Stochastic Controls

Stochastic Controls pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Jiongmin Yong
出品人:
页数:439
译者:
出版时间:1999-7-1
价格:USD 199.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387987231
丛书系列:
图书标签:
  • stochastic
  • controls
  • 随机过程
  • 数学
  • math
  • 随机控制
  • 最优控制
  • 马尔可夫决策过程
  • 动态规划
  • 随机微分方程
  • 滤波理论
  • 估计理论
  • 自适应控制
  • 强化学习
  • 系统控制
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具体描述

The maximum principle and dynamic programming are the two most commonly used approaches in solving optimal control problems. These approaches have been developed independently. The theme of this book is to unify these two approaches, and to demonstrate that the viscosity solution theory provides the framework to unify them.

《概率控制》:驾驭不确定性的艺术与科学 在瞬息万变的现代世界,不确定性已成为我们生活和工作中的常态。从金融市场的波动,到复杂的工程系统,再到生物过程的随机演变,如何有效地在这些不可预测的环境中做出最优决策,是摆在我们面前的重大挑战。这本《概率控制》深入探讨了这一核心问题,它不是简单地呈现一堆枯燥的数学公式,而是将概率论的强大工具与控制理论的精妙思想融为一体,为我们提供了一套系统而深刻的框架,以理解、预测并最终驾驭这些不确定性。 本书旨在为那些希望在复杂动态系统中实现最优性能的读者提供一套严谨且实用的方法论。它涵盖了从基础概念到前沿应用的广泛内容,力求让读者不仅掌握理论的精髓,更能领略其在解决实际问题中的巨大潜力。 第一部分:概率的基石与随机过程的脉络 在深入控制问题之前,我们必须首先建立坚实的概率论基础。本书的第一部分,正是为此而铺设。我们从概率论的基本公理出发,逐步引入随机变量、概率分布、期望与方差等核心概念。在这里,您将学习如何量化不确定性,理解不同随机变量之间的关系,并掌握描述随机现象的统计工具。 然而,许多现实世界的问题并非静态,而是随时间演变的。因此,理解随机过程至关重要。本书将详细介绍马尔可夫链、泊松过程、布朗运动等经典随机过程。您将学习如何分析这些过程的性质,例如状态转移、到达时间、平稳性等。我们会通过生动的例子,展示这些随机过程如何在金融衍生品定价、通信系统性能分析、物理粒子扩散等领域发挥作用。 更进一步,我们还会探讨条件概率和贝叶斯推理。这些概念是我们理解和更新信念的关键。在面临不确定信息时,如何根据新的观测来调整我们对事件发生概率的判断,是进行有效决策的基础。《概率控制》将带领您领略贝叶斯定理的强大力量,并展示如何在不断变化的信息环境中进行学习和推断。 第二部分:控制理论的现代视角与最优性原理 在掌握了量化和描述不确定性的工具之后,我们将转向控制理论的核心。本书将以一种现代的视角来审视控制问题,强调在存在不确定性时的最优控制。我们将从经典的最优控制理论出发,引入状态空间表示、性能指标函数等概念。 重点将放在动态规划原理上,这是解决最优控制问题的基石。您将学习如何通过分解复杂问题为一系列较小的子问题,并利用贝尔曼方程来寻找最优策略。本书将详细阐述动态规划的原理,并提供清晰的推导过程,帮助您理解其逻辑。 在处理不确定性时,特别是在噪声和扰动存在的情况下,线性二次调节器(LQR)是一个至关重要的工具。我们将深入研究LQR的理论,包括如何设计一个能够最小化二次型性能指标的线性反馈控制器。通过详细的算例,您将理解LQR如何在线性系统和二次型成本下提供最优解。 此外,本书还将介绍卡尔曼滤波,这是在有噪声测量的情况下估计系统状态的基石。卡尔曼滤波不仅是状态估计的强大工具,更是许多现代控制系统不可或缺的一部分。我们将深入探讨其递推公式和工作原理,以及它如何与最优控制相结合,形成线性二次高斯(LQG)控制器。LQG控制器是处理线性系统、高斯噪声和二次型成本下的最优控制解决方案。 第三部分:随机控制的核心:马尔可夫决策过程与动态随机优化 当系统的演变和决策的结果都受到随机性的影响时,我们进入了随机控制的领域。本书的第三部分,将是本书的重中之重,深入探讨随机控制的核心概念和方法。 马尔可夫决策过程(MDP)是建模和解决随机控制问题的标准框架。我们将详细介绍MDP的构成要素:状态空间、动作空间、转移概率和奖励函数。您将学习如何使用MDP来精确地描述一个随机动态系统,以及在其中进行序列决策。 理解MDP的关键在于学习最优策略。本书将系统地介绍求解MDP的两种主要方法:策略迭代和值迭代。这两种算法都旨在找到一个最优策略,使得在无限期或有限期内累积的期望奖励最大化。我们将通过详细的算法描述和算例,帮助您掌握这些求解方法。 然而,在实际应用中,我们往往无法获得精确的转移概率和奖励函数。这时,强化学习就显得尤为重要。虽然本书的侧重点是理论框架,但我们会简要介绍强化学习的思想,它通过与环境的交互来学习最优策略,是解决现实世界中“黑箱”问题的重要途径。 更进一步,我们将探讨部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)。在许多实际场景中,我们无法直接观测到系统的真实状态,只能获得带有噪声的观测。POMDP框架能够处理这种情况,并通过信念状态来指导决策。我们将介绍POMDP的挑战以及一些近似求解方法。 本书还会涉及动态随机优化,这是一种更广泛的框架,用于在存在不确定性的情况下优化序列决策。我们将探讨随机规划的理论,包括两阶段随机规划和多阶段随机规划,以及它们在应对未来不确定性方面的应用。 第四部分:前沿进展与跨领域应用 《概率控制》的第四部分,将目光投向更广泛的前沿领域,并展示概率控制理论在各个学科的广泛应用。 我们将探讨随机微分方程(SDEs)在建模连续时间随机动态系统中的作用。SDEs是描述诸如金融市场价格波动、物理粒子布朗运动等现象的强大数学工具。我们将介绍SDEs的解的存在性、唯一性以及一些数值求解方法。 本书还将触及随机偏微分方程(SPDEs),它们是随机微分方程在多维空间中的推广,广泛应用于流体力学、材料科学等领域。 在应用层面,我们将深入探讨概率控制在金融工程中的作用,包括资产定价、风险管理、投资组合优化等。您将看到如何利用随机模型来刻画金融市场的随机性,并设计出能够最大化收益、最小化风险的策略。 在自动化与机器人学领域,概率控制为设计能够在复杂、动态且不确定环境中运行的自主系统提供了理论基础。例如,机器人在未知环境中导航、执行任务,都需要强大的概率控制能力。 此外,我们还将简要介绍概率控制在信号处理、通信系统、生物医学工程以及人工智能等领域的应用。这些跨领域的例子将充分展示概率控制理论的普适性和强大生命力。 结语:赋能未来,驾驭不确定 《概率控制》不仅仅是一本教科书,它是一扇窗,让我们得以窥见驾驭不确定性的艺术与科学。通过本书的学习,您将能够: 深刻理解不确定性的本质: 掌握量化和描述随机现象的数学工具。 掌握最优决策的原理: 学习如何在动态且随机的环境中制定最优策略。 构建强大的预测与控制模型: 能够设计和分析各种随机控制系统。 解决实际问题: 将理论知识应用于金融、工程、机器人等众多领域。 在这本《概率控制》的引导下,您将装备上应对未来挑战的智慧和工具,自信地在波涛汹涌的时代浪潮中,找到属于自己的航向,实现更优、更稳健的决策。无论您是学术研究者,还是工程实践者,亦或是对不确定性决策充满好奇的探索者,本书都将是您不可或缺的宝贵资源。

作者简介

雍炯敏老师,原复旦大学数学系的一位老师,是我老板的同学,经常听老板说起,挺牛的一位老师……

目录信息

读后感

评分

作为一个控制理论方向的硕士,毕业15年了,十分十分推荐本书! 2年前才知道这本书,真是孤陋寡闻,感觉学都白上了!这基本上是最优控制理论的天了。思路极其清晰,知识结构十分牢固,感谢老师们在百忙之中写出此书,让后生受益。在Stochastic丛书中它按出版顺序排43号,与外国...

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用户评价

评分

这本书的编写风格实在是太……“老派”了。我阅读了很多当代数学教材,它们大多倾向于使用现代的符号系统和更抽象的代数结构来统一描述不同领域的理论。然而,这本《Stochastic Controls》却似乎保留了上世纪七八十年代控制理论研究的经典风貌。它非常侧重于传统的随机微积分和概率论的视角,很多地方的讨论仍然停留在欧式空间或者有限维流形上,对于现代微分几何在控制理论中的应用着墨不多。这使得这本书在某些方面显得有些历史感,虽然其核心内容依然扎实可靠,但在与最新的机器学习或深度强化学习的交叉领域对接时,会显得有些脱节。我发现自己常常需要在阅读特定章节时,不断地在脑海中将作者的描述“翻译”成更现代的语言框架,这无疑增加了阅读的认知负荷。例如,对于动态规划方程的讨论,它更倾向于使用经典的Hamiltonian形式,而不是更具现代感和扩展性的信息集演化描述。如果你是想了解随机控制的历史源流和经典理论基石,这本书是无可替代的;但如果你主要关注前沿应用和跨学科融合,你可能需要另一本更“新潮”的补充读物。

评分

这本书的行文风格可谓是极其严谨,简直是数学理论的教科书范本,丝毫没有那种为了迎合大众读者而刻意简化的倾向。作者对每一个定理的推导都做到了滴水不漏,每一步逻辑衔接都像是精密的机械咬合,不允许任何模糊或跳跃。我花了整整一个下午来仔细研读关于庞特里亚金最小化原理的证明,作者的论证过程层次分明,从变分不等式到最终的哈密顿-雅可比-贝尔曼方程(HJB),每一步的数学推导都清晰可见,甚至连一些看似微不足道的边界条件处理,作者都给出了详尽的注释。对于已经具备扎实分析基础的研究者来说,这本书无疑是一部宝贵的参考手册,可以用来查阅和确认复杂的随机控制问题的严密解法。不过,对于纯粹的工程师或者应用导向的读者,初次接触可能会感到有些吃力。书中充斥着大量的勒贝格积分、随机测度和希尔伯特空间的概念,如果这些基础知识不够牢固,很容易在阅读中迷失方向。它更像是一部奠基性的学术专著,而非一本“速成指南”。我个人更倾向于这种“硬核”的学术态度,因为它保证了结论的可靠性和普适性,尽管学习曲线略显陡峭。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮,那种深邃的蓝色调配合着简洁的白色字体,散发出一种既专业又富有现代感的学术气息。我本来对这类理论性很强的书籍有些畏惧,但这本书的排版和装帧质量非常出色,拿在手里感觉沉甸甸的,就知道内容一定经过了精心的打磨。光是翻阅前几章的绪论部分,作者对随机过程和最优控制理论的宏观概述就足够吸引人了。他没有直接抛出复杂的数学公式,而是用非常生动的例子来阐述核心概念,比如如何用随机微分方程来模拟金融市场的波动,或者在机器人路径规划中如何处理环境的不确定性。这种“由表及里”的讲解方式,极大地降低了初学者的入门门槛。特别是关于马尔可夫决策过程(MDP)的部分,作者巧妙地引入了动态规划的思想,使得原本抽象的迭代过程变得直观可感。我尤其欣赏作者在引言中强调的“理论联系实际”的宗旨,这让我对后续章节中可能出现的具体应用场景充满了期待。如果说有什么可以改进的地方,或许是插图的密度可以再增加一些,尤其是在讨论布朗运动的路径性质时,清晰的图形辅助会更有助于理解。但总体而言,从视觉体验和初步的文本引导来看,这本书绝对是教科书级别的精品,让人愿意沉下心来深入研读。

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我尝试着将书中的一些高级概念应用到我目前正在进行的一个复杂系统建模项目中,结果非常令人鼓舞。这本书最宝贵的地方在于它对不同控制框架的集成和对比分析。例如,书中对最优随机控制、鲁棒控制和适应性控制的章节划分非常清晰,并且在每一部分结束后,都有一个综合性的讨论,明确指出每种方法在处理噪声类型、信息完备性以及计算复杂度方面的优劣。我发现,以往我惯用的那种启发式设计方法,在某些极端不确定的场景下会失效,而书中介绍的基于随机最优控制的解决方案,提供了一种系统性的、数学上可证明的最优性保证。特别是关于“粘性解”和“广义解”的讨论,刷新了我对控制系统稳定性的理解。我喜欢作者没有局限于经典的线性二次高斯(LQG)问题,而是深入探讨了非线性和高维状态空间下的挑战。书中给出的数值例子虽然不多,但每一个都极具代表性,它们有效地展示了理论模型如何转化为可操作的算法。这本书的实用价值在于,它不仅告诉你“应该怎么做”,更重要的是告诉你“为什么这么做是最好的”。

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这本书的参考文献列表堪称一份小型的控制理论发展史。我注意到作者引用了大量的原始论文,很多都是控制理论奠基人早期的工作,这表明作者对该领域的研究脉络有着极深的理解和敬意。在讨论随机微分方程的解的存在性和唯一性时,书中对Itô积分和Stratonovich积分的细微差别进行了耐心的区分和辨析,这种对细节的执着,体现了作者作为领域专家的严谨态度。我尤其欣赏作者在书末附上的“展望”部分,虽然篇幅不长,但对未来随机控制可能面临的挑战,例如在无限维系统中的可解性问题,以及与非凸优化结合的难度,进行了富有洞察力的预测。阅读这本书的过程,与其说是在学习一个知识体系,不如说是在与一位资深学者进行深入的、跨越时空的对话。它要求读者不仅要具备数学功底,还要有历史的眼光和批判性思维。尽管阅读过程需要高度的专注力,但每攻克一个难点,获得的成就感是其他任何轻松读物都无法比拟的。这本书绝对是任何认真对待随机控制领域的人书架上不可或缺的一本“镇店之宝”。

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the writer for this book is verrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrry famous in Stochastic field !1

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当时那一票牛人们。

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