多變量控製係統的分析和設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:中國電力齣版社

作者:王詩宓編

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1996-09-01

價格:25.0

裝幀:精裝

isbn號碼:9787801251435

叢書系列:

圖書標籤:

• 控製係統
• 多變量控製
• 係統分析
• 係統設計
• 現代控製
• 控製理論
• 自動化
• 工程控製
• 優化控製
• 過程控製

好的，這是一份關於一本名為《多變量控製係統的分析與設計》的圖書的詳細簡介，內容涵蓋瞭控製係統分析、設計、現代控製理論、以及相關應用領域，但不涉及具體該書的目錄或內容細節。 --- 《現代控製工程與係統優化》圖書簡介 導言：復雜係統控製的理論基石與實踐前沿 在當今高度復雜化的工業、航空航天、生物醫學以及經濟係統中，單一變量控製已無法滿足對性能、魯棒性和效率的嚴苛要求。係統之間的相互耦閤、動態特性的不確定性以及環境的復雜性，使得多輸入多輸齣（MIMO）係統的分析與設計成為現代控製工程領域的核心挑戰。《現代控製工程與係統優化》一書旨在為讀者提供一個全麵而深入的知識框架，以理解和駕馭這些復雜的動態係統。本書的焦點在於闡述從經典到現代控製理論的演進脈絡，重點剖析如何利用現代數學工具和計算方法，實現係統性能的最優化。 第一部分：動態係統的建模與狀態空間錶示 本書伊始，便著重於係統建模的基礎工作。成功的控製設計始於對被控對象的準確描述。我們將從物理係統的建模方法入手，探討微分方程組、傳遞函數矩陣以及拉普拉斯/Z變換在描述綫性時不變（LTI）係統中的應用。 核心內容聚焦於“狀態空間錶示法”。這是一種強大的工具，能夠統一處理多輸入多輸齣係統，無論其內部結構如何復雜。讀者將學習如何將高階微分方程轉換為標準的狀態空間形式 $dot{mathbf{x}} = mathbf{A}mathbf{x} + mathbf{B}mathbf{u}$ 和 $mathbf{y} = mathbf{C}mathbf{x} + mathbf{D}mathbf{u}$。此外，本書還將深入探討係統的基本性質，如能控性和能觀測性的判定，這是後續設計穩定控製器和觀測器的先決條件。我們將詳細分析這些矩陣判據，並討論如何通過相似變換來簡化係統結構，例如對角化處理，以便於後續的分析和設計。對於非綫性係統，本書也會引入一些綫化方法，為應用現代控製理論打下基礎。 第二部分：綫性係統穩定性分析與性能評估 係統的穩定性是控製設計中不可動搖的首要目標。本書係統地迴顧瞭穩定性理論，從李雅普諾夫（Lyapunov）的直接法和間接法，到特徵值分析。特彆是在多變量係統中，特徵值（或係統矩陣 $mathbf{A}$ 的本徵值）的分布直接決定瞭係統的動態響應特性。 性能評估方麵，本書超越瞭對瞬態響應（如超調量和建立時間）的定性描述，轉嚮瞭基於頻域分析和時間域指標的定量評估。讀者將掌握如何利用矩陣的範數概念來量化係統的增益和敏感度。在時間域，我們將引入如 $mathcal{H}_2$ 範數等指標，用於評估係統在隨機輸入下的性能，這對於設計具有良好噪聲抑製能力的控製器至關重要。 第三部分：現代控製設計的核心技術——極點配置與觀測器設計 本部分是本書實踐價值的核心體現，它構建瞭現代狀態反饋控製器的理論基礎。 狀態反饋極點配置（Pole Placement）：我們將詳細闡述如何通過設計一個狀態反饋增益矩陣 $mathbf{K}$，使得閉環係統矩陣 $mathbf{A}-mathbf{B}mathbf{K}$ 的特徵值（即閉環極點）被放置到設計者希望的位置，從而實現期望的動態性能。我們將討論利用Ackermann公式、極點配置算法以及共軛對配置等技術，並分析在實際係統中，由於模型誤差或飽和效應，極點配置的局限性與應對策略。 狀態觀測器設計：在許多實際應用中，係統的所有狀態變量無法直接測量。因此，設計一個狀態觀測器來實時估計不可測狀態是必不可少的步驟。本書詳細介紹瞭 പൂർ態觀測器（Full-Order Observer）和降階觀測器（Reduced-Order Observer）的設計原理。同樣，觀測器的性能也依賴於其極點的位置，我們將探討如何利用對偶性原理將能觀性問題轉化為能控性問題，從而設計齣與控製器協同工作的觀測器。 第四部分：魯棒控製與最優控製導論 隨著係統復雜度的增加，對控製器魯棒性的要求也日益提高。本部分引入瞭更高級彆的控製理論，以應對模型不確定性和外部擾動。 最優控製（Optimal Control）：我們將從變分法和龐特裏亞金極大值原理齣發，建立起最優控製問題的數學框架。隨後，本書將重點介紹LQR（Linear Quadratic Regulator）控製器設計。LQR通過最小化一個二次型性能指標（包含狀態誤差的平方和控製輸入的加權平方）來確定最優反饋增益，這是一種在性能和控製努力之間進行權衡的強大方法。 魯棒性基礎：為瞭處理模型中的不確定性，本書將導論性的介紹$mathcal{H}_{infty}$ 控製理論的核心思想。該理論著眼於最小化係統在所有可能擾動下的最大影響（即最小化閉環係統的 $mathcal{H}_{infty}$ 範數），從而確保係統在最壞情況下的性能錶現。 第五部分：高級主題與應用展望 最後一部分將觸及一些前沿且具有廣泛應用潛力的主題。我們將探討自適應控製的基本概念，即控製器參數能夠根據係統動態的變化進行在綫調整的策略。此外，對於具有明顯耦閤特性的係統，解耦控製策略，如使用逆模型補償器來消除輸入輸齣之間的相互影響，也將被詳細分析。 本書的編寫風格注重理論的嚴謹性與工程實踐的緊密結閤，旨在幫助讀者不僅掌握抽象的數學工具，更能將這些工具應用於解決真實的工程控製問題，從而站在現代控製工程理論的前沿。 ---

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我一直覺得，很多控製理論的書籍在“設計”部分往往是點到為止，更多地停留在理論層麵。然而，這本書在“多變量控製係統的分析與設計”這一領域，顯然在這方麵進行瞭更深入的挖掘。我發現書中對於如何將分析結果轉化為實際的控製器設計，有著非常詳細的步驟和方法論。例如，在“狀態反饋控製器設計”一章，它不僅僅提齣瞭極點配置（pole placement）的方法，還詳細講解瞭如何通過選擇閤適的增益矩陣來達到預期的係統響應。書中還引入瞭“觀測器設計”，即在無法測量所有狀態變量的情況下，如何通過已知的輸入和輸齣信號來估計內部狀態。我被書中對“LQR”（綫性二次調節器）的講解所吸引，它提供瞭一種係統性的方法來優化控製器的性能指標，從而在係統響應速度和控製能量消耗之間取得平衡。書中還涉及瞭“模型預測控製”（MPC），這是一種非常強大的高級控製策略，它能夠預測係統未來的行為，並在此基礎上做齣最優的控製決策。雖然MPC的部分內容相當復雜，但書中通過一些簡潔的例子，讓我窺見瞭其強大的應用潛力，例如在工業過程控製和機器人領域。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容，可以說是一部關於復雜係統“診斷”與“療法”的百科全書。我一直對那些難以捉摸的動態係統感到好奇，而這本書恰好提供瞭一個係統性的框架來理解它們。從最開始的“係統建模”部分，它就帶領我認識到，一個看似簡單的過程，背後可能隱藏著錯綜復雜的相互作用。書中對不同建模方法的比較，從物理模型到數據驅動模型，都給予瞭清晰的闡述，並且指齣瞭它們各自的優缺點。我尤其欣賞書中關於“可控性”和“可觀測性”的分析，這就像是給一個黑箱係統做體檢，判斷我們是否能夠通過輸入來影響它的狀態，以及我們能否從輸齣中推斷齣它的內部狀態。這些基礎概念的理解，對於後續的控製器設計至關重要。書中還對各種穩定性判據進行瞭詳細的講解，比如根軌跡法、奈奎斯特圖在多變量係統中的擴展應用，以及狀態反饋和輸齣反饋控製器的設計方法。特彆是“滑模控製”和“自適應控製”等章節，雖然內容較為前沿，但通過翔實的數學推導和圖示，幫助我理解瞭如何在係統發生擾動或參數變化時，依然能夠保持係統的穩定性和性能。

评分☆☆☆☆☆

這本書的魅力在於它能夠將高度抽象的數學理論，與實際的工程控製問題緊密地聯係起來。我之前一直認為，多變量係統的控製是一個非常“玄學”的領域，很難找到清晰的脈絡。但是，通過閱讀這本書，我發現它提供瞭一套非常係統化的分析和設計方法。從對係統的數學建模開始，書中就強調瞭理解係統內部耦閤關係的重要性。我特彆喜歡書中關於“頻率響應分析”在多變量係統中的應用，例如對廣義特徵值（generalized eigenvalues）和奇異值分解（singular value decomposition）的運用，這為理解係統的帶寬、穩定性裕度以及各個輸入輸齣通道之間的相互影響提供瞭有力的工具。在控製器設計方麵，書中深入探討瞭各種經典和現代的控製策略，比如PID控製器的多變量擴展、前饋控製的運用，以及更高級的“魯棒控製”和“最優控製”理論。書中對“模型約減”的講解尤為精彩，它展示瞭如何將復雜的、高維度的係統轉化為更易於理解和實現的低階模型，而又不至於損失過多的係統性能。我從中學習到瞭如何使用如Kalman濾波等方法來處理係統噪聲，並設計齣更具魯棒性的控製器。

评分☆☆☆☆☆

這本《多變量控製係統的分析與設計》給我留下瞭極其深刻的印象，盡管我並非該領域的專業研究者，但其內容的深度和廣度依舊讓我受益匪淺。初讀這本書，我會被其嚴謹的數學推導和詳盡的理論框架所吸引。書中對綫性代數、復變函數等基礎數學工具的應用恰到好處，使得對高階係統的理解變得更加係統化。特彆是在“模型降階”章節，書中提齣的H-infinity控製、LMI（綫性矩陣不等式）等先進控製理論，展現瞭如何將復雜的、高維度的係統轉化為更易於分析和實現的低維度模型。這對於實際工程應用來說，無疑是至關重要的。我被書中對模型不確定性如何影響係統性能的分析所吸引，以及如何設計齣能夠應對這些不確定性的魯棒控製器。例如，書中對增益裕度（gain margin）和相位裕度（phase margin）在多輸入多輸齣（MIMO）係統中的推廣和應用進行瞭深入的討論，這與單輸入單輸齣（SISO）係統的分析有著本質的區彆，也更能體現多變量控製的復雜性。此外，書中還涉及瞭一些非綫性控製策略的初步探討，例如反饋綫性化等，雖然篇幅不多，但足以勾勒齣更廣闊的研究方嚮。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當傳統，素雅的藍色背景上是沉穩的白色宋體字，透著一股嚴謹學術的氣息。我剛拿到手的時候，就覺得它一定是一本內容紮實的教科書。然而，翻開目錄，我發現裏麵詳盡地介紹瞭各種復雜的數學模型和抽象的理論概念。例如，在“係統辨識”那一章，它深入探討瞭如何從實驗數據中構建數學模型，涉及瞭最小二乘法、最大似然估計等多種統計方法。書中還花瞭大量篇幅講解瞭狀態空間錶示、傳遞函數矩陣以及零極點分析在多變量係統中的應用，這些都遠超齣瞭我預期的基礎知識範疇。雖然這本書的標題暗示瞭“設計”的部分，但我在閱讀過程中，更多的是被其對係統“分析”的深度所震撼。它提供的工具和框架，對於理解復雜動態係統的內在行為，比如不同變量之間的耦閤、反饋迴路的穩定性等，提供瞭非常清晰的視角。我尤其對關於Lyapunov穩定性理論的闡述印象深刻，書中通過多個實例，將抽象的穩定性判據可視化，讓我對係統的魯棒性有瞭更直觀的認識。當然，對於我這樣一個希望快速掌握實際應用技巧的讀者來說，這本書在某些方麵顯得有些過於理論化，對於具體的工程實現細節的描述相對較少。

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