控制理论基础

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出版者:高等教育出版社
作者:李训经
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2010-5
价格:22.70元
装帧:
isbn号码:9787040292152
丛书系列:普通高等学校信息与计算科学专业系列丛书
图书标签:
  • 数学
  • 教材
  • 控制理论
  • 自动控制
  • 反馈控制
  • 系统分析
  • 数学模型
  • 线性系统
  • 非线性系统
  • 现代控制
  • 经典控制
  • 控制系统
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具体描述

《控制理论基础(第2版)》内容简介:我们希望《控制理论基础(第2版)》的使用者能够更为喜欢这一版,也希望能不断地收到使用者的进一步反馈意见《控制理论基础(第2版)》的第一作者,我们的老师李训经教授于2003年作古。《控制理论基础(第2版)》最原始的稿子出自于他在20世纪70年代末复旦大学数学系“现代控制理论,,选修课的讲义。值此修订《控制理论基础(第2版)》之际,我们对李训经教授为我国控制科学发展所作的贡献深表敬意。同时,我们也想以此书的新版告慰李先生的在天之灵。

《控制理论基础(第2版)》的第二版列入教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材,教材的修订以及课程建设工作得到了复旦大学教务处和复旦大学数学科学学院的资助。在《控制理论基础(第2版)》修订过程中,复旦大学数学科学学院的楼红卫教授、潘立平教授、吴汉忠副教授、许亚善博士等众多师生提出了宝贵的意见和建议,在此,我们表示衷心的感谢。作者也特别感谢高等教育出版社的张长虹老师和李蕊老师对于教材的修订工作所提供的支持和帮助。

好的,这是一本关于现代信号处理与系统分析的图书简介,内容力求详实,不涉及您提到的《控制理论基础》中的任何特定概念或章节。 --- 书籍名称:现代信号处理与系统分析:从理论基石到前沿应用 导言:理解我们所处的复杂世界 在当今信息爆炸的时代,无论是自然界中的声波、光信号,还是工程领域中的通信数据、生物电生理信号,都以复杂多变的形式存在。要从这些看似无序的“噪声”中提取出有价值的“信息”,对信号进行精确的描述、分析和高效的处理,已成为所有现代科学与工程学科的共同挑战。 本书《现代信号处理与系统分析:从理论基石到前沿应用》正是一部旨在系统性地构建读者在这一领域核心能力的权威著作。它不侧重于经典的自动控制原理,而是将焦点完全聚焦于信号的内在结构、其在不同域中的变换特性,以及实现高效处理的数学工具箱的构建。本书旨在弥合纯理论数学与实际工程应用之间的鸿沟,为研究生、高级工程技术人员以及对信息科学有浓厚兴趣的专业人士提供一条清晰的学习路径。 第一部分:信号与系统——基础构建与时频描述 本部分是全书的理论基石,旨在确保读者对信号和系统的基本属性有深刻的、基于数学定义的理解。 第一章:信号的数学表示与分类 本章深入探讨了连续时间信号和离散时间信号的精确定义及其数学形式。我们详述了信号的能量、功率、周期性、确定性与随机性等关键属性的量化方法。重点内容包括: 复指数信号的普适性: 解释为何复指数函数是分析和分解所有周期与非周期信号的基础单元。 信号的分解与重构: 介绍如何利用正交基函数(如傅里叶级数)将复杂信号分解为一组可管理的基波分量。 信号的统计特性: 侧重于描述随机信号的均值、方差、自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF),为后续的随机过程分析打下基础。 第二章:线性时不变(LTI)系统的核心特性 LTI系统是信号处理的理想模型。本章聚焦于系统的响应特性而非控制反馈机制。 卷积的本质: 详细推导并阐述了系统的零输入响应和零状态响应,强调卷积积分(或和)作为系统输入与冲激响应之间关系的不可替代性。 因果性与稳定性判据: 严格界定系统满足的物理可实现性(因果性)和有界输入有界输出(BIBO)稳定性条件,并用数学语言进行严格论证。 系统函数的概念: 引入系统函数作为描述系统在复频域特性的核心工具,为傅里叶分析做铺垫。 第三章:傅里叶分析的深度探究 本章是理解信号在不同域中表示的关键。我们超越基础的定义,深入挖掘傅里叶变换的内在结构和应用价值。 连续时间傅里叶变换(CTFT): 详尽讨论其收敛条件、关键性质,特别是对偶性、时移性以及卷积与乘积在频域中的对应关系。 离散时间傅里叶变换(DTFT): 针对离散信号,探讨其周期性频谱的性质,以及频谱泄漏(Spectral Leakage)现象的成因。 傅里叶级数与变换的联系: 建立周期信号的频谱是离散的,而非周期信号的频谱是连续的这种直观联系。 第二部分:变换域分析与离散化处理 本部分将理论提升至实际可操作的层面,特别是针对计算机实现至关重要的离散域分析。 第四章:拉普拉斯变换与Z变换:频域的延伸 本章关注如何利用更强大的积分变换工具来处理非周期信号和系统,特别是涉及指数衰减或增长的动态过程。 拉普拉斯变换(LT): 重点阐述其收敛域(ROC)的概念及其在确定系统稳定性和瞬态响应中的作用。 Z变换: 针对离散系统,Z变换被视为处理差分方程和分析离散滤波器特性的核心工具。详细讨论了单边Z变换在求解递归关系中的应用。 双边变换与单边变换的适用场景对比。 第五章:快速傅里叶变换(FFT)及其实现原理 现代信号处理的效率在很大程度上依赖于FFT算法。本章侧重于算法的结构和优化。 DFT(离散傅里叶变换)的定义与局限性: 分析DFT计算复杂度的瓶颈。 基2 FFT算法的蝶形运算结构: 详细解析了如库利-图基(Cooley-Tukey)算法中,如何通过分治策略将复杂度从 $O(N^2)$ 降低到 $O(N log N)$。 实际应用中的误差分析: 讨论窗函数(Windowing)的使用,以缓解截断效应和频谱泄露对FFT结果的干扰。 第六章:采样定理与模数转换(A/D Conversion) 本章深入探讨了从连续世界到数字世界的桥梁——采样过程的理论基础。 奈奎斯特-香农采样定理的严谨证明: 阐述了如何根据信号的最高频率来确定最小采样率,以保证信号可以无失真地完全重构。 混叠(Aliasing)现象的机制与规避: 详细分析了欠采样导致的频谱重叠问题,并介绍了抗混叠滤波器的设计原则。 量化误差分析: 讨论了幅度量化引入的噪声模型及其对信号动态范围的影响。 第三部分:滤波技术与随机信号分析 本部分将重点放在信号的优化处理——滤波,以及处理本质上不可预测的随机信号的方法。 第七章:数字滤波器设计:FIR与IIR的权衡 本章致力于设计满足特定频率响应要求的滤波器,这是信号处理中最常见也最关键的任务之一。 理想滤波器的局限性: 解释为什么理想的矩形频谱滤波器在时域上不可实现(非因果)。 有限脉冲响应(FIR)滤波器设计: 重点介绍窗函数法(如海明窗、汉宁窗)和频率采样法,强调FIR滤波器的线性相位特性优势。 无限脉冲响应(IIR)滤波器设计: 探讨如何利用双线性变换法将连续时间滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫)映射到离散域,并分析其非线性相位的特性。 第八章:随机过程及其统计建模 本章进入更为复杂的随机信号领域,这是通信、雷达和金融工程的基础。 平稳随机过程: 定义宽平稳(WSS)和严平稳过程,强调自相关函数在描述过程内在依赖性中的核心作用。 功率谱密度(PSD): 深入分析维纳-辛钦定理,阐明了随机过程的功率谱与其自相关函数之间的傅里叶变换关系。 高斯过程与马尔可夫链的基础概念。 第九章:最优滤波与现代估计技术 本章介绍如何利用已知的信号和噪声模型,设计出在特定性能指标下最优的滤波器。 维纳滤波(Wiener Filter): 详尽推导了最小均方误差(MMSE)准则下的维纳滤波器的设计公式,用于平稳随机过程的估计和去噪。 卡尔曼滤波(Kalman Filtering): 侧重于线性动态系统状态估计的递推算法。本章将重点剖析其预测-更新循环机制,以及协方差矩阵在不确定性量化中的作用,而非其在经典控制中的应用。 结语:迈向应用前沿 本书的结构旨在提供一个完整且相互关联的知识体系,从基础的信号分解到高效的数字实现,再到复杂的随机过程估计。读者在掌握这些工具后,将能够独立应对诸如高分辨率谱估计、自适应噪声消除、盲源分离等高级信号处理挑战,为进一步探索机器学习在信号分析中的应用奠定坚实的理论基础。本书强调的是“如何从数据中提炼信息”,而不是“如何驱动一个物理系统”。

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读后感

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用户评价

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我特别关注了书中关于离散时间系统分析的部分,这是判断一本控制理论书籍是否“与时俱进”的关键指标之一。令人惊喜的是,这本书对Z变换在数字控制中的应用讲解得非常透彻,它清晰地解释了如何将连续时间系统的设计方法映射到离散世界中,尤其是对采样周期的影响进行了深入剖析,这在很多老版本的教材中是处理得比较模糊的。书中还花了相当大的篇幅去讨论了数字PID控制器的实现细节,包括量化误差、饱和处理以及抗积分饱和的技巧,这些都是实际工程中至关重要的“内功心法”。此外,这本书的参考文献列表极其详尽,横跨了上世纪中叶到近二十年的经典文献,对于想要深入挖掘某一特定领域背景的读者来说,这是一个无价的宝藏。它不仅仅是知识的传递者,更像是一张指向更广阔控制科学领域的导航图。虽然全书的篇幅非常可观,但每一次翻阅都能带来新的启发,仿佛在与一位经验丰富的大师进行深度对话。

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这本书的学术价值是毋庸置疑的,但从阅读体验上来说,它更像是一部需要“啃”的硬骨头。它的行文风格非常欧式,逻辑严密到近乎苛刻,几乎没有进行任何口语化的解释或引导。对于那些习惯了国内教材那种“亲切”语气的读者,初次接触可能会感到有些吃力。特别是关于拉普拉斯逆变换和Z变换的章节,作者完全假设读者已经具备了扎实的复变函数基础,讲解过程简短而跳跃,完全没有照顾到那些基础稍弱的读者。我花了数倍的时间来补习相关的数学知识,才能跟上书中的步伐。不过,一旦跨过这道坎,你会发现作者在证明每一个定理时都力求完备,没有留下任何需要读者自己“脑补”的空白。这种极致的严谨性,确保了你学到的每一个知识点都是牢不可破的。如果你是一个准备考研深造或者致力于学术研究的读者,这本书无疑是为你量身定做的工具箱,但如果你只是想了解一下控制学的大致概念,恐怕会被它的密度劝退。

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翻开这本关于控制系统的著作,我立刻被它扎实的数学功底和严谨的逻辑结构所折服。这本书的深度远超我预期的“基础”范畴,它更像是一本系统工程领域的“武功秘籍”。作者在介绍经典控制理论,如根轨迹分析和频域设计方法时,展现了大师级的洞察力。他不仅清晰地阐述了原理,更深入挖掘了这些方法背后的物理意义和局限性。书中对于线性化处理的讨论尤为精彩,清晰地指出了将非线性系统转化为线性模型时所必须面对的误差源和适用范围,这对于后续进行更高级的非线性控制设计至关重要。我特别欣赏的是书中对“鲁棒性”这个概念的早期引入,作者并没有等到现代控制理论部分才开始强调系统的抗扰能力,而是在分析经典控制器设计时,就不断提醒读者关注系统的裕度。这使得读者在学习过程中就能形成一种“设计优于性能,鲁棒性高于一切”的工程师思维。当然,对于那些期待看到大量现代控制理论如最优控制、自适应控制等前沿内容的读者来说,这本书的后半部分可能会显得相对保守,它更像是在将地基打得无比牢固,而不是忙于搭建华丽的顶层结构。

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这本《控制理论基础》的译本,拿到手里就给人一种厚重而严谨的感觉,封面设计得极其简洁,黑白灰的主色调,印着密密麻麻的公式和图示,仿佛在无声地诉说着其内容的深度。我原本以为这会是一本枯燥的教科书,但翻开第一章后,我的看法就彻底改变了。作者似乎深谙教学之道,他没有直接抛出复杂的数学模型,而是从一个非常生活化的例子——比如恒温器的原理——开始引入反馈控制的概念。这种循序渐进的叙述方式,极大地降低了初学者的入门门槛。书中的理论推导部分虽然没有省略任何关键步骤,但每一步的逻辑衔接都处理得极为顺畅,配上大量的插图和仿真案例,使得原本抽象的数学语言变得生动起来。特别是关于传递函数和波德图的讲解,作者使用了非常巧妙的比喻,让我这个非数学专业的读者也能大致领会其精髓。唯一略感遗憾的是,部分习题的难度跨度稍大,有些后面的挑战性问题,即便参考了课后提示,也需要花费相当一番心力才能彻底弄懂。总体而言,这是一部非常适合作为入门教材的佳作,它成功地架起了理论与实践之间的桥梁。

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坦率地说,我是在一个项目压力极大的情况下接触到这本《控制理论基础》的。当时急需快速理解一个复杂机械臂的稳定性问题,时间紧迫,所以选择了这本评价不错的参考书。这本书的排版和索引设计简直是为快速查阅而生的。它的目录结构清晰到令人发指,几乎每一个关键概念都能在几秒内被准确定位。更重要的是,书中对各种控制器的实现细节描述得极其到位。比如PID控制器,它不仅给出了经典的并联、串联形式,还详细比较了它们在不同场景下的响应特性差异,这一点在很多其他教材中都是一笔带过。书中还附带了一份光盘(虽然现在看来更像是一个网盘链接),里面包含了大量MATLAB/Simulink的仿真文件。我直接下载了关于状态空间模型的例子,运行后,图形界面上实时显示的系统响应曲线,让我对状态变量的含义有了直观的理解,这比单纯看矩阵推导要有效得多。这本书的价值在于其极高的“可操作性”,它不是让你停留在纸面上做数学游戏,而是让你真正理解如何用这些理论去“治病救人”。

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某人说工科体系很多证明太不严谨。不过这本中的证明很浅显

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卓越购~

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卓越购~

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卓越购~

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某人说工科体系很多证明太不严谨。不过这本中的证明很浅显

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