的应用型研究者来说,非常有价值。

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上完一门接一门。本科真是不该混。不然现在多轻松。随便拿拿学分好干该干的……orz

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确实经典 深入浅出 作者今年也退休了 恐怕不会再有第四版了

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确实经典 深入浅出 作者今年也退休了 恐怕不会再有第四版了

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Nonlinear Control必备教材之一。 2017/11/1

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Nonlinear Control必备教材之一。 2017/11/1

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