巷道支护限制与稳定作用理论及其应用

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出版者:矿业大学
作者:周华强
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页数:0
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价格:19.5
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isbn号码:9787810709866
丛书系列:
图书标签:
  • 巷道支护
  • 矿山工程
  • 岩石力学
  • 稳定性分析
  • 支护理论
  • 工程应用
  • 数值模拟
  • 风险评估
  • 地质工程
  • 安全科学
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《巷道支护限制与稳定作用理论及其应用》的书籍的详细图书简介,内容不包含该书的任何信息,完全围绕其他领域展开,力求内容充实、自然。 --- 《复杂系统建模与控制:跨学科视角下的动态优化》图书简介 图书核心主题: 本书深入探讨了复杂系统的建模方法、控制理论的最新进展,以及如何利用先进的优化算法来管理和稳定具有高度非线性和不确定性的工程、生态及社会经济系统。全书旨在为跨学科研究人员和高级工程师提供一个综合性的理论框架与实用的解决方案。 第一部分:复杂系统基础理论与建模范式 本部分首先界定了复杂系统的核心特征,如涌现性、自组织和非线性动力学。我们摒弃了传统的线性化假设,重点介绍了非线性动力学分析的工具箱,包括李雅普诺夫稳定性理论、混沌分析的基础方法以及分岔理论在系统演化预测中的应用。 1.1 复杂系统的数学描述: 详细阐述了基于微分方程组、随机过程和网络拓扑结构来构建系统模型的必要性。特别关注了延迟微分方程(DDEs)在描述具有时间滞后特性的生物、化学反应系统中的建模优势。 1.2 建模范式的转换: 探讨了从集中式控制到多智能体系统(Multi-Agent Systems, MAS)的范式转变。内容涵盖了代理间的通信拓扑设计、分布式信息交换协议的设计,以及如何通过局部交互实现全局最优目标的达成。着重分析了基于博弈论的代理行为建模,用以预测竞争或合作环境下的系统响应。 1.3 异构数据融合与模型校正: 鉴于真实世界复杂系统的模型往往受限于测量精度和不完全信息,本章介绍了先进的数据融合技术。重点阐述了卡尔曼滤波的扩展形式(EKF、UKF)在非线性状态估计中的应用,以及粒子滤波(Particle Filtering)在高维、非高斯噪声环境下的鲁棒性表现。通过实际案例演示如何将历史运行数据、实时传感器读数和专家知识有效地整合到模型结构中,实现模型的持续迭代与校正。 第二部分:先进控制理论与鲁棒性设计 本部分将理论的重点转移至如何设计有效的控制律,以确保复杂系统在面对外部扰动和内部不确定性时仍能保持期望的性能和稳定性。 2.1 鲁棒控制设计: 深入剖析了$mathcal{H}_{infty}$ 控制理论,阐明其在保证系统在所有可能满足范式约束的扰动下,仍能保持预设性能水平方面的关键作用。本书提供了频率域分析方法,并结合奇异值分解(SVD)来指导控制器综合。此外,滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)作为一种对模型不确定性和外部干扰具有内在鲁棒性的技术,被详细地阐述了其设计、抖振现象的抑制以及在强非线性系统中的应用。 2.2 模型预测控制(MPC)的深化应用: MPC因其前瞻性优化能力,成为控制复杂系统的核心工具。本书不仅涵盖了基本的线性MPC,更侧重于非线性模型预测控制(NMPC)。我们详细解析了在实时计算约束下,如何利用高效的二次规划(QP)或非线性规划(NLP)求解器,实现对高维度系统的实时优化控制。应用实例包括能源调度和交通流管理。 2.3 自适应与学习型控制: 针对系统参数随时间变化的特性,本章探讨了自适应控制策略。内容涉及基于参考模型自适应控制(MRAC)的设计原则,以及基于神经网络的逆动力学控制,后者利用机器学习的能力自动逼近系统的未知动态,实现自学习控制律的更新。 第三部分:优化、仿真与跨学科案例研究 本部分将理论与实际工程挑战紧密结合,展示如何运用优化算法解决复杂的资源分配和调度问题,并提供了跨越不同工程领域的多维度应用案例。 3.1 组合优化与启发式算法: 复杂系统往往面临离散决策与连续控制变量的耦合问题。本书详细介绍了求解这类问题的有效策略,包括遗传算法(GA)、粒子群优化(PSO)以及模拟退火(SA)等全局优化方法。重点在于如何将这些算法有效地嵌入到实时控制框架中,或用于系统级的离线设计优化。 3.2 大规模仿真与数字孪生: 为了验证复杂控制策略的有效性,强大的仿真能力至关重要。本章介绍了并行计算在系统级仿真中的应用,以及如何构建数字孪生(Digital Twin)模型,实现对物理实体性能的精确实时映射、故障诊断和预见性维护。详细讨论了在多尺度、多物理场耦合系统中的仿真挑战。 3.3 跨学科应用:环境生态系统与智能电网: 生态系统稳定性分析: 利用网络化捕食者-猎物模型,分析气候变化和引入外来物种对生物多样性稳定性的影响,并设计干预控制措施以维持生态平衡。 智能电网的鲁棒调度: 针对可再生能源(风能、太阳能)的间歇性,本书展示了如何利用MPC结合概率约束优化,设计能够平衡供需、抑制振荡并确保电能质量的先进控制策略。 总结: 《复杂系统建模与控制:跨学科视角下的动态优化》不仅是控制理论研究者的参考手册,更是期望将前沿数学工具应用于实际复杂工程难题的工程师和决策者的实用指南。本书强调理论的严谨性、方法的先进性,以及跨领域融合的实践价值,旨在推动读者在面对高度动态和不确定性环境时,能够构建更具韧性、更优化的解决方案。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮,封面选用的那种深沉的墨绿色,配上烫金的字体,透着一股沉稳和专业的气息,让人在书店里一眼就能被吸引住。内页的纸张质感也相当出色,触感温润,即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。排版布局非常讲究,大段的文字中间穿插着清晰的图表和公式推导,逻辑衔接得天衣无缝。我尤其欣赏作者在结构上所下的功夫,章节划分层次分明,从基础概念的引入到复杂工程实例的剖析,过渡自然流畅,几乎不需要读者在不同知识点之间来回跳跃寻找上下文。对于初涉此领域的新人来说,这种严谨的结构是极好的引导;而对于资深工程师而言,其中深入的理论探讨又提供了值得反复咀嚼的深度。可以说,这本书在物理呈现和内容组织上,都达到了行业教材的顶尖水准,光是捧在手里翻阅,就能感受到作者的匠心和对知识的敬畏。

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我尝试将书中的一些关键理论应用到我正在负责的一个老旧隧道修复项目上。这个项目最大的难点在于,现有的支护结构已经在使用过程中发生了严重的变形,传统的设计规范已经无法提供有效的评估工具。这本书中关于“支护响应历史”的分析框架,简直是为这种“二次病害”诊断量身定做。我根据书中描述的方法,重新反演了支护受力演化的路径,结果清晰地揭示了早期施工阶段留下的结构薄弱点是如何累积成了现在的安全隐患。尽管书中的公式看起来颇为复杂,需要投入大量精力去消化,但一旦掌握了其核心逻辑,它提供的诊断工具的精度和深度是现有市场上的任何商业软件报告都无法比拟的,因为它植根于对物理机制的深刻理解,而非仅仅是参数拟合。

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这本书的文字风格有一种奇特的魔力,它既有严谨的学术论证的精确性,又渗透着一种近乎哲学的思辨色彩。比如,在讨论极限平衡状态时,作者用了好几页篇幅来辩证地分析“稳定”的定义——稳定是绝对的还是相对的?是瞬时的还是长期的?这种对核心概念的反复锤炼,极大地提升了阅读体验。我发现自己不再是被动接受知识,而是主动参与到与作者的思维对话中。它不像一些技术手册那样干巴巴地罗列公式,而是将每一步的推导都置于宏大的工程背景之下,让人理解每一个数学符号背后所代表的物理意义和潜在的工程风险。阅读此书的过程,与其说是学习,不如说是一次对工程思维深度的极限挑战和重塑。

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我最近在整理我的岩土工程案例库时,发现这本书提供了一个全新的、更加精细化的分析视角。它不仅仅停留在传统的强度校核层面,而是深入挖掘了结构在长期荷载作用下,围岩与支护系统之间相互作用的动态演变过程。书中对“限制”一词的阐释极其到位,它不再被简单理解为刚性约束,而是被视为一种能量耗散和应力再分配的关键机制。我特别关注了其中关于数值模拟参数设定的章节,作者并未给出“标准答案”,而是基于大量的现场监测数据,探讨了不同支护材料特性对模型收敛性和解的稳定性的敏感性。这对于我们解决那些边界条件模糊、岩体力学参数难以确定的复杂矿井工程问题,提供了极具操作性的指导思想。它强迫我跳出教科书式的简化模型,去正视地下工程的真实复杂性。

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从一个非专业背景的爱好者的角度来看,这本书的学术深度确实令人望而生畏,它毫不留情地展现了地质工程领域知识的壁垒之高。我本来是想找一本能快速了解巷道支护基本原理的入门读物,但这本书显然定位在了科研和高级设计层面。书中的大量术语和假设前提,要求读者必须对岩石力学、弹性力学乃至有限元方法有扎实的预备知识。不过,即便是无法完全理解所有复杂的推导,书中配图的精美和逻辑链的完整性依然值得称赞。每一张示意图都清晰地勾勒出了复杂应力场的分布形态,这对于构建一个宏观的、直观的理解框架非常有帮助。它更像是一部需要“慢品”的“案头宝典”,而不是可以“速览”的参考手册,适合那些立志要在这个领域做出实质性贡献的人士研读。

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