工程數學導學

工程數學導學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:上海交通大學齣版社
作者:李世棟
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頁數:0
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價格:14.00元
裝幀:
isbn號碼:9787313018755
叢書系列:
圖書標籤:
  • 工程數學
  • 數學導學
  • 高等數學
  • 工程應用
  • 學習指南
  • 考研數學
  • 數學輔導
  • 大學教材
  • 理工科
  • 數學基礎
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具體描述

現代控製理論基礎:理論、方法與應用 內容概要 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代控製理論基礎,覆蓋從經典控製理論嚮現代控製理論過渡的關鍵概念,並重點闡述狀態空間法、最優控製、魯棒控製以及非綫性控製等核心分支。全書結構嚴謹,理論推導詳實,並輔以豐富的工程實例,旨在幫助讀者建立紮實的理論框架,並掌握分析和設計復雜係統的實用技能。 第一部分:綫性係統狀態空間描述與分析 本部分首先迴顧瞭經典控製理論的局限性,引齣使用狀態空間方法對多輸入多輸齣(MIMO)係統的必要性。 第一章:狀態空間錶示與變換 詳細介紹瞭係統的狀態嚮量、狀態方程和輸齣方程的定義,並探討瞭如何將傳遞函數模型(對於LTI係統)轉化為標準形式的狀態空間錶示,如約旦標準型、可控規範型和可觀測規範型。重點講解瞭狀態變換對係統結構的影響,特彆是保持係統固有動態特性的相似變換。此外,還引入瞭輸入-狀態-輸齣(ISO)的結構化分解,為後續的係統分析打下基礎。 第二章:綫性定常係統的時域響應分析 深入分析瞭綫性時不變(LTI)係統的動態特性。核心內容包括係統解的求解,特彆是狀態轉移矩陣 $Phi(t)$ 的計算及其性質。對自由響應和強製響應進行瞭詳細區分。在此基礎上,係統地分析瞭係統的穩定性判據,包括李雅普諾夫穩定性定義及其在LTI係統中的具體錶現(基於特徵值)。引入瞭可控性和可觀測性的概念,利用卡爾曼判據(秩判據)對係統的結構特性進行嚴格判定,並討論瞭動態反饋設計對可控性與可觀測性的影響。 第三章:綫性係統的反饋設計與狀態觀測器 本章聚焦於如何利用狀態反饋來重構或改變係統的動態性能。詳細闡述瞭極點配置的設計方法,包括基於滿狀態反饋的極點配置(Ackermann公式的應用)及其局限性。針對無法測得所有狀態變量的情況,係統介紹瞭狀態觀測器的設計,包括全階觀測器和簡化(Luenberger)觀測器。重點分析瞭觀測器誤差動態,並討論瞭觀測器增益的選擇與係統閉環穩定性的關係,以及“分離原理”的理論基礎。 第二部分:最優控製理論 本部分轉嚮追求係統性能指標最優化的控製設計,這是現代控製理論區彆於經典控製理論的重要標誌之一。 第四章:變分法與最優控製基礎 首先迴顧瞭變分法的基本原理,包括歐拉-拉格朗日方程的推導。隨後,將這些數學工具應用於最優控製問題,即最小化某個性能指標泛函(如時間、能量或誤差平方和)。引入瞭泛函導數的概念,並推導齣最優控製的必要條件——龐特裏亞金最小原理(PMP)。PMP的推導過程詳盡,並輔以簡單的例子說明其在求解最優控製律中的應用。 第五章:LQR(綫性二次型最優控製) LQR是最具工程實用性的最優控製方法之一。本章專門講解如何將二次型性能指標函數應用於綫性係統。詳細推導瞭代數黎卡提方程(ARE)及其微分黎卡提方程(DRC)的解析解法。重點闡述瞭ARE解的性質(如正定性)以及如何通過解ARE得到最優狀態反饋增益 $K$。內容涵蓋瞭時間最優控製(如Bang-Bang控製的引入)與二次型最優控製的對比,強調LQR設計在保證穩定性的同時實現最優性能的優勢。 第三部分:魯棒性與先進控製方法 本部分將討論在係統模型不確定性或存在外部擾動的情況下,如何保證控製係統的性能和穩定性。 第六章:描述函數法與相平麵分析 盡管屬於非綫性控製的範疇,但本章作為理解非綫性係統特性的入門,介紹瞭描述函數法,用於近似分析具有飽和、死區等元件的係統的極限環振蕩。隨後,係統地講解瞭相平麵分析法,特彆是對於二階係統的軌跡追蹤和穩定性定性分析,使讀者直觀理解非綫性係統的復雜動態行為,如奇點和極限環。 第七章:魯棒控製基礎:H∞控製導論 麵對模型不完全精確的問題,魯棒控製應運而生。本章從係統誤差和模型不確定性的角度引入加權範數的概念。重點介紹$H_{infty}$ 範數在控製係統性能和魯棒性度量中的作用。闡述瞭如何將$H_{infty}$控製問題轉化為求解一個“混閤靈敏度”的優化問題,並介紹其基本框架——涉及到求解兩個耦閤的黎卡提不等式(類似於LQR中的ARE,但形式上是不等式)。 第八章:先進主題:自適應控製與智能算法結閤 本章對控製理論的前沿進行概述。首先簡要介紹瞭自適應控製的基本思想(如參數估計與控製器重構),特彆是基於模型的參考自適應控製(MRAC)的結構。其次,探討瞭將模糊邏輯控製和神經網絡控製融入傳統反饋結構中的優勢與挑戰,強調其在處理高度非綫性、時變係統時的潛力。 附錄 附錄部分提供瞭進行控製係統分析和設計所必需的數學工具復習,包括拉普拉斯變換、Z變換、矩陣分析(特徵值、特徵嚮量、Jordan分解)以及連續時間到離散時間的轉換方法。 本書結構從基礎的係統描述到高級的性能優化和魯棒性設計,邏輯鏈條清晰,旨在培養讀者從理論建模到實際工程應用的全方位能力。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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《工程數學導學》這本書,不僅僅是一本教材,它更像是一本能夠激發我學習潛能的催化劑。它的封麵設計有一種科學的嚴謹感,而書中的內容則充滿瞭人文關懷,引導著我深入理解工程數學的魅力。書中關於多元函數的部分,給我留下瞭深刻的印象。在工程領域,我們常常需要處理涉及多個變量的復雜係統,而對多元函數的理解是分析這些係統的基礎。《工程數學導學》在這方麵提供瞭非常係統且詳實的講解。作者首先介紹瞭多元函數的概念、極限和連續性,然後深入講解瞭偏導數、梯度、方嚮導數等概念,並闡釋瞭它們在描述函數變化率和最優化問題中的作用。書中通過大量的二維和三維圖形,以及實際的工程案例,如麯麵擬閤、熱傳導分析等,讓我對這些概念有瞭直觀的認識。我特彆欣賞書中關於拉格朗日乘數法求解約束優化問題的講解,它通過分析如何找到函數在特定約束條件下的極值,讓我看到瞭數學在解決實際工程問題中的強大應用能力。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在尋找一本能夠係統梳理工程數學基礎的書籍,《工程數學導學》的齣現,無疑是我的幸運。這本書從整體的裝幀設計到內容的編排,都透露齣一種對知識的敬畏和對讀者的關懷。我尤其對書中關於數值方法的部分印象深刻。在許多工程計算中,精確的解析解往往難以獲得,此時就需要藉助數值方法來逼近問題的解。《工程數學導學》在這方麵提供瞭非常全麵且實用的指導。它詳細介紹瞭諸如牛頓迭代法、龍格-庫塔法等常用的數值求解方法,並解釋瞭它們的基本原理和適用條件。書中還通過繪製迭代過程的示意圖,讓我直觀地理解瞭數值方法的收斂性和誤差分析。更重要的是,作者並沒有停留在理論層麵,而是結閤瞭編程實例,講解瞭如何用MATLAB等工具來實現這些數值算法,這對於我這種動手能力較強的學習者來說,簡直是如獲至寶。通過親手編寫代碼,運行這些數值算法,我不僅加深瞭對數學原理的理解,也提升瞭解決實際工程問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

《工程數學導學》這本書,可以說是為我打開瞭一扇認識工程世界的新窗戶。在此之前,我對工程學的理解,主要集中在一些宏觀的設備和技術層麵,而其背後隱藏的數學邏輯,對我而言,則是一片模糊的未知領域。這本書的齣現,恰好填補瞭這一認知空白。它的結構設計非常閤理,從基礎的數學概念,到復雜的工程應用,層層遞進,循序漸進。我尤其欣賞書中關於概率論與數理統計的部分。在工程實踐中,我們常常需要麵對不確定性和隨機性,如何用數學的方法來量化和分析這些不確定性,是至關重要的一環。《工程數學導學》在這方麵提供瞭非常係統且實用的指導。作者通過模擬實驗、數據分析等方式,生動地展示瞭概率分布的意義,以及如何利用統計方法來預測和評估工程係統的可靠性。例如,在講解假設檢驗時,書中結閤瞭實際的質量控製案例,讓我理解瞭如何通過統計學的方法來判斷産品是否存在缺陷,這對於我未來從事質量管理相關的工作,無疑具有極大的啓發意義。這本書的語言風格也非常親切,沒有過多空洞的理論說教,而是充滿瞭對工程實踐的關懷,讓我感覺它不僅僅是一本教材,更是一位值得信賴的良師益友。

评分☆☆☆☆☆

拿到《工程數學導學》這本書,第一時間就被它封麵設計所吸引。深邃的藍色背景,搭配簡潔明亮的銀色字體,既有科學的嚴謹感,又不失現代的時尚氣息。翻開書頁,撲麵而來的是一股清爽的學術氣息,文字排版清晰,邏輯性強,讀起來讓人倍感舒適。我一直認為,工程數學是連接理論與實踐的橋梁,但很多時候,這橋梁似乎過於陡峭,令人生畏。然而,《工程數學導學》卻以一種極其平緩且富有啓發性的方式,引導我一步步走近這座橋梁。書中對綫性代數部分的闡述,是我最為受益的地方。以往我對矩陣、嚮量等概念的理解,往往停留在符號運算層麵,而本書則深入剖析瞭它們在幾何空間中的直觀意義,以及在解決綫性方程組、特徵值分析等工程問題中的關鍵作用。作者通過大量的圖示和實例,將抽象的代數概念具象化,例如,如何用嚮量錶示力的方嚮和大小,如何用矩陣變換來描述物體的剛體運動,這些都讓我對綫性代數有瞭全新的認識。更難得的是,書中對某些概念的講解,如傅裏葉變換,並沒有止步於其數學定義,而是詳細闡述瞭它在信號處理、圖像分析等工程領域的廣泛應用,讓我看到瞭數學工具的強大生命力。這本書不僅傳授瞭知識,更教會瞭我如何去思考,如何用數學的視角去審視和解決工程世界中的各種挑戰。

评分☆☆☆☆☆

終於捧讀瞭這本《工程數學導學》,這本書的扉頁設計就帶給我一種嚴謹而又不失親和力的感覺,書頁的紙張觸感細膩,墨色濃鬱,即便是翻閱的動作本身,都仿佛是一種對知識的緻敬。我本是個對數學概念理解稍顯滯澀的學生,常常在看似冰冷的公式和定理中迷失方嚮,對工程領域中數學的實際應用更是感到遙遠和模糊。然而,《工程數學導學》從第一章開始,就以一種娓娓道來的方式,將復雜的數學概念剝離成易於理解的組成部分。它不僅僅是羅列公式,更注重數學思想的梳理,以及這些思想如何在工程問題中生根發芽。例如,在講解微積分時,作者並沒有一開始就拋齣繁瑣的定義和推導,而是通過生活中常見的物理現象,如速度、加速度的變化,或者物體體積的計算,來引齣積分和微分的必要性。這種“由錶及裏”的講解方式,讓我這個數學基礎相對薄弱的讀者,也能逐漸建立起對數學工具的直觀認識。更讓我驚喜的是,書中穿插的許多案例分析,都是我日常學習和生活中經常遇到的工程問題,作者巧妙地將抽象的數學原理與這些具體場景相結閤,讓我深刻體會到“數學是工程的語言”並非一句空話。每一次閱讀,都像是在與一位循循善誘的老師對話,他總能在我睏惑之處點撥一二,讓我茅塞頓開。這本書的價值,不僅僅在於它所傳授的知識本身,更在於它點燃瞭我對工程數學學習的熱情,讓我從被動接受者轉變為主動探索者。

评分☆☆☆☆☆

《工程數學導學》這本書,對我來說,不僅僅是一本技術書籍,更像是一本關於如何用數學思維去理解和改造世界的指南。我一直對那些能夠將抽象概念與實際工程問題巧妙連接起來的書籍情有獨鍾,而這本書無疑滿足瞭我的這一需求。它在處理微分方程的部分,做得尤為齣色。我之前學習微分方程時,常常覺得它充滿瞭各種形式的方程和解法,但卻很難將其與具體的工程現象聯係起來。然而,《工程數學導學》通過分析振動係統、電路分析、種群增長模型等典型的工程問題,讓我深刻體會到微分方程在描述動態係統中的核心地位。作者在講解時,不僅給齣瞭求解方法的推導,更注重解釋這些方法背後的物理意義,以及不同解法的適用範圍。例如,在介紹特徵方程法求解常係數綫性微分方程時,書中將其與係統的固有頻率和阻尼特性聯係起來,讓我能夠從工程的角度去理解解的形式。此外,本書還提供瞭大量的練習題,這些題目不僅數量可觀,而且類型多樣,有概念性的理解題,也有計算性的應用題,非常有針對性,能夠幫助我鞏固所學知識,並將其應用到更復雜的工程情境中。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《工程數學導學》的過程,就像是在進行一場智慧的探索之旅。這本書的封麵設計給人一種穩重而又富有深度的感覺,仿佛預示著書中內容的厚重與價值。它在介紹復數及其在工程中的應用時,做得非常精彩。復數在很多工程領域,如電路分析、控製係統設計等,都扮演著至關重要的角色,但其抽象性常常讓初學者望而卻步。《工程數學導學》通過將復數與幾何、代數以及物理量相結閤,使得復數的理解變得直觀而生動。作者在講解時,首先介紹瞭復數的代數錶示法和極坐標錶示法,然後通過復平麵上的幾何意義,如鏇轉、縮放等,來闡釋復數運算的本質。更讓我印象深刻的是,書中將復數應用於交流電路分析,詳細講解瞭如何利用復數來錶示電壓、電流的幅度和相位,以及如何通過復數運算來求解電路中的各種參數。這種將抽象數學概念與具體工程問題緊密結閤的講解方式,不僅讓我掌握瞭復數的計算方法,更讓我理解瞭它在工程實踐中的實用價值。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為,一本優秀的導學書籍,應該能夠點燃讀者的學習興趣,並為他們鋪就一條清晰的學習路徑。《工程數學導學》在這兩點上都做得非常齣色。這本書的封麵設計就已經透露齣一種沉穩而又充滿活力的氣質,而書中的內容更是將這種氣質發揮得淋灕盡緻。我特彆喜歡書中對嚮量分析的講解。以往在學習微積分時,我總覺得它更多的是在處理一維的量,而在工程領域,我們麵對的往往是多維度的空間和復雜的物理場。這本書通過對嚮量場的深入剖析,讓我理解瞭梯度、散度和鏇度這些概念的物理意義,以及它們在流體力學、電磁學等領域中的重要作用。作者在講解這些概念時,並沒有迴避其數學的嚴謹性,但同時又輔以大量的幾何直觀解釋和工程實例,讓我能夠真正理解這些數學工具的內在邏輯。例如,在解釋散度時,書中通過描述流體從一個區域流入流齣的情況,來形象地說明散度錶示瞭源或匯的強度,這讓我瞬間豁然開朗。此外,本書在章節的編排上也彆具匠心,每個章節的開頭都會簡要介紹本章內容與工程領域的聯係,並在結尾處總結關鍵概念及其應用,這種結構設計極大地提升瞭我的閱讀效率和學習的主動性。

评分☆☆☆☆☆

在我翻閱《工程數學導學》的過程中,我深刻地感受到這本書不僅僅是在傳授知識,更是在塑造一種解決問題的思維方式。它的封麵設計傳遞齣一種沉靜而又充滿力量的學術氛圍,而書中的內容則更是將這種氛圍發揮得淋灕盡緻。在介紹嚮量微積分的部分,作者展現瞭極高的教學水平。我過去在學習嚮量微積分時,常常覺得它非常抽象,難以把握其物理意義。《工程數學導學》通過將嚮量場、綫積分、麵積分、體積分等概念與流體力學、電磁學等工程學科中的實際問題相結閤,讓這些抽象的概念變得生動而有價值。作者在講解格林公式、斯托剋斯公式和高斯散度定理時,並沒有止步於數學公式的推導,而是詳細闡述瞭這些公式在聯係不同積分形式、簡化計算以及理解物理規律方麵的關鍵作用。例如,通過分析流體在閉閤麯綫上的環量和穿過麯麵的流量,讓我直觀地理解瞭這些積分定理的物理含義。這種將理論與實踐深度融閤的講解方式,極大地提升瞭我對工程數學的理解和應用能力。

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《工程數學導學》這本書,給我的工程數學學習帶來瞭革命性的改變。在此之前,我總是覺得數學知識與工程應用之間存在一道難以逾越的鴻溝,而這本書則如同一座堅實的橋梁,將我引嚮瞭工程數學的廣闊天地。它在講解傅裏葉級數和傅裏葉變換時,做得尤為齣色。我之前接觸過這些概念,但總是覺得它們與工程實際聯係不緊密。然而,《工程數學導學》通過分析周期信號的分解、頻譜分析以及在通信、圖像處理等領域的應用,讓我看到瞭傅裏葉變換的強大威力。作者在講解時,並沒有迴避數學推導的復雜性,但同時又用非常形象的比喻和圖示,來幫助讀者理解其物理含義。例如,將一個復雜的信號分解成一係列簡單的正弦和餘弦波,就像是將一首交響樂分解成各個樂器的聲音一樣,這種類比讓我瞬間領悟瞭傅裏葉變換的核心思想。此外,書中還提供瞭大量關於離散傅裏葉變換(DFT)和快速傅裏葉變換(FFT)的內容,以及它們在數字信號處理中的具體應用,這對於我未來從事相關領域的工作,具有極其重要的指導意義。

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