复杂系统的模糊变结构控制及其应用米阳 米阳,韩云昊 9787502447625 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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米阳，韩云昊 著

图书标签:

• 复杂系统
• 模糊控制
• 变结构控制
• 控制理论
• 应用数学
• 自动化
• 系统工程
• 米阳
• 韩云昊
• 9787502447625

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502447625

商品编码：29295760769

包装：平装

出版时间：2008-11-01

基本信息

书名：复杂系统的模糊变结构控制及其应用米阳

定价：20.00元

作者：米阳,韩云昊

出版社：冶金工业出版社

出版日期：2008-11-01

ISBN：9787502447625

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.182kg

编辑推荐

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内容提要

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本书从基本原理与方法、多种控制算法和实际应用等多个方面，阿述了近年来复杂系统模糊变结构控制方面的研究成果。内容包括：不确定离散系统的滑模控制；状态不完全可测时滞系统的研究；非线性离散系统的模糊鲁棒镇定；时滞不确定离散系统的鲁棒镇定；不确定系统的模糊滑模控制；不确定时滞系统的模糊滑模控制；基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器；基于变结构控制的时滞复杂动态网络的鲁棒自适应同步。本书是国内模糊变结构控制领域方面的专著，取材新颖、广泛，结合实际，反映了这一领域近年来所取得的进展。
本书适宜信息、自动化及计算机应用等专业科技人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》 图书简介 《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》一书深入探讨了在现代工程和科学领域日益凸显的复杂系统控制难题，并提出了一套创新的解决方案——模糊变结构控制。本书聚焦于如何有效地处理复杂系统中存在的非线性、不确定性、时变性以及模型未知等挑战，通过融合模糊逻辑的强大推理能力和变结构控制的鲁棒性，为复杂系统的精确、稳定与高效控制提供了理论基础和实践指导。 一、 复杂系统：挑战与机遇 随着科学技术的飞速发展，我们所面临的系统越来越庞大、耦合性越来越强、动态行为越发难以预测。从航空航天、机器人技术、电力系统，到生物医学、经济金融，乃至交通网络和气候模型，这些都属于复杂系统的范畴。复杂系统通常表现出以下几个关键特征： 高度非线性： 系统内部各变量之间的关系并非简单的线性叠加，而是呈现出复杂的非线性耦合，使得传统的线性控制理论难以直接应用。 参数不确定性与模型未知： 对复杂系统的精确数学模型往往难以获得，即使存在模型，模型参数也可能随时间变化或受到外部干扰而存在显著的不确定性。 外部干扰与内部扰动： 复杂系统运行过程中，常常会受到不可预测的外部环境干扰，以及系统内部组件的随机故障或性能衰减。 多模态与突变行为： 某些复杂系统可能在不同工作状态下表现出截然不同的动力学特性，甚至会发生突变的、不连续的行为。 信息不完全或模糊： 对系统状态的测量可能不精确，或者信息本身就具有模糊的特性，难以用精确的数值来描述。 这些特性给系统的设计、分析和控制带来了巨大的挑战。传统的控制方法，如PID控制、状态空间法等，在处理这些复杂性时往往力不从心，容易导致系统性能下降、稳定性难以保证，甚至出现失控的危险。因此，开发能够有效应对复杂系统挑战的新型控制策略势在必行。 二、 模糊逻辑：驾驭不确定性的智慧 模糊逻辑（Fuzzy Logic）作为一种处理模糊信息和不确定性思维的数学工具，为克服复杂系统中的信息不完全和模型不确定性提供了有力支撑。与传统二值逻辑（非0即1）不同，模糊逻辑允许事物存在“中间状态”，用隶属度函数来量化事物属于某个概念的程度。 本书在模糊逻辑的应用上，主要体现在以下几个方面： 模糊化： 将精确的输入变量（如误差、误差变化率）转化为模糊集合的隶属度，例如将“误差”描述为“负大”、“负小”、“零”、“正小”、“正大”等模糊语言。 模糊推理： 利用预先设定的模糊规则库（IF-THEN形式），根据输入的隶属度，推导出模糊输出。例如，“如果误差是正大且误差变化率是零，则控制量是负大。” 解模糊化： 将推理得到的模糊输出转化为精确的控制量，以便于执行机构进行操作。 模糊逻辑的引入，使得控制系统能够以一种更加符合人类直觉的方式进行决策，即使在模型不精确或信息模糊的情况下，也能提供有效的控制响应。它善于捕捉专家的经验知识，并将其转化为控制策略，对于那些难以精确建模但拥有丰富操作经验的系统，如机器人操作、过程控制等，尤为适用。 三、 变结构控制：实现鲁棒性的利器 变结构控制（Variable Structure Control, VSC）是一种具有强大鲁棒性的非线性控制技术。其核心思想是通过改变控制器的结构（即控制律），使系统状态轨迹按照预设的“切换函数”进行运动。当系统状态偏离切换函数时，控制器会以极高的频率（理论上是无穷大）切换不同的控制律，迫使系统状态快速地回到切换函数上，并沿着切换函数滑动，直至收敛到原点。 变结构控制的主要优点包括： 高度鲁棒性： 变结构控制器对系统参数变化、外部干扰和模型不确定性具有极强的鲁棒性。即使存在较大的模型误差或干扰，系统仍能保持稳定，并快速收敛。 快速动态响应： 通过设计合适的切换函数，可以实现系统的快速动态响应和精确的跟踪性能。 稳定性保证： 在满足一定条件下，变结构控制可以保证系统的全局稳定性。 然而，标准的变结构控制也存在一些挑战，例如“抖振”（chattering）现象。抖振是指在切换函数附近，控制信号会以极高的频率快速切换，这不仅会引起执行机构的磨损，还可能在实际系统中引入额外的振动和噪声。 四、 融合之道：模糊变结构控制的优势 《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》的核心贡献在于将模糊逻辑和变结构控制的优势巧妙地结合起来，形成了一种更加强大和灵活的控制策略——模糊变结构控制（Fuzzy Variable Structure Control, FVSC）。 FVSC的构想是将模糊逻辑应用于变结构控制的设计和实现中，以克服传统VSC的不足，并进一步增强其性能。具体而言，本书提出和探讨了以下几个关键的融合机制： 模糊化切换函数： 将传统的硬切换函数（例如符号函数sgn(s)）替换为基于模糊逻辑的软切换机制。这意味着在接近切换函数时，控制器的切换不再是瞬间完成，而是平滑过渡。这有助于显著减缓或消除抖振现象，提高系统的平滑性和实际可操作性。 模糊推理生成控制律： 利用模糊推理来生成变结构控制的控制律。通过建立模糊规则，可以根据系统的状态（如误差、误差变化率）以及模糊逻辑的推理结果，动态地调整控制器的增益或切换行为。这种方法能够根据实际运行情况，灵活地调整控制器的强度，从而在保证鲁棒性的同时，优化系统的性能。 自适应模糊变结构控制： 进一步发展出能够根据系统在线性能或环境变化，自适应调整模糊规则或隶属度函数的模糊变结构控制方法。这种自适应性使得控制器能够在更广泛的工作范围内保持最优性能，并能应对动态变化的环境。 模型不确定性下的模糊变结构控制： 针对模型参数未知或存在不确定性的复杂系统，利用模糊逻辑来处理这些不确定性，并结合变结构控制的鲁棒性，设计出能够有效控制这类系统的控制器。模糊逻辑可以作为一种“知识库”，用于描述和处理模型的不确定性，而变结构控制则负责确保系统的稳定性。 五、 应用前景：赋能多样化复杂系统 本书所提出的模糊变结构控制策略，其应用前景广阔，涵盖了众多对控制精度、鲁棒性和实时性要求极高的领域。书中详尽地介绍了如何将这些控制理论应用于以下几个典型的复杂系统： 机器人控制： 机器人系统常常面临多自由度、强耦合、模型不确定性以及与环境的非线性交互。模糊变结构控制可以有效地解决这些问题，实现机器人手臂的高精度轨迹跟踪、稳定抓取以及安全的人机交互。例如，在复杂的工业生产线中，机器人需要精确地执行指令，同时应对物料的不规则性或工件位置的微小偏差。 航空航天系统： 飞机、卫星、无人机等航空航天器在飞行过程中会受到气流扰动、发动机性能变化等多种不确定因素的影响。模糊变结构控制能够提供高效、可靠的姿态控制和路径跟踪，确保飞行安全和任务完成。尤其是在高超声速飞行器等模型复杂且工作条件极端的情况下，FVSC能够发挥其鲁棒性优势。 电力系统： 现代电力系统日益复杂，包含大量的发电机组、输电线路和负荷，并且需要应对新能源并网带来的不确定性。模糊变结构控制可以用于电网的稳定控制、频率和电压的调节，以及故障恢复，从而提高电网的可靠性和运行效率。 过程控制： 化工、冶金、制药等工业过程往往具有显著的非线性、时滞和参数变化。FVSC可以实现对这些过程的精确控制，优化产品质量，降低能耗，并提高生产安全性。例如，在复杂的反应釜控制中，需要精确控制温度、压力和流量，以确保化学反应按照预期进行。 交通系统： 城市交通网络的管理是一个典型的复杂系统问题，面临着动态拥堵、信号灯配时优化、车辆协同等挑战。模糊变结构控制的思想可以借鉴到交通信号的智能调度，提高交通流量，减少等待时间，并提升整体交通系统的运行效率。 六、 本书特色与价值 《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》一书具有以下显著特色和重要价值： 理论与实践并重： 本书不仅深入阐述了模糊变结构控制的理论原理，还通过大量的实际案例分析，展示了其在不同复杂系统中的具体应用方法和效果。 系统性与全面性： 内容涵盖了从基础的模糊逻辑和变结构控制概念，到先进的模糊变结构控制设计方法，以及多种典型应用场景，具有很强的系统性和全面性。 创新性与前沿性： 书中提出的模糊变结构控制方法，是当前控制理论研究的前沿领域，为解决复杂系统控制难题提供了新的思路和技术手段。 可读性与易理解性： 作者力求以清晰的语言和条理化的结构，将复杂的控制理论转化为易于理解的知识，适合相关领域的科研人员、工程技术人员及高等院校师生阅读。 总而言之，《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》是一部集理论深度、技术创新与实践价值于一体的学术著作，对于希望深入理解和掌握复杂系统控制技术，尤其是在处理不确定性、非线性和鲁棒性要求高的应用场景，本书将是宝贵的参考资料。它不仅为控制理论的研究者提供了新的研究方向，也为工程实践者提供了切实可行的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》给我带来的最大惊喜，在于它对于“模糊”这一概念的深入挖掘和巧妙运用。我一直觉得，现实世界很多事物并非非黑即白，而是存在着大量的模糊地带，尤其是在描述复杂系统行为时，精确的数学模型往往难以建立。这本书似乎正是抓住了这一点，通过模糊逻辑，将那些难以量化的“大概”、“差不多”、“有点”等概念转化为可计算的数学语言，这本身就是一种思维上的飞跃。更让我感兴趣的是，它还将这种模糊性与“变结构控制”这种强调系统在不同状态下切换控制策略的理论相结合。我想象着，当系统面临不确定性或外部干扰时，模糊逻辑可以提供一种更灵活、更适应性的决策依据，而变结构控制则能确保系统在这些模糊决策下依然保持稳定和高效。这种“模糊”与“变结构”的碰撞，仿佛是为解决那些“说不清道不明”的复杂问题提供了一套全新的思路，我迫切地想知道作者是如何将这种理论框架构建起来的，以及它在具体工程问题中，例如机器人导航、故障诊断或者智能交通管理等方面，能够带来哪些突破性的成果。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，更像是一次对控制理论边界的深度探索，它挑战了我们对“精确”和“稳定”的传统认知。我一直对一些前沿的控制理论抱有浓厚的兴趣，而“模糊变结构控制”无疑是其中一个极具吸引力的分支。以往的控制理论，往往建立在对系统精确建模的基础上，要求系统参数是已知的、恒定的。然而，现实世界的复杂系统，往往充满了不确定性、非线性和时变性，精确建模几乎是不可能的任务。这本书的出现，似乎为我们提供了一条新的路径：不回避不确定性，反而将其纳入控制框架。它将模糊逻辑的“模糊”处理能力与变结构控制的“强鲁棒性”优势相结合，形成了一种能够应对高度不确定性和动态变化的控制策略。我非常好奇，作者是如何在理论层面推导出这种控制方法的，例如，他们是如何定义和处理模糊集，以及如何设计出能够有效切换的变结构控制器，以保证在模糊信息下的系统稳定性。我期待这本书能深入浅出地讲解这些理论细节，并引发我对于更广泛的复杂系统控制问题的思考，开阔我的学术视野。

评分☆☆☆☆☆

从一个应用者的角度来看，我一直苦于如何将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。这本《复杂系统的模糊变结构控制及其应用》的书名，直接点出了“应用”二字，这让我感到非常振奋。在我的工作领域，经常会遇到一些因为环境变化大、参数不确定性高而难以精确建模和控制的系统，比如一些工业自动化设备在动态生产过程中的调整，或是某些生物医药设备的精细调控。传统的PID控制虽然简单易用，但在面对这些复杂多变的场景时，往往显得力不从心，要么牺牲了响应速度，要么牺牲了控制精度。而“模糊变结构控制”这个概念听起来就非常有潜力，能够兼顾稳定性和灵活性。我特别期待书中能够提供具体的工程案例分析，详细阐述如何将模糊规则的设计、隶属函数的选取、以及变结构切换面的确定等关键步骤，应用到实际的系统设计和调试中。我希望能看到书中给出一些具体的流程图、算法伪代码，甚至是实际的实验数据和仿真结果，这样我才能更好地理解和学习，将书中的知识真正迁移到我的工作实践中去，解决我目前面临的技术难题。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书，很大程度上是被其“复杂系统”这个关键词所吸引，因为我一直认为，我们身处的现实世界，本质上就是一个个相互关联、相互影响的复杂系统。从宏观的天气变化到微观的细胞活动，再到我们每天接触的互联网信息流，无不展现着复杂系统的特性——涌现性、自组织性和非线性。而“模糊变结构控制”这个具体的控制理论，在我看来，就是一种能够有效理解和操纵这些复杂系统的强大工具。我希望这本书能够不仅仅停留在理论的介绍，而是能够深入探讨这种控制方法在解决实际复杂系统问题中的潜力。例如，在环境保护领域，如何利用模糊变结构控制来优化水资源调度，以应对气候变化带来的不确定性？在金融领域，如何用它来构建更鲁棒的风险管理模型，以应对市场波动？我期待书中能提供一些启发性的思路，甚至是一些成功的应用案例，来证明这种控制方法在处理那些“难以捉摸”的复杂问题时的有效性，从而为我理解和解决更广泛的现实世界挑战提供理论指导和实践参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书封面设计的确实很有吸引力，黑底的深邃感搭配着金色字体的“复杂系统”、“模糊变结构控制”这些字眼，瞬间就勾起了我对未知领域探索的好奇心。我一直对那些看似杂乱无章，实则蕴含着深刻规律的复杂系统着迷，比如我们身边无处不在的交通网络、生物的生态系统，甚至是人类社会的发展演变。而“模糊控制”和“变结构控制”在我看来，就像是揭示这些复杂现象背后逻辑的两把关键钥匙，能帮助我们理解和驾驭那些不确定、不精确的因素。这本书名本身就传递出一种高度专业性和前沿性，让我隐隐期待它能为我打开一扇理解复杂系统的新大门，提供一套行之有效的分析和控制工具。我特别想知道，作者是如何将模糊逻辑的柔性和变结构控制的鲁棒性巧妙结合，来应对那些传统线性控制方法束手无策的难题的。这本书的作者名“米阳”和“韩云昊”也给我一种严谨治学的感觉，相信他们在此领域有着深厚的积累和独到的见解。我希望这本书不仅能理论上讲透，还能在实际应用方面给出一些令人信服的案例，让我看到这些抽象的控制理论如何在现实世界中发挥作用。