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马铁东 著

图书标签:

• 脉冲控制
• 同步技术
• 非线性系统
• 混沌控制
• 电路设计
• 信号处理
• 控制理论
• 电子工程
• 应用数学
• 系统分析

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030494047

版次：1

商品编码：11995771

包装：平装

开本：32开

出版时间：2016-10-01

用纸：胶版纸

页数：192

正文语种：中文

内容简介

　　马铁东著的这本《脉冲控制与同步》以脉冲控制理论为核心，围绕近十年来脉冲控制相关研究的难点和热点问题，逐步深入讨论基于脉冲控制方法的若干系统（如典型混沌系统、分数阶系统、多智能体系统）的控制及同步问题，包括渐近同步、滞后同步、具有误差界的鲁棒同步、随机扰动环境下的指数同步等，并通过大量的数值仿真实例验证了理论结果的有效性和可行性。
　　本书可作为脉冲控制理论研究者的参考用书，也可以作为高等院校自动控制与科学、应用数学、计算机等相关专业高年级本科生和研究生的教学用书和参考用书。

目录

第1章 绪论
1.1 脉冲控制的基本理论
1.1.1 脉冲控制的概念
1.1.2 脉冲控制的分类
1.1.3 脉冲控制的数学模型
1.1.4 脉冲控制的特点
1.2 预备知识
1.2.1 符号说明
1.2.2 定义和假设
1.2.3 相关引理
参考文献
第2章 一类时变时滞非线性系统的改进脉冲控制
2.1 问题描述
2.2 时变时滞非线性系统的脉冲稳定性理论分析
2.3 仿真研究
……

磁悬浮列车动力系统的优化控制理论与实践 绪论 近年来，随着全球能源危机和环境保护压力的日益凸显，发展高效、环保、可持续的交通运输方式已成为必然趋势。磁悬浮列车以其独特的运行机理——利用电磁力实现悬浮与推进，克服了传统轮轨接触的摩擦损耗，从而能够实现极高的运行速度、优良的乘坐舒适性以及显著的节能降耗效果，被誉为“21世纪的交通革命”。然而，磁悬浮列车作为一种高度复杂的动力学系统，其稳定性、平稳性、精确性和效率的实现，离不开先进的控制理论与精密的工程实践。 本书旨在深入探讨磁悬浮列车动力系统的核心——先进的控制理论及其在实际工程中的应用。我们将从基础的电磁悬浮原理出发，逐步深入到复杂的动力学建模、控制策略设计，最终聚焦于磁悬浮列车运行过程中可能遇到的各类挑战，如外部扰动、参数变化、以及对超高运行速度的精确控制需求，并提出相应的解决方案。本书不涉及脉冲控制和同步在其他领域（如电力电子、通信系统、生物医学工程等）的具体应用，而是将研究的焦点完全集中在磁悬浮列车的动力学与控制问题上。 第一章 磁悬浮列车动力学基础 本章将首先介绍磁悬浮列车的基本工作原理，包括电磁悬浮（Electromagnetic Suspension, EMS）和静磁悬浮（Electrodynamic Suspension, EDS）两种主要技术路线。我们将详细阐述其背后的电磁力产生机制、悬浮力与气隙的关系、以及推进力是如何实现的。 随后，我们将构建磁悬浮列车的简化动力学模型。这包括对车辆的质量、悬挂系统、以及主要电磁部件（如电磁铁、导向线圈等）的建模。我们将使用牛顿力学定律和麦克斯韦方程组，推导出描述车辆在垂直方向（悬浮）、侧向（导向）以及纵向（推进）运动的微分方程组。考虑到实际应用的需求，我们将讨论模型的简化与线性化方法，为后续的控制设计奠定基础。 本章还将探讨影响磁悬浮列车动力学特性的关键因素，例如轨道不平度、风力扰动、乘客负载变化等外部干扰源，以及电磁铁的非线性特性、线圈的电阻电感参数变化等内部因素。理解这些因素对系统动力学的影响，是设计鲁棒性控制策略的前提。 第二章 线性控制理论在磁悬浮中的应用 在建立好动力学模型之后，本章将回顾并应用经典的线性控制理论来解决磁悬浮列车的控制问题。我们将从PID（比例-积分-微分）控制器入手，分析其在控制悬浮间隙、导向力以及推进速度方面的基本原理与局限性。 接着，我们将深入研究状态空间方法。通过将高阶微分方程转化为一组一阶微分方程，我们可以利用更为强大的状态反馈控制理论。本章将详细介绍极点配置（Pole Placement）技术，讲解如何通过设计状态反馈增益矩阵，使得闭环系统的极点位于期望的位置，从而实现系统的稳定性和满足性能要求。 此外，我们还将讨论观测器（Observer）的设计。由于并非系统的所有状态变量都能直接测量，观测器可以根据系统的输入和输出信息，估计出系统的内部状态，从而为状态反馈控制提供必要的信息。卡尔曼滤波器（Kalman Filter）作为一种最优线性观测器，也将得到重点介绍。 本章将通过仿真分析，展示线性控制方法在控制磁悬浮列车悬浮稳定性和响应速度方面的效果，并讨论线性化模型带来的潜在问题，例如当系统工作在非线性区域时，线性控制器的性能可能会下降。 第三章 非线性控制理论及其在磁悬浮中的优势 考虑到磁悬浮列车动力学系统本身具有固有的非线性特性（例如，电磁力与气隙的平方成反比），本章将聚焦于先进的非线性控制理论，并分析其在提升磁悬浮列车性能方面的优势。 我们将介绍李雅普诺夫稳定性理论，以此来分析非线性系统的稳定性。基于李雅普诺夫方法，我们将探讨构造合适的李雅普诺夫函数，从而证明闭环系统的稳定性，即使是在系统工作在非线性区域。 滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）是本章的重点之一。我们将详细阐述滑模控制的基本原理，包括设计滑模面以及切换函数，以使得系统状态能够快速地被“吸引”到滑模面上并沿着滑模面运动，从而实现对系统状态的精确跟踪和对扰动的鲁棒性。我们将分析滑模控制在抵抗外部扰动、参数变化以及处理电磁系统非线性特性方面的强大能力。 另外，本章还将简要介绍其他一些适用于磁悬浮系统的非线性控制方法，例如反馈线性化（Feedback Linearization）技术，以及基于模糊逻辑（Fuzzy Logic）和神经网络（Neural Networks）的自适应或智能控制方法。这些方法能够直接处理系统的非线性，并在一定程度上实现自适应能力。 第四章 磁悬浮列车多目标优化控制 磁悬浮列车的运行不仅仅需要稳定性，还需要在多个目标之间进行权衡，例如高速度、低能耗、高舒适度以及良好的环境适应性。本章将探讨如何设计多目标优化控制策略，以满足这些复杂的工程需求。 我们将讨论如何建立客观函数，将悬浮稳定性、导向精度、推进平稳性、以及能量消耗等指标量化。基于这些客观函数，我们将引入最优控制理论，例如LQR（Linear Quadratic Regulator）的非线性推广，或者模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）。MPC方法能够预见系统未来的行为，并在给定的约束条件下，通过滚动优化来计算控制输入，从而实现对多目标和约束条件的有效处理。 本章还将关注悬浮气隙的精确控制。维持一个稳定且精确的悬浮气隙对于保证列车运行平稳、避免碰撞以及优化能量消耗至关重要。我们将讨论高精度气隙传感器的选择与数据融合，以及如何在控制算法中充分利用这些精确的测量信息。 此外，对于高速运行的磁悬浮列车，空气动力学效应将变得更加显著。本章将探讨如何将空气阻力等动力学效应纳入控制模型，并通过控制策略来抵消其带来的不利影响，确保列车在高速状态下的稳定性和可控性。 第五章 实际工程中的挑战与对策 本章将聚焦于磁悬浮列车动力系统在实际工程应用中可能遇到的各类挑战，并提出相应的工程实践与解决方案。 首先，我们将讨论电磁铁的饱和效应以及涡流损耗。电磁铁在强磁场作用下会发生饱和，导致线性模型失效。涡流损耗则会影响系统的能量效率。本章将探讨如何通过更精确的电磁模型以及具有补偿功能的控制策略来应对这些问题。 其次，轨道的误差和不平度对悬浮控制系统提出了更高的鲁棒性要求。我们将分析轨道不平度如何影响悬浮系统的动态响应，并探讨如何通过滤波技术、增强型控制器（如前馈控制）以及状态观测器来提高系统对轨道误差的抗干扰能力。 第三，系统参数的漂移与变化（例如线圈电阻随温度变化）也是实际工程中不可避免的问题。本章将介绍自适应控制（Adaptive Control）和鲁棒控制（Robust Control）技术，如何使控制器能够在线运行时，根据系统参数的变化进行调整，从而始终保持良好的控制性能。 最后，本章还将讨论系统集成与硬件实现方面的一些关键考虑，包括传感器噪声、执行器延迟、以及实时计算的挑战。我们将强调硬件与软件的协同设计，以及充分的仿真测试和现场调试的重要性。 结论 本书系统性地阐述了磁悬浮列车动力系统中的先进控制理论与工程实践。从基础的动力学建模，到线性与非线性控制策略的设计，再到多目标优化与实际工程挑战的应对，本书力求为读者提供一个全面而深入的视角。我们相信，通过对本书所介绍的理论和方法的掌握，能够为磁悬浮列车技术的进一步发展提供坚实的理论基础和实践指导，最终推动更高效、更环保、更智能的交通系统走向现实。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的时候，我最先注意到的是它厚重的分量。这通常意味着内容会比较充实，不是那种浅尝辄止的读物。我喜欢这种“硬核”的感觉，就像是挖掘宝藏一样，每翻一页都可能发现新的惊喜。书中的语言风格，我感觉是一种严谨中带着一丝引导性的叙述。虽然我还没深入阅读，但我能感受到作者在组织材料时，是经过深思熟虑的。有些章节的标题就很有启发性，让我忍不住去猜想里面会讲到哪些具体的原理和应用。我猜想，这本书应该会包含一些理论推导，但同时也会有实际的案例分析，这样才能让抽象的概念落地。我特别期待它在“同步”这个方面的内容，因为在很多工程领域，精确的同步是实现复杂系统稳定运行的关键。如果这本书能提供一些独到的见解或者实用的技巧，那对我来说绝对是物超所值。总而言之，初看之下，这本书给我的感觉是专业、有深度，而且作者一定花了很多心思在内容的组织和逻辑构建上。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的时候，我最深刻的感受就是作者对于细节的追求。很多概念的引入，都伴随着严谨的数学推导和清晰的图示，让人感觉每一步都是有根有据的。我尤其欣赏的是，作者并没有一开始就抛出复杂的公式，而是循序渐进地从基本原理讲起，然后逐渐深入到更高级的主题。这种教学方式非常适合我这种希望打好基础的读者。在“脉冲控制”的部分，我感觉作者像是在一步步拆解一个精密的机器，让我们理解每一个部件的功能以及它们如何协同工作，最终实现对脉冲信号的精准操控。而到了“同步”的部分，则像是把我们带入了一个舞台，讲解不同角色（不同的信号或者系统）是如何在同一个节拍下和谐共舞的。这本书给我最大的触动在于，它让我意识到，原来我们日常生活中看似简单的一些电子设备，背后都蕴含着如此复杂和精妙的控制与同步技术。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书给我带来的最大启发，在于它让我对“控制”和“同步”这两个概念有了全新的认识。我以前可能对这些词汇有一些模糊的概念，但读了这本书之后，我才真正理解了它们在实际应用中的重要性和复杂性。比如，在“脉冲控制”的部分，我学会了如何通过对脉冲参数的调整，来影响系统的响应，这让我看到了无限的可能性。而在“同步”的部分，我才理解了为什么有些系统会因为微小的时钟偏差而出现巨大的问题，以及如何通过各种先进的技术来克服这些困难。作者在讲解这些内容的时候，并没有使用过于晦涩的语言，而是通过大量的例子和类比，将抽象的理论变得生动形象。我感觉自己就像是跟随作者一起，深入到了一个充满智慧的殿堂，学习那些驱动现代科技运行的底层逻辑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，可以说是一种循序渐进的学习过程。我发现，作者并没有急于求成，而是非常注重知识的连贯性和逻辑性。每一个章节的展开，都建立在前一章节的基础上，让你能够逐步理解更深层次的内容。我特别喜欢它在解释一些关键概念时，所提供的背景知识和发展历程，这让我能够更好地理解这些技术是如何演变而来的，以及它们在不同应用场景下的价值。尤其是在“脉冲”和“同步”的交叉领域，作者展现出了非常深刻的理解，能够清晰地阐述它们之间的相互关系和协同作用。我感觉自己仿佛置身于一个实验室，跟着作者一步步进行着实验和分析，最终掌握了这些核心技术。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的培养，让我学会如何从更宏观和微观的角度去审视技术问题。

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，搭配着一些抽象的波形线条，一眼就能感受到一种科技感和专业性。我买它的时候，其实是冲着“脉冲”这两个字去的，总觉得这代表着一种能量的爆发或者精密的控制，很有意思。我当时在书店里翻了几页，感觉排版挺清晰的，字体大小适中，阅读起来不会有压力。而且，里面的一些插图和图表，虽然当时没有仔细研究，但从视觉上来看，似乎是为了解释一些复杂概念而精心设计的，这一点我挺看重的，因为很多技术类的书籍如果图文结合不好，读起来会非常枯燥。我当时就想，如果这本书真的能把我带入那个“脉冲”的世界，那就太棒了。虽然我当时对具体内容了解不深，但书名和封面给我的第一印象，确实勾起了我强烈的学习欲望，让我觉得这本书里一定隐藏着许多我渴望了解的知识。我尤其喜欢那种能够激发我思考的书，让人在阅读过程中不断地问“为什么”和“怎么做”，而不是简单地被动接受信息。