输液管动力学分析和控制 徐鉴,王琳 9787030432636 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐鉴 著

图书标签:

• 输液管
• 动力学
• 控制
• 医疗器械
• 流体动力学
• 建模
• 仿真
• 徐鉴
• 王琳
• 9787030432636

店铺： 思诺华教图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030432636

商品编码：1551866912

包装：平装

出版时间：2015-02-01

书名：	输液管动力学分析和控制
作者：	徐鉴,王琳
ISBN：	9787030432636
出版社：	科学出版社
定价：	118.00元

其他信息（ 仅供参考，以实物为准）
开本：16开	装帧：平装
出版时间：2015-02-01	版次：1
页码：313	字数：394000

内容简介

《输液管动力学分析和控制》应用振动力学、流固耦合力学、非线性动力学的理论与方法，结合振动控制理论，详细介绍输液管系统的稳定性、动力学与控制。《输液管动力学分析和控制》内容主要包括：输液管的动力学建模，输液管在定常内流下的稳定性和振动特性以及微纳尺度的影响，输液管在脉动内流下的参数振动、内共振和分岔，涡激力作用下输液管的非线性动力响应，以及输液管系统稳定性的被动控制和时滞主动控制等。《输液管动力学分析和控制》既有理论研究和数值分析，又包含与实验结果的对比，反映该学科近年来的一些研究成果，可以引导读者尽快进入本领域的前沿。

图书目录

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文摘|序言

《输液管动力学分析和控制》可供力学、数学、机械、物理、船舶与海洋工程等专业的教师、高等院校本科生、研究生和相关专业的工程技术人员使用。

作者介绍

暂无内容

动态系统建模与优化控制前沿研究 本书汇集了近年来在复杂动态系统建模、先进控制策略设计与优化应用等领域的前沿研究成果。全书结构严谨，内容深入，旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面而系统的参考，尤其侧重于非线性、时变以及包含复杂约束条件的工业过程控制问题。 第一部分：系统辨识与高精度建模技术 本部分深入探讨了从实际观测数据中准确提取系统动态特性的关键技术。 第一章：基于高维观测数据的非线性系统辨识 本章首先回顾了经典线性辨识方法的局限性，随后重点介绍了现代非线性系统辨识框架。内容涵盖了核主成分分析（KPCA）在特征提取中的应用，以及支持向量回归（SVR）和高斯过程回归（GPR）在建立黑箱模型方面的优势。特别地，详细分析了如何处理工业现场中常见的噪声干扰和传感器漂移问题，提出了一种结合卡尔曼滤波与神经网络的混合辨识方法，以提高模型在强扰动下的鲁棒性和预测精度。引入了基于泛函分析的辨识理论，为高维、无穷维系统的建模提供了严格的数学基础。 第二章：物理机理模型与数据驱动模型的融合 在许多高精度控制需求场景中，完全依赖数据或完全依赖第一性原理都存在不足。本章着重探讨了“白盒-灰盒”建模策略。详细阐述了残差模型（Residual Modeling）的构建过程，即将物理模型（如基于质量、能量守恒定律建立的微分代数方程组，DAE）与少量、局部优化的数据驱动模型（如局部线性模型或泰勒展开模型）相结合。讨论了如何使用贝叶斯推断框架来量化和融合不同来源模型的不确定性，从而生成具有更高可信度的、既能反映内在机理又对外部扰动敏感的预测模型。 第三章：时滞与不确定性对系统结构的影响 对于涉及物质传输或信号传输延迟的系统，准确捕捉延迟特性至关重要。本章系统研究了各种类型的时滞（恒定延迟、时变延迟、概率性延迟）对系统可控性和可观测性的影响。提出了基于无穷维空间（如希尔伯特空间）的半群理论来分析含时滞系统的稳定性。此外，针对模型中固有的参数不确定性，引入了区间算术和模糊集理论，用于构建具有清晰不确定边界的“包络模型”，为后续的鲁棒控制设计提供输入。 第二部分：先进控制理论与算法设计 本部分聚焦于针对复杂约束和非线性特性的现代控制算法的构建与分析。 第四章：模型预测控制（MPC）的理论扩展与实现 模型预测控制是处理约束优化的核心工具。本章从标准的二次规划（QP）问题出发，扩展到处理不等式约束、状态约束以及输入速率限制的通用MPC框架。重点分析了非凸约束下的预测控制问题，引入了半定规划松弛（SDR）技术和序列二次规划（SQP）在求解大规模、非线性MPC（NMPC）问题中的效率提升策略。针对实时性要求极高的过程，探讨了基于准微分地平线（FDH）和实时迭代线性化（RIL）的轻量化MPC实现方案。 第五章：基于滑模与自适应的鲁棒控制 滑模控制（SMC）以其对外部扰动和模型不确定性的极强鲁棒性而著称。本章深入研究了二阶及更高阶的SMC设计，着重解决了传统SMC中存在的“抖振”问题。提出了基于边界层技术和奇异摄动理论的抖振抑制方法。随后，将SMC与自适应技术相结合，设计了参数自整定滑模控制器，使其能够在系统动态参数发生未知变化时，依然保持预设的性能指标。详细讨论了Lyapunov稳定性分析在确保自适应律收敛性方面的关键作用。 第六章：非线性系统的反馈线性化与状态观测 反馈线性化作为一种将非线性系统映射到线性系统的方法，在本章中被深入剖析。详细介绍了可行性条件（可积性条件）的检验，以及在存在零动态（Zero Dynamics）时的稳定性考量。鉴于许多系统状态无法直接测量，本章还探讨了基于高增益观测器和扩展卡尔曼滤波（EKF）的状态估计技术，特别是针对测量噪声较大的情况，提出了基于信息论（如互信息最小化）的观测器结构优化方法。 第三部分：优化、性能评估与实际应用 本部分将理论控制方法应用于实际工程问题，并讨论了性能的量化与验证。 第七章：最优控制与性能指标的量化 最优控制的目标是在满足所有约束的条件下，最小化某个性能指标泛函。本章涵盖了庞特里亚金极大值原理在求解开环最优控制问题中的应用，并详细讨论了基于伪谱方法的求解器，用于离散化最优控制问题。在性能评估方面，引入了$mathcal{H}_2$范数和$mathcal{H}_{infty}$范数作为衡量系统瞬态响应质量和鲁棒性能的定量指标，并给出了在实际工业环境下如何根据成本函数确定这些指标权重的实践指导。 第八章：分布式控制与多智能体协同 随着大型工业设施和互联系统的普及，分布式控制成为新的研究热点。本章探讨了在缺乏全局通信和集中式计算能力的情况下，如何设计分散式控制器实现系统级的优化目标。内容包括基于图论的网络拓扑分析、次梯度优化方法在分布式MPC中的应用，以及如何利用虚拟结构法保证多智能体系统在通信受限下的轨迹跟踪一致性。 第九章：控制系统的安全、可靠性与验证 任何控制系统的部署都必须以安全为前提。本章重点讨论了如何将安全约束（如操作限制、安全边界）嵌入到控制器设计中。引入了安全屏障函数（Barrier Functions）的概念，确保系统状态永不进入危险区域。最后，系统地介绍了如何利用硬件在环（HIL）仿真和半实物测试平台，对设计的复杂控制系统进行严格的压力测试和寿命周期性能验证，确保控制策略在真实工况下的可操作性和可靠性。 全书通过大量的数学推导、图表说明和案例分析，力求在理论深度和工程实用性之间搭建一座坚实的桥梁。所阐述的方法适用于化工、航空航天、机器人、电力电子等诸多依赖高精度动态过程控制的领域。

评分☆☆☆☆☆

这部书的封面设计挺吸引人的，那种深蓝色的背景配上流动的线条，一下子就让人联想到血液和管道的复杂关系，虽然我还没深入阅读，但光是视觉效果就给人一种专业而严谨的感觉。我猜想，内容肯定深入到了流体力学在生物医学工程领域的实际应用，比如输液泵的精确控制、管路内液体阻抗的实时监测，这些都是临床上非常关键的技术点。能把“动力学分析”和“控制”这两个硬核概念结合在一起，说明作者对系统层面的理解很到位。我期待看到书中能有扎实的数学模型建立过程，比如运用经典的 Navier-Stokes 方程或更简化的伯努利原理来描述管内流体行为，并且在控制算法部分，能看到诸如 PID、模糊控制甚至更先进的自适应控制策略是如何应用于维持恒定流速和防止气泡产生的。如果书中能包含一些实际的实验数据对比，那就更棒了，这样理论和实践的结合度会更高，对实际从事医疗设备研发的工程师来说，价值会非常大。

评分☆☆☆☆☆

从我过去的阅读经验来看，很多偏向工程分析的专业书籍在“可视化”和“可操作性”上做得不够。我非常期待这部作品能在图表的使用上做到极致。比如，对于复杂的动态响应曲线，能否用三维图来展示不同参数下的系统稳定性边界？对于控制器的参数整定过程，能否提供直观的波特图或根轨迹分析？如果书中能配上大量的仿真截图，展示比如阶跃响应、频率响应等关键指标，读者就能更快速地理解理论的物理意义。此外，如果作者能在章节末尾提供一些带有参考答案的课后习题，那就更好了，这对于教学和自我检验非常重要。毕竟，动力学和控制理论的学习，最终还是要通过解决具体问题来巩固的，死记硬背公式是走不远的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就带着一种严肃的学术气息，但背后的研究主题——输液管路的精确管理——却是与每个普通人的健康息息相关的。我猜想，作者们在撰写时，必定权衡了理论深度和工程实用性之间的平衡。我特别好奇书中对于管路内微小气泡的识别和消除策略是如何论述的。这是输液安全中的一个“阿喀琉斯之踵”。如何利用流体剪切力、声学特性或者电学特性来设计一个高灵敏度、低误报率的检测系统，并将其控制策略嵌入到泵送机制中，是一个极具挑战性的问题。如果书中能深入探讨基于先进信号处理（如小波分析）的噪声抑制方法，来确保气泡检测的鲁棒性，那么这本书无疑将成为该领域内一座里程碑式的著作，不仅仅是理论上的贡献，更是对临床安全实践的直接助力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版信息显示它来自国内知名的科学出版社，这本身就给了内容质量一个初步的保证。我更关注的是，作者——徐鉴和王琳两位专家——是否在实际的临床或工业界有深厚的背景。因为脱离了实际的工程约束和临床需求来谈“控制”，很容易变成纯粹的数学游戏。我希望看到书中能体现出对现有输液设备的痛点有深刻的洞察，比如老式输液泵的机械振动对药液稳定性的影响，或者新型微量泵在超低流量输注时如何克服表面张力的作用。如果能结合最新的传感器技术，比如光电容积描记法或者超声波技术，来实时估计管路中的液位和气泡量，并将其融入到反馈回路中，这本书的参考价值将远远超越一般的教科书，直接成为一本前沿的技术手册。

评分☆☆☆☆☆

读完前几章的目录结构，我感觉作者在内容的组织上是下足了功夫的，采用了层层递进的结构。从基础的流体物理性质入手，逐步过渡到复杂的系统建模，最后落脚到控制系统的设计与优化。这种由浅入深的叙述方式，对于初学者来说非常友好，不会一上来就被高深的公式吓倒。特别是对“非牛顿流体”在特定管径下的表现进行分析，这往往是传统理想流体模型忽略掉的关键细节，而这恰恰是影响输液精度的重要因素。我非常好奇作者是如何处理流阻随温度和粘度变化的非线性问题的。控制部分的讨论，我想一定涵盖了如何处理系统中的延迟和不确定性，毕竟医疗场景对安全性和可靠性的要求是零容忍的。如果书中能对比不同控制策略在处理突发堵塞时的响应速度和恢复精度，那将是这本书最大的亮点之一，这直接关系到抢救病人的效率。