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李俊民 等 著

图书标签:

• 控制理论
• 线性系统
• 自动控制
• 控制系统
• 现代控制
• 系统分析
• 系统设计
• MATLAB控制
• 反馈控制
• 工程控制

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560622217

版次：1

商品编码：10778105

包装：平装

丛书名： 研究生系列教材

开本：16开

出版时间：2009-08-01

用纸：胶版纸

页数：203

正文语种：中文

内容简介

《线性控制系统理论与方法》阐述了系统与控制科学领域中最基础的线性控制系统理论与方法，主要讲述线性控制系统的时域理论与方法，并从动态系统的建模、分析与综合三个方面系统地介绍了控制理论的基本概念和方法。全书共8章，内容包括：动态系统的输入／输出模型、状态空间模型；线性系统的定量分析法（包括经典控制理论）和线性系统的定性分析法（包括稳定性、能控性和能观测性）；线性系统的综合和控制方法（包括稳定化法、极点配置法、解耦法、跟踪问题及观测器的理论和方法以及鲁棒控制）等。
《线性控制系统理论与方法》既可作为应用数学专业、信息与计算专业及自动化专业本科和研究生教材，也可作为控制工程、系统工程专业研究生和科技工作者的参考用书。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 控制科学的历史与现状
1.2 控制问题的分类
1.3 线性控制系统理论的主要内容
1.4 与控制论相关的国际国内杂志和国内外会议名称

第2章 数学基础介绍
2.1 常数矩阵的几个基本概念和结论
2.2 多项式矩阵
2.3 矩阵分式
2.4 线性矩阵方程
2.5 拉普拉斯变换
习题

第3章 动态系统模型
3.1 系统模型的建立
3.2 单变量系统输入／输出模型与状态空间模型的关系
3.3 多变量系统输入／输出模型与状态空间模型的关系
3.4 线性系统规范型状态方程
3.5 代数等价线性系统的不变特性
3.6 组合系统的状态空间模型和传递函数矩阵
习题

第4章 线性系统的定量分析法
4.1 单变量系统时域分析法
4.2 频率响应分析法
4.3 线性系统状态方程解的结构及性质
4.4 线性定常系统的状态转移矩阵和脉冲响应矩阵
4.5 线性时变系统的时域分析
4.6 线性连续系统的离散化及线性离散系统分析
习题
第5童 线性系统的能控性和能观测性
5.1 能控性定义及其判据
5.2 能观测性定义及其判据
5.3 对偶性原理
5.4 线性离散时间系统能控性和能观测性
5.5 能控规范型和能观测规范型
5.6 线性系统的结构分解
习题

第6章 动态系统的稳定性
6.1 外部稳定性和内部稳定性
6.2 Lyapunov稳定性
6.3 线性系统的稳定性判据
6.4 离散时间系统的稳定性和判据
习题

第7章 线性反馈系统的时间域综合
7.1 综合问题的提法及类型和性质
7.2 极点配置问题
7.3 输入／输出解耦控制问题
7.4 跟踪问题：无静差性和鲁棒控制
7.5 状态重构问题及状态观测器
7.6 含有状态观测器的状态反馈控制系统
习题

第8章 不确定线性系统的鲁棒控制
8.1 引言
8.2 系统描述和问题的定义
8.3 不确定线性系统的二次稳定条件
8.4 不确定线性系统的鲁棒控制
8.5 不确定线性时滞系统的鲁棒非脆弱控制
习题
参考文献

精彩书摘

第1章 绪论
1.3 线性控制系统理论的主要内容
线性控制系统理论主要研究线性系统的运动规律和改变这种运动规律的可能性及方法，建立和揭示系统结构、参数、行为和性能问的确定关系。通常，将研究系统运动规律称为分析问题，研究改变运动规律的可能性和方法的问题称为综合问题。前者属于认识系统，后者则为履行问题。
不管是对系统进行分析还是进行综合，前提是建立起系统的数学模型。在建立模型时，最重要的是确定什么是需要反映和研究的主要系统属性，并在此基础上来定出它的变量关系。随着考察问题的性质不同，一个系统可以分为不同类型的模型，它们代表了系统不同侧面的属性。数学模型中的基本要素是变量、参量和常数以及它们之间的关系。系统模型中的变量包括状态变量、输入变量和输出变量，在有些情况下，还须考虑扰动变量。参量可以是系统的参数或表征系统性能的参数，前者受系统环境的影响可产生变动，后者可随设计要求而人为地改变其取值。常量是指系统中不随时间改变的参数。变量、参量和常量的关系需要针对具体问题根据相应的物理原理来决定。线性系统的数学模型主要有两种形式，即状态空间模型和输入／输出模型，对于系统的这两种模型发展和形成了线性系统理论的两类不同的分析方法，即时域法和频域法。
动态系统的数学模型一旦确定，就可着手对系统进行分析和综合。通常把分析区分为定性和定量分析两类情况。在定量分析中，主要关心的是分析系统相对于某个输入信号的响应和性能，这种分析涉及到繁多和复杂的计算，常常需要借助于计算机来完成。在定性分析中，着重于分析诸如稳定性、能控性和能观测性等系统的基本结构特性，这种分析对于系统的综合具有重要的指导性，因此在线性系统理论中占据重要的位置。当系统的性能不够令人满意而需要加以改善或实现最优化时，就需要同时按系统的状况和期望的性能指标要求来设计系统的控制器，这类问题就是综合问题，它是建立在分析基础上的。通常控制器的基本形式足反馈控制，在某些情况下还需同时引入附加的补偿器。应当指出，对于系统的综合是相对于系统的模型进行的，而所导出的控制器将施加和作用于实际系统中，因此必然会产生一系列实际问题，如反馈的构成、模型误差的影响、参数摄动的影响，扰动影响的抑制和消除等，不解决这些实际问题，综合中提出的期望性能指标仍然是没有保证的。因此。解决上述这些实际问题，使得所综合的系统在实际运行中能达到期望的性能，是系统理论中要研究的课题。
……

前言/序言

　　控制科学与技术在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用。它对解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，也提供了科学的思想方法论。它为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础，提供了先进的生产技术和先进的控制仪器及装备。特别是数字计算机的广泛使用，为控制科学与技术开辟了更广泛的应用领域。
　　回顾近百年工程技术的发展，我们看到，20世纪的控制科学与技术是在实践的重大需求驱动下快速发展的，它经历了若干重要的发展时期：20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念，20年代的反馈放大器，30年代的Nyquist图与Bode图，40年代维纳的控制论，50年代的贝尔曼动态规划理论和庞特里亚金极大值原理，60年代的卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观测性，70年代的自校正控制和自适应控制，80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制，90年代基于智能信息处理的智能控制理论。如今，控制论已经成为一门理论严谨、内容丰富、分支众多、发展迅速、应用广泛的学科领域。
　　线性控制系统理论是系统与控制科学领域的基础理论，它主要以线性系统为研究对象，经过近几十年的发展，线性系统理论的发展已经相当成熟与完善。线性系统理论的重要性在于它的基础性，其中的概念、方法、处理问题的思路和所获得的结论，对于系统和控制理论的许多学科分支，诸如最优控制、鲁棒控制、非线性控制、随机控制、分布参数系统和离散事件动态系统等，都具有重要的作用，因而成为学习和研究这些学科必不可少的基础知识。目前，线性系统理论已成为国内外大学系统与控制科学方向各个专业的一门重要基础课程。

《时空织锦：量子纠缠与宇宙维度之谜》 内容简介 《时空织锦：量子纠缠与宇宙维度之谜》是一部深入探索现代物理学最前沿两大谜团——量子纠缠的奇妙现象与宇宙高维度存在的可能性的科普著作。本书并非对已有理论的简单罗列，而是旨在通过清晰的逻辑、生动的比喻和严谨的推演，带领读者一同踏上一场跨越宏观与微观、理性与想象的认知之旅。本书的研究视角独特，不以描绘经典控制系统中的反馈、稳定性和最优性为核心，而是将目光投向了宇宙最深层、最令人费解的机制，揭示了物质、能量、时空以及我们自身存在的更深层次联系。 引言：超越经典视野的邀请 我们生活在一个由经典物理学奠定的坚实基础上，理解着牛顿力学的规律，掌握着麦克斯韦方程的优雅。然而，当我们将目光投向微观粒子世界，或者仰望浩瀚宇宙的边界时，一些令人震惊的现象挑战着我们根深蒂固的直觉。量子纠缠，如同幽灵般的超距作用，似乎打破了信息传递的上限；而理论物理学家推演出的额外空间维度，则为我们描绘了一个远超三维空间所能想象的宏大图景。本书便是以此为起点，邀请您一同揭开这些神秘面纱，理解那些可能重塑我们世界观的深刻洞见。 第一部分：量子纠缠的幽灵低语 第一章：微观世界的概率之舞 本章将从量子力学最核心的“波粒二象性”开始，深入浅出地介绍量子叠加态的概念。我们不会讨论系统如何从一个状态稳定地转移到另一个状态，而是聚焦于粒子在测量前所处的“模糊”的、概率性的存在。通过形象的比喻，例如“薛定谔的猫”思想实验，我们将理解微观粒子在被观测前，其状态并非确定，而是多种可能性的叠加。我们将探讨微观粒子的行为与宏观世界中的确定性之间的巨大鸿沟，并初步引入量子世界的“不确定性原理”，说明为何我们无法同时精确测量某些物理量。 第二章：纠缠的无形纽带 量子纠缠是本书的核心内容之一，我们将详细解析这一奇特现象。我们不会涉及控制理论中对系统状态进行稳定反馈调节的策略，而是关注两个或多个粒子之间，即便相隔遥远，它们的状态也能瞬间关联的现象。我们将从贝尔不等式的提出和实验验证入手，说明量子纠缠的非定域性，即纠缠粒子之间似乎存在着一种超越时空限制的联系。通过大量的类比，例如“一对心有灵犀的骰子”，我们将理解当一个纠缠粒子的状态被测量时，另一个粒子的状态也会瞬间确定，无论它们相距多远。我们将深入探讨这种“幽灵般的超距作用”对我们理解因果律和实在性的挑战。 第三章：纠缠的应用前景：信息与计算的革命 在理解了量子纠缠的基本原理后，本章将聚焦于其可能带来的革命性应用。我们将重点介绍量子通信和量子计算。在量子通信方面，我们将阐述量子密钥分发（QKD）的原理，说明纠缠如何能够实现理论上绝对安全的通信，这与传统通信系统中对信号泄露的担忧完全不同。在量子计算方面，我们将介绍量子比特（qubit）的概念，以及与经典比特的根本区别，理解量子叠加和纠缠如何能够实现指数级的计算能力提升。我们将探讨量子计算在解决经典计算难以企及的问题，如药物研发、材料科学、密码破解等方面的巨大潜力，而不会涉及工程系统中的计算效率或资源分配问题。 第二部分：宇宙维度的深邃奥秘 第四章：超越三维：理论的萌芽 本章将带领读者进入理论物理学家构建的更广阔的宇宙图景。我们将从欧几里得几何学的经典三维空间出发，探讨为何一些理论需要引入额外的空间维度。我们将介绍一些基础的数学工具，例如张量和微分几何，但侧重于其概念性的理解，而非具体的计算。我们将探讨早期关于卷曲空间和高维几何的猜想，以及它们如何试图统一物理学中的基本力。我们将不会涉及系统动力学方程的解析或求解。 第五章：弦理论的优雅交响 弦理论是目前最具前景的高维度理论之一，本章将对其进行深入的介绍。我们将解释“弦”作为基本粒子的构成单元，它们以不同的振动模式对应不同的粒子，这与我们熟悉的点状粒子模型截然不同。我们将重点阐述弦理论如何自然地引入额外维度，通常是十个或十一个维度。我们将探讨M理论等更宏大的框架，试图统一所有基本粒子和相互作用。我们将用生动的类比，例如“乐器发出的不同音符”来解释弦的振动模式，并说明这些看似抽象的理论如何能够解释宇宙的起源和演化。我们将不会讨论控制系统中反馈回路的设计或系统的稳定性分析。 第六章：额外维度的证据与探测 在介绍了高维度理论后，本章将聚焦于寻找这些理论证据的努力。我们将讨论一些间接的推测，例如在粒子碰撞实验中可能出现的能量“丢失”到额外维度，或者通过引力行为的异常来推测额外维度的存在。我们将介绍一些理论上提出的探测方法，例如通过高能粒子对撞机，或者通过对宇宙大爆炸遗迹的观测。我们将探讨这些探测的巨大挑战，以及理论与实验之间的相互促进关系。本书不会提及工程实践中对系统性能进行度量的指标。 第七章：维度与我们：存在的新视角 本章将超越纯粹的物理学理论，探讨额外维度对我们理解自身存在和宇宙意义的可能影响。我们将思考，如果存在更高维度，那么我们所感知的三维世界是否只是一个“膜”（brane）上的投影？这将如何改变我们对空间、时间和现实的认知？我们将探讨这些理论如何启发我们思考宇宙的宏观结构，以及生命存在的可能性。本书将着重于哲学层面的思考和对宇宙终极问题的探索，而非工程领域中对系统状态进行精确预测和控制的手段。 结论：未知的星辰大海 《时空织锦：量子纠缠与宇宙维度之谜》的结尾，将再次强调人类探索未知的好奇心和科学的无限可能。量子纠缠和额外维度，这些曾经被认为是科幻小说中的情节，如今正成为物理学前沿最活跃的研究领域。本书所展现的，是人类智力不断突破认知边界的缩影。我们将以开放的心态，迎接未来可能出现的颠覆性发现，并期待这些发现能够进一步丰富我们对宇宙的理解，甚至重塑我们对自身存在的认知。本书的旅程并非终点，而是通往更广阔科学前沿的起点，激励读者保持对科学的好奇，继续探索那片未知的星辰大海。

评分☆☆☆☆☆

翻阅《信号与系统分析》这本书，仿佛回到了我对基础科学的初次探索。这本书以极其清晰的逻辑和深入浅出的讲解，为读者构建了一个完整的信号与系统分析的理论框架。作者从信号的基本概念入手，逐步深入到傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等核心工具，并详细阐述了它们在时域和频域分析中的重要作用。书中大量的例题和习题，极大地帮助了我巩固所学知识，并能够灵活运用这些理论工具解决实际问题。我尤其喜欢书中对卷积运算的讲解，它以多种方式呈现，力求让读者真正理解信号与系统相互作用的本质。此外，书中对LTI（线性时不变）系统的分析，以及如何通过系统函数来表征系统特性，为后续的深入学习奠定了坚实的基础。虽然这本书侧重于理论分析，但其严谨的数学推导和清晰的物理意义的结合，使得复杂的概念变得易于理解。它不仅为我打下了扎实的信号与系统基础，更培养了我对工程问题进行系统性分析的思维习惯。

评分☆☆☆☆☆

作为一名沉浸在控制理论世界多年的老兵，我最近有幸拜读了《非线性动力学与混沌控制》这本巨著。初见书名，便被其深邃的思想所吸引。书中对非线性系统行为的刻画，绝非简单的数值模拟堆砌，而是充满了哲学层面的洞察。作者以精妙的数学语言，层层剥开了复杂系统背后隐藏的规律，从李雅普诺夫函数到分岔理论，再到各种混沌吸引子的形态，无一不展现出其深厚的功底。我尤其欣赏书中对“蝴蝶效应”的深入剖析，它不仅仅停留在理论层面，更是通过丰富的实例，比如天气预测、金融市场波动，甚至是生物种群的演化，让读者切身体会到微小扰动如何能够引发巨大的非线性响应。这种对系统内在不确定性和鲁棒性的深刻理解，对于任何希望驾驭复杂系统的工程师和研究者来说，都至关重要。书中对最优控制策略在非线性系统下的应用也有独到的见解，尽管其侧重点与我熟悉的线性系统有所不同，但那种力求在不可预测的动态变化中找到最优路径的智慧，却有着共通之处。阅读过程中，我仿佛置身于一个由无数变量交织而成的巨大网络之中，每一次推导、每一次论证，都像是在解开一个等待被揭示的宇宙奥秘。这本书无疑为我打开了一扇新的大门，让我对“控制”二字的理解，上升到了一个全新的维度。

评分☆☆☆☆☆

最近偶然翻阅了《量子计算导论与算法设计》一书，才真正领略到计算科学的未来图景。这本书的视角极为宏大，它不仅仅是关于如何构建量子比特、如何实现量子门操作的技术手册，更是一场关于信息本质的哲学思辨。作者从叠加态、纠缠态这些看似反直觉的概念入手，娓娓道来，将原本高深莫测的量子力学原理，以一种极其优雅的方式呈现出来。我印象最深刻的是书中对Shor算法和Grover算法的详尽阐释，它们所展现出的指数级加速能力，无疑预示着在密码学、药物研发、材料科学等领域将迎来颠覆性的变革。书中的图示和类比都恰到好处，使得我这个并非量子物理专业出身的读者，也能逐渐掌握其中的精髓。虽然书中在算法设计部分的论述，似乎与我过去习惯的传统计算模型有着本质的差异，但我能感受到其背后蕴含的巨大潜力。它挑战了我对“计算”的固有认知，让我开始思考，在微观世界里，信息究竟是如何被编码、处理和传递的。这本书不仅仅是知识的灌输，更是一种思维方式的重塑，它让我对人工智能、大数据分析等领域的发展，有了更加深刻的预判。

评分☆☆☆☆☆

最近拜读了《高级机器学习模型与算法》这本书，着实为其中涵盖的深度和广度所折服。它不仅仅停留在对深度学习基础模型的介绍，而是将目光投向了当前研究的最前沿。书中对Transformer模型及其变种的深入探讨，特别是其在自然语言处理领域的革命性应用，让我对序列建模的理解提升了一个层次。作者以严谨的数学推导和精妙的伪代码，展示了Attention机制的强大威力。此外，书中对图神经网络（GNN）的阐述也让我耳目一新，它为处理非结构化数据提供了全新的视角，尤其是在分子结构分析、社交网络建模等领域，GNN展现出的巨大潜力令人惊叹。书中还涉及了强化学习在复杂决策问题中的应用，例如AlphaGo的成功案例，以及如何在实践中设计有效的奖励函数和探索策略。虽然书中涉及的某些模型和算法对我来说是全新的领域，但我能感受到其中蕴含的巨大能量，它预示着人工智能将在更多领域实现突破。这本书不仅更新了我的知识储备，更激发了我对探索未知领域的好奇心。

评分☆☆☆☆☆

在一次偶然的机会下，我接触到了《分布式系统架构与实践》这本书，着实让我大开眼界。这本书的实用性毋庸置疑，它深入浅出地讲解了构建和管理大规模分布式系统所面临的种种挑战，以及相应的解决方案。从CAP理论的权衡取舍，到各种一致性协议的优劣分析，再到微服务架构的设计原则，书中内容翔实，逻辑清晰。我特别赞赏书中对数据一致性模型在不同场景下的应用讨论，例如最终一致性、强一致性等，以及它们对系统性能和可用性的影响。书中还详细介绍了常见的分布式存储系统，如HDFS、Cassandra等，并对其架构特点和适用场景进行了深入剖析。此外，书中对分布式事务、消息队列、负载均衡等关键技术也进行了详尽的讲解，为读者提供了宝贵的实践指导。它不仅帮助我理解了现代互联网服务背后庞大而复杂的系统是如何运作的，更让我对如何设计高可用、高性能、可扩展的分布式系统有了更清晰的认识。这本书的实战价值极高，对于任何从事后端开发、系统架构设计的工程师来说，都是一本不可多得的参考资料。

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