Applied Nonlinear Control

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出版者:Prentice Hall
作者:Jean-Jacques Slotine
出品人:
页数:461 pages
译者:
出版时间:October 1, 1990
价格:$143
装帧:9.1 x 7 x 1.2 inches
isbn号码:9780130408907
丛书系列:
图书标签:
  • 非线性控制
  • Control.Theory
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  • control
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  • 优化算法
  • 机器人控制
  • 航空航天
  • 电气工程
  • 建模与仿真
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具体描述

Covers in a progressive fashion a number of analysis tools and design techniques directly applicable to nonlinear control problems in high performance systems (in aerospace, robotics and automotive areas).

混沌之舞,稳态之道——揭秘非线性系统的控制奥秘 在现代工程与科学的广阔图景中,我们身处的现实世界远非简单的线性方程所能完全描绘。从精密的航空航天姿态控制,到复杂的生物医学信号分析,再到经济模型中的市场波动,无数系统都展现出其内在的非线性特征。这些非线性现象,如同潜藏的暗流,时而带来令人惊叹的复杂动态,时而又构成严峻的控制挑战。 《非线性控制应用》一书,正是为探索和驾驭这些非线性世界的深刻奥秘而精心打造。本书并非罗列枯燥的数学公式,而是以一种深入浅出的方式,引导读者走进一个充满挑战与魅力的控制领域。它旨在揭示那些超越传统线性控制器界限的强大技术,赋予工程师和研究人员解决现实世界复杂问题的有力工具。 穿越线性的藩篱,触碰真实的动态 线性系统,以其易于分析和控制的特点,曾是控制理论的基石。然而,当系统增益饱和、存在摩擦、反馈延迟、或者本质上就表现出周期性、混沌等非线性行为时,线性方法便显得捉襟见肘。本书将带领读者深入理解非线性系统行为的根源,阐释为何在诸如机器人手臂的柔顺控制、电力系统中电网的稳定性分析、或者自动驾驶车辆的轨迹跟踪等众多场景下,非线性控制方法是不可或缺的。 从经典到前沿,构建全面的非线性控制知识体系 本书的编写,严谨而系统。它不会止步于对非线性现象的简单描述,而是会深入探讨一系列成熟且实用的非线性控制理论和设计方法。例如: 反馈线性化技术: 学习如何通过巧妙的反馈设计,将一个复杂的非线性系统“转换”为一个等效的线性系统,从而利用成熟的线性控制技术进行设计。理解输入-状态线性化、输入-输出线性化等不同方法的原理和适用范围。 滑模控制: 掌握一种对参数变化和外部扰动具有极强鲁棒性的控制策略。理解滑模控制的核心思想——滑模面的设计与到达律的实现,以及如何避免抖振现象,使其在恶劣工况下依然能够提供可靠的控制。 模糊逻辑控制: 探索如何将人类的经验知识和直观判断转化为精确的控制算法。学习模糊集合、模糊规则的构建,以及如何通过模糊推理和解模糊实现对复杂系统的智能控制,尤其适用于难以建模的系统。 神经网络控制: 深入了解如何利用神经网络的学习能力来逼近未知的非线性动态或优化控制性能。学习自适应神经网络控制、预测控制等,实现系统在未知环境下的自主学习与优化。 Lyapunov稳定性分析: 掌握一种强大的稳定性分析工具,能够直接判断非线性系统的稳定性,而无需求解复杂的微分方程。理解Lyapunov直接法和间接法的应用,为控制器的设计提供理论支撑。 预测控制(MPC): 了解一种能够预见系统未来行为并据此制定最优控制策略的方法。掌握模型预测控制的基本框架,包括模型预测、优化问题求解和滚动优化,使其在约束条件下实现最优控制。 李雅普诺夫稳定性理论的应用: 深入探讨Lyapunov稳定性理论在设计和分析各种非线性控制器中的核心作用。本书将详细阐述如何构造Lyapunov函数,并将其应用于证明系统的稳定性,确保控制系统的可靠性。 增益调度控制: 学习如何根据系统的运行状态,动态地调整控制器的参数,以应对系统非线性的变化。理解不同增益调度策略的原理和实现方法。 自适应控制: 掌握如何设计能够根据系统参数变化或模型不确定性,自动调整控制器参数的控制策略。理解基于Lyapunov的自适应控制器设计方法。 不止于理论,更重在实践与应用 《非线性控制应用》深知理论的价值最终体现在实践之中。因此,本书在阐述理论概念的同时,也将大量篇幅用于展示这些先进控制策略在具体工程问题中的成功应用。从经典的“倒立摆”问题,到更具挑战性的“六自由度机械臂”的精确运动控制,再到“飞行器”的非线性航迹跟踪,本书将通过详实的案例分析,引导读者理解如何将抽象的控制理论转化为解决实际工程问题的有效方案。 书中可能包含以下类型的案例研究,帮助读者建立理论与实践之间的桥梁: 航空航天: 飞机的姿态稳定与控制,导弹的精确制导,卫星的轨道保持。 机器人学: 机械臂的轨迹规划与跟踪,移动机器人的路径跟随,人形机器人的步态控制。 汽车工程: 电子稳定程序(ESP),自适应巡航控制(ACC),先进驾驶辅助系统(ADAS)。 电力系统: 风力涡轮机的最大功率点跟踪,电力系统的稳定性控制,分布式发电的并网控制。 生物医学工程: 人体血糖的智能调控,假肢的运动控制,药物输送系统的精准控制。 谁将受益于此书? 本书的读者群非常广泛,包括但不限于: 控制工程领域的学生: 为深入理解和掌握非线性控制理论,解决复杂的工程问题奠定坚实基础。 电机工程师、自动化工程师、航空航天工程师、机器人工程师等: 提升解决实际工程挑战的能力,掌握前沿的控制技术,设计出更高效、更鲁棒的控制系统。 从事先进控制算法研发的研究人员: 提供了丰富的理论工具和方法论,为进一步的理论探索和算法创新提供灵感。 对复杂系统动力学和控制感兴趣的科研工作者: 拓展对非线性系统行为的认知,掌握分析和驾驭复杂动态的工具。 掌握非线性控制,就是掌握未来 在这个日益复杂和充满不确定性的世界里,非线性控制已成为推动技术进步的关键力量。掌握《非线性控制应用》中的理论和方法,意味着您将能够更深入地理解我们所处世界的运行规律,并有能力设计出更智能、更可靠、更高效的控制系统,应对未来的挑战,创造无限可能。本书,将是您开启这段非线性控制探索之旅的理想向导。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书《Applied Nonlinear Control》的阅读体验,给我带来了前所未有的启发。作者的写作风格非常人性化,很少有生僻的术语或者晦涩难懂的表达。相反,他善于用通俗易懂的语言来解释复杂的概念,并且总是能够恰当地使用类比和比喻来帮助读者理解。我印象最深刻的是在讲解模型参考自适应控制时,作者用“教练和运动员”的关系来比喻参考模型和被控对象,而自适应律就是教练根据运动员的表现不断调整训练计划,以达到预期的目标。这种生动的类比,瞬间打消了我对自适应控制的畏难情绪。

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我必须说,《Applied Nonlinear Control》这本书的内容对我而言,是一次深刻的学习体验。作者在讲解一些前沿的非线性控制技术时,并没有使用过于专业的术语,而是尽量用更加直观和易懂的方式来呈现。例如,在讨论最优控制时,作者通过一个简单的例子,说明了如何通过最小化某个目标函数来找到最优的控制策略,这比直接给出庞大的数学公式要容易理解得多。书中对模型参考自适应控制和鲁棒控制的深入剖析,以及如何将这些技术应用于实际系统中,都为我打开了新的视野,让我对非线性控制的未来充满期待。

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《Applied Nonlinear Control》这本书,对于任何想要深入了解非线性控制理论的读者来说,都是一本不可多得的宝藏。作者在内容的组织上,做到了理论与实践的完美结合。我注意到,书中很多章节都以具体的工程问题为例,然后引出相关的非线性控制理论,并一步步地进行分析和求解。例如,在处理伺服系统的非线性特性时,作者详细分析了摩擦、饱和等非线性因素对系统性能的影响,并给出了多种控制策略来补偿这些影响,这对于实际的伺服系统设计者来说,具有极高的参考价值。

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《Applied Nonlinear Control》这本书的编排逻辑非常严谨,每一个章节都像是在为后续内容打下坚实的基础。我尤其欣赏作者在提供理论推导的同时,不会忽视对这些理论的工程实践意义的阐述。比如,在讲解增量非线性模型预测控制时,作者不仅给出了详细的算法流程,还讨论了其在实时性、计算复杂性以及模型精度等方面的权衡,以及如何在实际应用中进行参数调优。书中对状态观测器的设计也有深入的讲解,特别是在系统状态无法直接测量的情况下,如何通过观测器来估计系统的状态,并将其反馈到控制器中,这是许多实际控制系统不可或缺的一部分。

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《Applied Nonlinear Control》这本书,让我对非线性控制有了全新的认识。作者的叙述逻辑非常清晰,很少有跳跃性的思维。每一章的内容都循序渐进,层层递进,使得读者能够轻松地跟上作者的思路。我特别赞赏作者在处理一些复杂的数学推导时,会主动给出一些辅助性的说明,例如,在进行坐标变换时,作者会详细解释为什么要进行这样的变换,以及变换后会带来哪些优势。书中对多输入多输出(MIMO)系统的非线性控制也有专门的章节进行讨论,这对于处理更复杂的工业系统具有重要的指导意义。

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坦白说,《Applied Nonlinear Control》这本书的深度和广度都让我感到震撼。我原本以为非线性控制只是高阶数学的堆砌,但这本书让我看到了它在解决现实世界问题中的强大力量。作者在处理一些数学推导时,往往会给出清晰的几何解释,这对于理解抽象的数学概念非常有帮助。例如,在讲解李雅普诺夫稳定性理论时,作者结合了相平面分析,用图形化的方式展示了系统的轨迹如何趋向平衡点,这种直观的理解方式,远比枯燥的数学公式更令人印象深刻。书中关于模糊逻辑控制和神经网络控制的章节,也让我大开眼界,见识到了如何利用人工智能的方法来处理非线性控制问题,这无疑为未来的控制技术发展指明了方向。

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《Applied Nonlinear Control》这本书的阅读体验,可以说是惊喜连连。我一直对非线性系统的复杂性感到困惑,但这本书用一种非常接地气的方式,将这些复杂性剖析得淋漓尽致。作者在讲解每个理论点时,都会穿插一些“提示”或者“注意”的栏目,这些小小的提示往往能够点醒我之前可能忽略的关键细节,避免我走弯路。比如,在学习反馈线性化时,作者特别强调了状态变量的选取对线性化效果的影响,以及如何根据系统特性来选择最优的坐标变换。这种细致的指导,对于初学者来说是无价之宝。此外,书中对一些高级话题,如自适应控制和鲁棒控制,也有深入的探讨,并且同样遵循了从易到难、由浅入深的原则,让我能够循序渐进地掌握这些技术。

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这本《Applied Nonlinear Control》真是让人眼前一亮,作者的叙述风格非常清晰,即便我并不是一个该领域内的专家,也能理解其中大部分的概念。从我对非线性控制理论的零散了解来看,这本书无疑提供了一个系统性的框架。我尤其欣赏作者在引入新概念时,都会先从其物理意义或直观理解入手,这比直接给出数学公式要容易接受得多。例如,在讲解李雅普诺夫稳定性时,作者并没有直接抛出Lyapunov函数,而是先用一个“能量守恒”的比喻来解释其核心思想,让我迅速抓住了稳定性的本质。随后的数学推导也显得水到渠成,而不是令人望而生畏。书中大量的例子,尤其是与实际工程应用相结合的案例,更是让我觉得学到的知识触手可及。我记得有一章详细讨论了机器人手臂的控制问题,作者巧妙地运用了反步法来处理系统的非线性耦合,并给出了详细的仿真结果和分析,这让我对如何将理论转化为实际应用有了更深的体会。

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在阅读《Applied Nonlinear Control》的过程中,我发现作者对细节的关注达到了令人惊叹的程度。每一个公式的推导,每一个定理的证明,都清晰明了,并且有详细的步骤和解释。我尤其喜欢作者在引入新的控制方法时,会先对其背景和动机进行详细的阐述,让我能够理解该方法产生的必然性以及其能够解决的问题。例如,在讲解神经网络控制时,作者首先介绍了传统控制方法在处理强非线性、时变系统时的局限性,然后引出神经网络作为一种强大的逼近工具,可以有效地解决这些问题。

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读完《Applied Nonlinear Control》的几个章节后,我强烈感觉到作者在内容的组织上花费了巨大的心血。信息的密度很高,但却没有给人杂乱无章的感觉。每一个概念的引入都考虑到了其前后联系,仿佛是在构建一座宏伟的知识大厦,每一块砖石都摆放得恰到好处。我特别喜欢作者在讲解一些经典控制方法时,会追溯其历史背景和发展脉络,这不仅能让我理解“为什么是这样”,还能体会到科学家们在探索过程中的智慧和艰辛。例如,对于滑模控制的讨论,作者不仅详细解释了其基本原理和优缺点,还对比了不同形式的滑模控制器,并分析了它们在实际系统中的表现差异。书中对于奇点问题的处理也十分到位,提供了多种避免和克服奇点的方法,并给出了相应的数学证明和仿真验证,这对于处理真实世界的复杂系统至关重要。

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写的不错 通俗易懂 非常推荐作为非线性入门书

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编排体系有不合理之处,但清晰简洁,可惜没有再版。

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写的不错 通俗易懂 非常推荐作为非线性入门书

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写的不错 通俗易懂 非常推荐作为非线性入门书

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编排体系有不合理之处,但清晰简洁,可惜没有再版。

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