復雜係統的動力學分析與同步控製 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李德奎 著

圖書標籤:

• 復雜係統
• 動力學分析
• 同步控製
• 非綫性動力學
• 控製理論
• 混沌
• 網絡科學
• 自組織
• 建模與仿真
• 應用數學

齣版社： 西南交通大學齣版社

ISBN：9787564358853

版次：1

商品編碼：12264789

包裝：平裝

叢書名： 甘肅中醫藥大學定西校區學術文庫

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

頁數：189

字數：181000

正文語種：中文

內容簡介

　　《復雜係統的動力學分析與同步控製》首先簡要介紹混沌、復雜網絡的研究簡史、相關概念、基本性質，以及經典的混沌係統模型，然後，討論混沌係統的穩定性、Hopf分岔和混沌係統的仿真電路，最後，研究瞭相同維數和不同維數混沌係統的函數投影同步、非時滯復雜動力學網絡的同步與控製、時滯復雜動力學網絡的函數投影同步，讀者可以從中掌握研究復雜動力學係統的穩定性和同步控製的基本方法和相關結論。
　　《復雜係統的動力學分析與同步控製》可供研究混沌係統和復雜網絡的學者使用，也可作為理工科院校大學生的選修課教材或教學參考書。

作者簡介

　　李德奎，男，1979年齣生，甘肅通渭人，理學碩士，副教授，現為甘肅中醫藥大學定西校區教師。主要研究方嚮為混沌、復雜網絡的同步與控製。校區第二批青年人纔工程資助對象，主持甘肅省自然科學基金項目1項、甘肅省高等學校科學研究項目1項。先後在《太原理工大學學報》《數學雜誌》《北京工業大學學報》等刊物發錶學術論文20篇。主編著作、教材2部，主講“概率與數理統計”“常微分方程”“高等數學”“SPSS統計分析軟件”等課程，指導學生參加高教社杯全國大學生數學建模競賽獲省級以上奬勵4次。

內頁插圖

目錄

1 緒論
1．1 混沌的研究簡史
1．2 混沌的性質
1．3 經典混沌係統簡介
1．4 復雜網絡的研究簡史
1．5 復雜網絡的基本概念

2 混沌係統的動力學分析
2．1 時滯類Lorenz係統的Hopf分岔分析
2．2 單參數Chen係統的穩定性分析及電路實現
2．3 單參數Chen係統的Hopf分岔及參數辨識

3 混沌係統的同步與控製
3．1 類Lorenz係統的反同步及其在保密通信中的應用
3．2 異結構混沌係統的自適應函數投影同步及參數辨識
3．3 不同維混沌係統的修正函數投影同步及參數辨識
3．4 混沌係統的分段函數投影同步及參數辨識
3．5 激活控製不同維混沌係統的修正函數投影同步

4 非時滯復雜動力學網絡的同步與控製
4．1 星形網絡構成的復雜動力學網絡的同步能力比較研究
4．2 具有時變耦閤強度復雜動力學網絡的同步
4．3 驅動響應復雜動力學網絡的投影同步

5 時滯復雜動力學網絡的函數投影同步與控製
5．1 時變時滯復雜動力學網絡的函數投影同步
5．2 混閤時變時滯復雜動力學網絡的函數投影同步
5．3 時變時滯和非時滯復雜動力學網絡的函數投影同步
參考文獻

前言/序言

　　20世紀下半葉，非綫性科學得到瞭前所未有的蓬勃發展，非綫性科學是一門研究非綫性現象共同特徵的基礎科學，與量子力學和相對論一起被譽為20世紀自然科學的“三大革命”。科學界認為，非綫性科學的研究不僅具有重大的理論意義，而且具有非常廣闊的應用前景。
　　復雜係統的動力學分析與同步控製是非綫性科學研究的一個重要領域，包括係統平衡點的穩定性與分類、周期運動與分岔、混沌運動，非綫性係統的函數投影同步與控製、係統未知參數和未知拓撲結構的辨識等內容。復雜係統的動力學分析與同步控製是混沌理論、復雜網絡的同步與控製、非綫性動力係統的電路設計及參數估計理論等多個學科的交叉課題。大量研究錶明，復雜係統在生物醫學工程、電子工程、信息工程、力學工程、實驗物理、化學工程和應用數學等領域中具有廣泛的應用前景。
　　本書是作者在參考大量中外文文獻和相關著作的基礎上，對自己近年來科研成果的整理、擴展和完善的成果。全書共分5章，第1章緒論，介紹瞭混沌、復雜網絡的研究簡史、相關概念、基本性質及經典的混沌係統模型；第2章和第3章分彆討論瞭混沌係統的動力學行為和混沌係統的函數投影同步；第4章和第5章分彆介紹瞭非時滯和時滯復雜動力學網絡的函數投影同步。
　　本書的齣版得到瞭“甘肅中醫藥大學定西校區學術著作齣版基金”的資助，同時，甘肅中醫藥大學定西校區的張懷德教授、連玉平副教授和重慶理工大學的獨力副教授為本書的齣版提供瞭寶貴的意見和建議，編寫過程也得到瞭父母和妻子的大力支持，在此錶示衷心的感謝。
　　由於作者水平有限，時間倉促，書中難免存在不足之處，敬請各位同行專傢、學者和讀者不吝施教、批評指正，在此錶示感謝。

復雜係統的動力學分析與同步控製 探索隱藏於混沌之下的秩序，揭示湧現之謎的奧秘。 本書並非一本詳盡梳理“復雜係統的動力學分析與同步控製”這一特定學術領域發展脈絡的書籍。相反，它旨在為讀者提供一套更廣闊的視角和更精細的工具，以理解和駕馭自然界、工程技術和社會生活中無處不在的復雜現象。我們並非簡單地羅列研究成果，而是緻力於構建一種思維框架，讓您能夠獨立地去洞察、分析並可能乾預那些看似雜亂無章、卻遵循深刻內在規律的係統。 超越錶象，直擊核心：什麼是復雜係統？ 在日常經驗中，我們傾嚮於將世界分解為孤立的、可預測的單元。然而，現實遠非如此。一個蜂群的集體決策，一次股票市場的波動，甚至我們大腦中神經元的聯動，都展現齣一種超越個體之和的 emergent 行為。這就是復雜係統。它們由大量相互作用的組分構成，這些組分之間的非綫性關係使得整個係統的行為難以從其構成部分簡單推斷。本書將引導您跳齣“還原論”的舒適區，擁抱“整體論”的視角，認識到“部分之和大於整體”的深刻含義。 我們將從構成復雜係統的基本要素入手，探討它們如何通過耦閤、反饋、延遲等機製産生豐富多彩的動力學行為。您將瞭解什麼是吸引子，它們如何刻畫係統的長期演化趨勢；什麼是分岔，它們如何預示著係統從一種穩態嚮另一種穩態的突變；什麼是混沌，它並非隨機，而是對初始條件極其敏感的確定性行為。通過對這些基本概念的深入理解，您將能夠以一種全新的語言來解讀周圍的世界。 洞察動力學：解析係統的生命脈絡 動力學分析是理解復雜係統的基石。它關注的是係統隨時間的變化規律，以及驅動這些變化的力量。本書將為您提供多種強有力的分析工具，從經典的微分方程和差分方程，到現代的相空間重構、Lyapunov指數計算、分形維度測量等。 您將學習如何構建係統的數學模型，無論是基於第一性原理的建模，還是數據驅動的建模。我們將詳細講解如何利用數值模擬來探索模型的行為，如何通過實驗數據來驗證和修正模型，以及如何在模型失效時發現其局限性。特彆地，對於那些難以精確建模的係統，我們將介紹一些非參數化的分析方法，例如非綫性時間序列分析，它允許我們從觀測到的數據中直接提取係統的動力學特徵，而無需預設模型。 本書將特彆強調“湧現”（Emergence）的概念。湧現是指宏觀層麵的復雜行為，是由於微觀組分之間的相互作用而産生的，而這些宏觀行為無法簡單地通過對微觀組分特性的直接加總來解釋。我們將深入探討湧現的機製，例如自組織（Self-organization）是如何在沒有外部控製的情況下，湧現齣有序結構的。這將幫助您理解為何一些簡單的規則能夠催生齣如此精妙的復雜現象。 同步的力量：讓混沌協作，化繁為簡 在許多復雜係統中，同步現象扮演著至關重要的角色。從振蕩器在音樂中的和諧共鳴，到神經元放電模式的協同一緻，再到生物鍾的晝夜節律，同步無處不在，並賦予係統強大的功能。本書將帶領您探索各種類型的同步，包括全同步（Complete Synchronization）、部分同步（Partial Synchronization）、廣義同步（Generalized Synchronization）和準同步（Quasi-synchronization）等。 我們將深入研究導緻同步發生的機製，例如耦閤強度、耦閤方式、延遲以及噪聲的影響。您將學習如何利用李雅普諾夫函數、平均場理論和投影方法等數學工具來分析係統的同步行為，並預測同步發生的條件。 更重要的是，本書將為您介紹同步控製的理念和方法。同步控製並非簡單地模仿自然界的同步現象，而是旨在利用同步的特性來達到特定的目的，例如提高係統的魯棒性、增強信息傳輸效率、或實現對復雜係統的協同操控。您將瞭解到如何設計耦閤方式和控製信號，來誘導或增強復雜係統的同步，甚至在某些情況下，實現對非綫性係統的精確協調。 我們將探討在不同類型的復雜係統中實現同步控製的策略，例如在耦閤振蕩器網絡中實現全局同步，以增強信號的抗乾擾能力；在分布式傳感器網絡中實現數據同步，以提高測量精度；甚至在社會經濟係統中，探索如何通過信息傳播和互動來促進特定行為的同步，從而影響整體的演化趨勢。 超越理論：應用與啓示 本書的內容並不僅限於理論推導。我們將通過大量的實例，展示動力學分析和同步控製在各個領域的實際應用。從物理學中的激光器同步、天體物理中的行星軌道共振，到生物學中的基因調控網絡、神經科學中的腦電波同步，再到工程學中的電力係統穩定、通信網絡同步，以及社會科學中的群體行為建模、金融市場分析，您將看到這些理論工具如何幫助我們理解和解決現實世界中的挑戰。 我們鼓勵讀者以開放的心態去探索，以批判性的思維去審視。本書的目的不是提供一套現成的答案，而是激發您提齣問題的能力，以及尋找解決方案的自信。通過掌握這些強大的分析工具，您將能夠更深入地理解那些曾經讓您感到睏惑的復雜現象，並可能在其中發現新的機遇和創新路徑。 誰適閤閱讀這本書？ 本書麵嚮的是對復雜係統及其動力學行為感興趣的研究人員、工程師、學生以及任何希望提升自身分析和解決復雜問題能力的人。無論您是物理學、數學、工程學、計算機科學、生物學、經濟學、社會學等領域的從業者，隻要您在工作中遇到涉及大量相互作用單元、錶現齣非綫性行為和湧現現象的係統，本書都能為您提供寶貴的見解和實用的工具。 我們假設讀者具備一定的數學基礎，包括微積分、綫性代數以及基礎的概率論知識。然而，本書的敘述方式力求清晰易懂，並會輔以必要的解釋和示例，以確保不同背景的讀者都能從中受益。 結語：走嚮理解與掌控的旅程 復雜性並非意味著不可理解。恰恰相反，對復雜性的深刻洞察，往往隱藏著最深刻的秩序和最令人驚嘆的規律。本書將是一次激動人心的探索之旅，它將帶領您穿越混沌的迷霧，揭示隱藏在錶麵之下的湧現之美，並賦予您駕馭這些復雜係統的新能力。我們相信，通過對動力學分析和同步控製的深入學習，您將能夠以一種全新的視角去觀察世界，發現隱藏的聯係，並可能在看似混亂的現實中，找到秩序的種子，甚至播下創新的火種。 準備好迎接挑戰瞭嗎？讓我們一同踏上這段理解復雜係統、掌控動力學、並 harnessing 同步之力的非凡旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深沉的藍色調，配上抽象的幾何圖形綫條，立刻就給人一種既專業又富有美感的印象。我拿到書的時候，首先感受到的是紙張的質感，厚實而又不失細膩，油墨的印刷清晰銳利，即便是那些復雜的圖錶和公式，看起來也毫無費力。內頁的排版布局非常講究，留白恰到好處，使得大段的文字閱讀起來也不會感到擁擠和壓抑。特彆值得稱贊的是，它在章節過渡頁的處理上很有心思，通常會配上一句與該章節主題相關的經典引言，這不僅提升瞭書籍的文化底蘊，也讓讀者在進入下一個知識模塊前，能有一個心理上的緩衝和引導。比如，關於係統穩定性分析的那一章，開篇引用的可能是龐加萊的名言，一下子就把讀者帶入瞭那個深邃的數學世界。這種對細節的極緻追求，體現瞭齣版方和作者對知識的尊重，讓人在翻閱的過程中，本身就是一種享受，遠超一般教材的刻闆印象。

評分☆☆☆☆☆

這本書在輔助材料和配套資源方麵，也做得相當到位，這對於自學者來說簡直是福音。書後附帶的光盤（或者現在可能是在綫資源鏈接）中，提供瞭許多核心算法的參考實現代碼片段，而且標注得非常清晰，說明瞭每段代碼塊對應書中的哪個理論章節。我嘗試著編譯並運行瞭其中一個關於“魯棒性評估”的Python腳本，發現代碼結構簡潔高效，注釋詳盡，甚至考慮到瞭不同操作係統下的兼容性問題。這種“學完理論，立刻上手驗證”的教學閉環設計，極大地增強瞭讀者的學習動力和成就感。許多教材往往在理論闡述後就戛然而止，留下讀者在實際操作中兩眼一抹黑，而這本書則真正做到瞭理論與實踐的無縫銜接，是近年來難得一見的、真正關注讀者學習體驗的專業著作。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書的目錄，我就被其宏大的知識體係所吸引。它似乎不僅僅局限於某一特定領域的應用，而是力圖構建一個跨越物理、工程乃至生物學等多個學科的通用分析框架。我尤其欣賞作者在“基礎理論迴顧”部分所采取的策略，他們並沒有將這部分處理成枯燥的公式堆砌，而是巧妙地穿插瞭大量的曆史背景和思想演變過程。例如，在闡述李雅普諾夫穩定性判據時，作者花瞭相當的篇幅去講解早期的數值模擬所遇到的瓶頸，以及後來理論突破的關鍵性思維轉變，這使得原本抽象的數學概念變得鮮活起來，充滿瞭人文學科的魅力。這種敘事手法，極大地降低瞭專業壁壘，讓一個非數學專業的讀者也能窺探到復雜係統研究的精髓，明白這些工具是如何一步步被創造齣來的，而不僅僅是拿來即用的“黑箱”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的案例分析部分，可以說是其靈魂所在，展現瞭作者深厚的工程實踐經驗。我特彆關注瞭其中關於“網絡化控製係統故障診斷”的那幾個仿真實例。這些例子不僅僅是展示瞭理論公式如何代入數值得齣結果，更重要的是，作者詳細剖析瞭真實世界中信號噪聲、執行器延遲以及傳感器漂移等非理想因素是如何影響模型的錶現的。在描述一個具體係統發生振蕩失穩時，書中用非常形象的比喻來描述瞭能量在係統內外的交換過程，讓那些晦澀的相平麵軌跡突然間變得直觀易懂。對於一個希望將理論應用於實際工程的工程師來說，這種對“不完美”的討論，遠比完美模型下的推導來得更有價值，它教會瞭我們如何在現實的泥濘中辨彆方嚮，而不是在理想的真空裏做理論推測。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格上來說，這本書的行文簡直是一股清流。很多專業書籍要麼過於學術化，晦澀難懂，要麼又過於口語化，顯得不夠嚴謹。但這本書的作者，似乎找到瞭一個完美的平衡點。他們的錶達精準而富有邏輯性，句子結構清晰，專業術語的引入總伴隨著清晰的定義或前置的鋪墊，使得閱讀過程中的認知負荷大大減輕。更難能可貴的是，在解釋那些涉及高階微分方程的復雜推導時，作者會穿插一些富含哲理的思考，比如探討“確定性邊界”的局限性，這使得閱讀過程不再是單純的知識吸收，而更像是一場與一位智者進行的深入對話。這種既嚴謹又帶有思想深度的寫作風格，極大地提高瞭閱讀的愉悅感和持久性。