非线性系统与控制 II：控制设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 最优控制
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• Lyapunov稳定性
• 滑模控制
• 辨识
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本书提供初学非线性系统的读者一个友善的阅读平台，透过观念的讲解，图形化的解说，理工的应用实例，让非线性系统与控制的教学或是自学都变得容易。对于非线性系统，我们必须先去分析并了解它，然后再去谈论如何操控它。依此理念，本书分成Part I和Part II二部，Part I包含五个单元讲授非线性系统的分析部分，Part II包含七个单元讲授非线性系统的控制部分。在本书的Part I中，我们已经从各个不同角度分析了非线性系统的特性与行为特征。在经过非线性系统的分析后，如果我们发现非线性系统的行为是不稳定或不符合设计需求，这时适当的外力(控制力)必须介入非线性系统以改变其行为。非线性控制的目的即在于决定甚么才是适当的外力，可使得非线性系统能表现出所期望的行为，这正是本书Part II所要讨论的内容。

　　本书的Part II介绍了控制非线性系统的各种不同方法，分析其适用时机，并讨论其优缺点。Part II内容的难易度定位在大四或研究所一年级的自动控制课程，可做为「非线性控制」的授课讲义，以及「强健控制」、「适应性控制」、「最佳控制」课程的参考用书。本书适用于以非线性系统为控制对象的课程以及进行相关领域研究的读者。在另一方面，对于各种控制理论有兴趣的读者，本书则提供了一个整合的平台，方便于各种方法的查阅与比较。本书Part II包含七个单元，每一个单元分别介绍一种非线性控制的方法，内容长度适合于一个学期2或3学分的课程来讲授。
　　
　　本书Part II包含有五大特色：
　　全面性阅读：让读者一次读懂各种非线性控制理论。
　　变与不变的对比：详细介绍「以不变应万变」的强健控制与「以动制动」的适应性控制。
　　使用时机的判断：剖析不同非线性控制方法的优缺点，让读者明了甚么时候该用甚么控制方法。
　　最新研究的掌握：文献导读提供读者各个非线性控制领域的研究现况及进一步的阅读资讯。
　　总结与复习：最后一章以混沌控制整合非线性系统的分析、控制与应用，帮读者复习整理本书所介绍过的各种控制方法。
 

《现代信号处理与系统辨识》 导论：数字时代的基础构建 本书旨在深入探讨现代信号处理与系统辨识领域的理论基础、核心算法及其在工程实践中的应用。在当代信息爆炸的背景下，从通信、生物医学到工业自动化，对信号的精确获取、有效压缩、可靠传输以及对未知系统的精确建模，已成为衡量技术先进性的关键指标。本书聚焦于如何将连续世界的物理现象转化为可计算的离散模型，并利用这些模型对复杂系统进行有效分析与控制。 第一部分将奠定扎实的数学基础，为后续的深度学习做好铺垫。我们首先回顾傅里叶分析在离散时间系统中的应用，重点讲解离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT）的性质、计算方法（如快速傅里叶变换FFT），以及它们在频谱分析中的不可替代的作用。在此基础上，我们将深入探讨线性常系数差分方程（LCCD）的求解，引入Z变换理论，详细分析其收敛域、逆变换计算，以及如何利用Z变换来分析和设计数字滤波器。系统的稳定性判据（如Schur-Cohn判据）也将在此部分得到系统性的阐述。 第一部分：数字信号处理核心 第1章：离散时间系统与信号 本章系统梳理了离散时间信号和系统的基本概念。我们详细区分了理想采样与实际采样过程中的混叠现象，阐述了理想低通滤波器的作用以及如何利用有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器来实现实际滤波。脉冲响应和系统的冲激等效性是理解线性时不变（LTI）系统的关键，本章对此进行了详尽的推导。此外，卷积和相关操作作为LTI系统的核心运算，其在频域和时域的等效性被深入剖析。 第2章：数字滤波器设计 滤波器设计是信号处理的基石。本章按部就班地介绍了两种主要的数字滤波器设计方法： FIR 滤波器设计： 重点讲解了窗函数法（包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的原理、优缺点及其对过渡带和阻带衰减的影响。高级设计方法如频率采样法和最优幅度设计（Parks-McClellan算法，即最小误差准则）将被引入，以实现更精确的幅度响应控制。 IIR 滤波器设计： 详细介绍了如何从模拟原型滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫I型和II型）出发，利用双线性变换（Bilinear Transformation）将连续时间滤波器转换为离散时间滤波器。本章会特别关注预畸变（Prewarping）技术，以确保频率响应的精确匹配，并讨论了IIR滤波器可能存在的非线性相位问题。 第3章：有限精度效应与多相滤波 在实际的数字硬件实现中，有限字长带来的量化噪声和截断误差是不可避免的。本章专门讨论了这些精度效应，包括量化噪声的统计模型、溢出问题以及如何通过适当的结构选择来减轻这些影响。多相分解技术，尤其是在抽取（Decimation）和插值（Interpolation）操作中的应用，将被详尽分析，这对于高效的信道处理和子带编码至关重要。 第二部分：系统辨识与参数估计 系统辨识是利用输入-输出数据来确定未知动态系统的数学模型的过程，是连接信号处理和现代控制论的桥梁。 第4章：线性时不变系统模型的选择与结构 本章首先探讨了描述动态系统的常见参数模型，如自回归（AR）、滑动平均（MA）和自回归滑动平均（ARMA）模型。针对不同的物理背景，如传递函数模型（零极点形式）和状态空间模型，我们讨论了它们之间的相互转换关系。模型阶次的选择是一个关键的决策点，本章引入了如Akaike信息准则（AIC）和贝叶斯信息准则（BIC）等统计工具来辅助阶次选择。 第5章：经典参数估计方法 本部分是系统辨识的核心。我们从最小二乘（LS）估计开始，详细推导了离线（Batch）最小二乘算法及其在有/无测量噪声环境下的适用性。随后，引入了迭代算法，特别是递归最小二乘（RLS）算法，强调其在在线（Online）辨识中的高效性。对于随机系统，最大似然估计（MLE）的理论框架被建立起来，并讨论了在标准高斯白噪声假设下的MLE等价于最小二乘估计的情况。 第6章：工具变量法与子空间辨识 当输入信号与系统噪声存在相关性时，最小二乘估计会产生有偏估计，此时工具变量法（Instrumental Variables, IV）成为了必需。本章详细阐述了IV法的原理、工具变量的选择策略及其算法流程。 为解决高阶系统辨识的复杂性，子空间辨识方法作为一种现代、强大的技术被引入。本章将重点介绍N4SID算法的核心思想，即如何通过数据投影和奇异值分解（SVD）来直接估计系统的状态空间模型，这种方法对高阶、多输入多输出（MIMO）系统具有显著的鲁棒性和效率优势。 第三部分：随机信号处理与现代估计理论 第7章：随机过程理论基础 本章为理解随机信号的统计特性做了准备。内容涵盖随机变量、随机过程的分类（如宽平稳、窄平稳过程）、自相关函数和功率谱密度（PSD）的概念。根据维纳-辛钦定理，我们阐述了功率谱密度与自相关函数之间的傅里叶变换关系。对于实际应用，本章还分析了高斯过程和马尔可夫过程的特性。 第8章：最优滤波与卡尔曼滤波 最优线性估计的巅峰之作——卡尔曼滤波，是本章的重点。我们首先从离散时间最小均方误差（MMSE）滤波器的理论推导出发，引出维纳滤波器的结构。然后，系统地推导了卡尔曼滤波的预测步（时间更新）和校正步（测量更新）方程。本章将通过实例说明如何处理系统模型的不确定性（过程噪声协方差$Q$）和测量噪声的不确定性（测量噪声协方差$R$）对滤波性能的影响。此外，扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理非线性系统中的应用也将被简要介绍。 第9章：谱估计方法 精确估计信号的功率谱密度是许多应用（如雷达、声呐）的关键。本章将对比分析非参数化方法和参数化方法： 非参数化方法： 详述了周期图法（即直接使用DFT的幅度平方）的局限性（如高方差和低分辨率），并重点介绍改进的周期图法，如Welch法（重叠平均法），它通过分段和平均来降低估计的方差。 参数化方法： 基于前文建立的AR/ARMA模型，本章介绍如何利用Yule-Walker方程等方法来估计模型参数，进而获得高分辨率的谱估计。 结论 本书提供了一套完整的工具集，使读者能够从数据中提取有意义的信息，并对底层系统建立精确的数学描述。这些技术广泛应用于通信系统设计、传感器数据融合、故障诊断以及精密测量等多个前沿工程领域。本书的结构旨在平衡理论的严谨性与工程实践的可操作性，确保读者不仅理解“如何做”，更能理解“为何如此”。

评分☆☆☆☆☆

我一直对非线性系统控制这个领域感到着迷，也认识到它在现代工程中的重要性，从航空航天到机器人，再到生物医学工程，都离不开对复杂非线性动态的深刻理解和精确控制。这本书的副标题“控制设计”立刻抓住了我的注意力，因为这正是我目前最迫切需要提升的技能。我希望这本书能提供一套系统性的方法论，帮助我理解如何将非线性系统的理论分析转化为可行的控制算法。我期待书中能够详细讲解如何构建非线性系统的数学模型，包括但不限于微分方程、状态空间表示等，并在此基础上，深入探讨如何分析系统的稳定性、可控性和可观测性。更重要的是，我期望书中能够给出各种先进的控制设计技术，例如模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制、神经网络控制等，并能通过具体的例子来演示这些技术的应用。我希望能看到详细的仿真结果和实验数据，来证明这些控制方法的有效性。同时，我也会关注书中对于鲁棒性、适应性以及最优性等方面的讨论，因为这些都是实际控制系统设计中至关重要的考量因素。我希望这本书能够成为我学习非线性控制设计的一本权威指南，让我能够更有信心地去解决复杂的工程问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种深邃的蓝色背景，加上简洁却富有力量感的字体，给人一种严谨而又充满探索的空间感。当我第一次拿到它的时候，就有一种“这绝对是硬货”的预感。翻开目录，首先映入眼帘的是那些熟悉的，又似乎有些陌生的名词——状态反馈、能控性、能观性，还有各种李雅普诺夫函数等等。我本科时候的“非线性系统与控制 I”勉强挤进了我的知识库，但坦白说，很多概念还是停留在“知道有这么回事”的阶段。这次的“II”卷，我真心希望它能像一位经验丰富的导师，带领我一步步深入理解那些看似高不可攀的理论，并且教会我如何将这些理论转化为实际的控制策略。尤其是“控制设计”这个副标题，简直就是给我吃了一颗定心丸。我一直对理论的实践应用有着强烈的渴望，纯粹的数学推导固然重要，但最终的落脚点一定是能够解决实际问题。所以，我期待书中能有很多具体的案例分析，能够展示如何从一个非线性系统模型出发，通过严谨的数学分析，最终设计出一个稳定、高效、鲁棒的控制器。我希望它不仅仅是知识的堆砌，更能激发我解决实际工程难题的信心和能力。这种期待，就像是面对一座未知的宝藏，既感到兴奋，又带着一丝丝的敬畏，渴望着去发掘其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对机器人控制领域充满热情的学生，而非线性系统控制正是机器人动力学和控制的关键所在。这本书的出现，对我来说，无疑是一次重要的学习机会。我希望它能提供一套严谨且实用的方法论，帮助我理解如何对具有高度非线性的机器人系统进行建模和控制。特别地，我期待书中能够深入讲解一些适用于机器人的先进控制技术，比如基于模型的反步法、阻抗控制、或者更具挑战性的模糊自适应控制等。我希望书中不仅能给出这些方法的理论框架，更能提供详细的算法步骤和实现细节，最好能配有代码示例，方便我进行仿真和验证。此外，我非常关注书中关于鲁棒性和抗扰性的讨论，因为机器人系统常常需要在复杂多变的环境中工作，对外部干扰的敏感性是其能否成功运行的关键因素。我希望书中能提供有效的策略来增强控制器的鲁棒性，使其能够应对模型不确定性、传感器噪声以及执行器误差等挑战。这本书的“控制设计”这一副标题，更是给了我极大的信心，让我相信它能够帮助我从理论走向实践，真正地掌握设计出高性能机器人控制器的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的纸张质量和印刷清晰度，是我非常看重的一个细节。拿到手里，那种温润的触感，和文字清晰可见的排版，都能极大地提升阅读体验。我曾经读过一些排版混乱、字体模糊的书籍，不仅影响阅读效率，还会让人产生一种不被尊重的感觉。而这本《非线性系统与控制 II：控制设计》的整体呈现，至少在硬件层面，已经给我留下了很好的第一印象。封面上的配色和设计，也传递出一种专业和稳重的感觉，没有那些花里胡哨的装饰，而是直击主题，这让我觉得作者和出版社在内容的呈现上是经过认真考量的。我希望这本书的内容同样能像它的外观一样，严谨、深刻，并且易于理解。我尤其关心书中对于一些经典控制设计方法的讲解，例如PID控制的非线性推广，或者更复杂的滑模控制、自适应控制等。我希望能看到这些方法是如何被推导出来的，它们的数学原理是什么，以及最重要的，如何在实际系统中实现。我不太喜欢那些只提供结论而不给出推导过程的书籍，那样会让我感觉自己像是一个知识的搬运工，而不是一个真正理解者。所以，我对这本书的期待，是它能在理论深度和工程实践之间找到一个完美的平衡点，既能让我学到扎实的理论基础，又能让我掌握解决实际问题的技能。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的另一层期待，在于它能否帮助我理解非线性系统控制在应对复杂性和不确定性方面的优势。线性系统控制理论虽然成熟，但在处理现实世界中那些往往具有非线性、时变、耦合以及干扰的系统时，显得力不从心。我希望这本书能够深入探讨非线性控制的精髓，即如何通过巧妙的设计，使得控制器能够适应系统的非线性特性，并有效抑制外部干扰。我特别关注书中关于“控制设计”的部分，希望能看到一些能够处理模型不确定性、参数变化甚至是非线性动态的鲁棒控制或自适应控制方法。我期待书中能够提供具体的算法框架和实现指南，并辅以案例分析，展示这些方法在实际工程中的应用效果。例如，在自动驾驶、工业自动化或者航空航天等领域，非线性控制往往扮演着至关重要的角色。我希望这本书能够帮助我理解这些复杂系统是如何被精确控制的，并学习如何设计出能够应对各种挑战的先进控制器。我对书中能够提供关于系统辨识、模型简化以及控制器验证方面的讨论，也同样充满兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者阵容，在学术界颇具声望，这也是我选择它的重要原因之一。我知道他们在这个领域深耕多年，拥有丰富的理论研究和工程实践经验。所以，我满怀期待地希望这本书能够汇聚他们最精华的学术思想和最前沿的研究成果。我个人在本科阶段接触过一些非线性控制的基础概念，但始终觉得自己在深入理解和实际应用方面存在着不足。特别是对于那些复杂的非线性现象，比如混沌、分岔以及多重平衡点等，我希望这本书能够提供清晰的讲解和生动的案例，让我能够真正地理解它们的产生机制和影响。同时，我也非常关注书中关于控制设计的部分。我希望它能超越一些陈旧的教材，提供一些更现代、更有效的控制设计方法，例如如何利用优化理论来设计控制器，或者如何将机器学习技术融入到控制设计中。我期待书中能够包含详细的数学推导，但同时也要注重概念的清晰阐述，避免过于晦涩难懂的数学语言。我更希望它能提供一些实际工程应用的例子，例如在某个具体的工业场景下，如何利用书中的方法来解决一个非线性控制难题。这样的内容，对我而言，将是无价之宝。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者，在学术界有着举足轻重的地位，他们的著作也往往是该领域的经典之作。因此，我对这本书的内容质量和深度抱有极高的期望。我希望它能够系统地梳理非线性系统理论的核心概念，并且在此基础上，深入探讨各种先进的控制设计技术。我尤其关注书中对于“控制设计”这一主题的阐述。我希望它能提供一套完整的方法论，指导读者如何从系统的数学模型出发，逐步设计出满足特定性能要求的控制器。这可能包括对系统进行分析，识别关键的非线性特性，然后选择合适的控制策略，例如滑模控制、反馈线性化、模糊逻辑控制或者基于优化的模型预测控制等。我希望书中能够提供详细的数学推导，但更重要的是，能够清晰地解释这些方法的物理意义和工程直觉。我希望通过阅读这本书，能够掌握一套解决非线性控制设计问题的通用框架，并能将其灵活应用于各种实际工程场景。我对书中能否提供关于如何处理系统奇异性、避免控制器抖振以及优化控制器性能等方面的深入讨论，也抱有浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版年份，让我对它所包含的内容有了初步的判断。我希望它能够反映当前非线性系统与控制领域最新的研究进展和技术发展。非线性控制是一个发展迅速的领域，新的理论和方法层出不穷，我希望能在这本书中看到一些近些年提出的，具有代表性的控制技术，例如如何利用深度学习来设计非线性控制器，或者如何处理具有时变参数和外部扰动的非线性系统。我特别期待书中能够针对“控制设计”这一主题，提供一些系统性的指导。我希望它能教会我如何根据不同的系统特性和控制目标，选择最合适的控制策略，并能够详细地讲解这些策略的设计步骤和实现细节。我不太喜欢那些只停留在理论层面，而缺乏实际工程指导的书籍。因此，我希望这本书能够包含大量的案例研究，能够展示如何将抽象的数学理论转化为具体的工程解决方案。我更希望书中能够深入探讨控制系统的性能评估方法，例如如何衡量控制器的稳定性、精度、响应速度以及鲁棒性，并且提供相应的分析工具和仿真手段。这样的内容，对于我这样一名希望在实际工程中应用非线性控制技术的学习者来说，将是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触非线性控制领域的学生，我对于任何能够清晰、系统地讲解复杂概念的书籍都充满了期待。这本书的定价，虽然不算是非常便宜，但它所承诺的内容，即“非线性系统与控制 II：控制设计”，让我觉得物有所值。我希望这本书能够在我打好非线性系统基础之后，为我打开一扇通往高级控制设计的大门。我特别关注书中关于稳定性分析的章节，比如李雅普诺夫稳定性理论的深入讲解，以及如何利用它来证明控制系统的稳定性。同时，我也期望书中能够详细介绍各种非线性控制器的设计方法，包括但不限于PID控制器的非线性改进、模糊逻辑控制器、神经网络控制器以及模型预测控制（MPC）等。我希望书中不仅能给出这些方法的数学原理，更能提供清晰的步骤和详细的示例，让我能够动手实践。我希望这本书能够成为我理论学习和实践探索之间的桥梁，帮助我将抽象的数学概念转化为能够解决实际问题的工程能力。我对书中能够提供关于如何选择合适的控制器、如何调整控制器参数，以及如何评估控制器性能的指导，抱有很大的期望。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够深入浅出讲解非线性系统控制理论，并能与实际控制设计紧密结合的书籍。这本书的出现，给了我极大的希望。我希望它不仅仅是理论的堆砌，更重要的是能够提供一套切实可行的控制设计框架。我期待书中能够详细介绍如何构建非线性系统的数学模型，并在此基础上，分析系统的稳定性、可控性、可观测性等关键特性。更重要的是，我希望书中能够提供各种先进的非线性控制设计方法，例如滑模控制、自适应控制、神经网络控制以及模型预测控制等，并能通过大量的仿真案例和实际工程应用来展示这些方法的有效性。我希望这本书能够教会我如何根据具体的系统特性和控制目标，选择最合适的控制策略，并能够详细地讲解这些策略的设计步骤和实现细节。我对书中能够提供关于如何进行控制器参数整定、如何评估控制器的性能，以及如何处理模型不确定性和外部干扰等方面的指导，抱有很大的期望。我希望这本书能够成为我学习非线性控制设计的得力助手，让我能够更有信心地去应对复杂的工程挑战。