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段广仁院士《控制系统分析、设计与应用——线性矩阵不等式方法》中译本出版

最近几年,线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)在控制系统分析与设计领域逐渐成为有力的工具,许多问题,例如状态反馈综合、鲁棒分析与设计、H∞和H2控制,都可以转化为与LMI有关的凸或准凸优化问题。由于有效而可靠的LMI求解算法的成功应用,这些问题得以有效求解,并且具有数值可靠性,这是LMI最主要的特点。
如今,LMI已经成为一种真正的方法
随着LMI在控制系统分析与设计中的应用,以及MATLAB LMI工具箱、开源软件包YALMIP和CVX的开发,越来越多以前无法求解或者只能用传统方法求解的理论和实际应用问题都逐步得以解决。有了这些标准和开放的软件包,LMI 方法在控制系统分析和设计中的应用就分为以下几步:将分析或设计问题转换为LMI;通过标准软件包求解LMI;分析软件包运行的结果。这就是为什么强调LMI 已经成为一种方法,而且得到广泛应用的原因。


既然LMI 已经成为真正的方法,而且成为控制系统分析与设计的先进、有力工具,控制系统分析与设计的LMI 综合性教材成为巨大需求。虽然有一些关于LMI 的著作在售,但是还缺乏适合控制系统分析与设计领域研究生和高年级本科生的教材。《控制系统分析、设计与应用——线性矩阵不等式方法》一书的目的正是填补这一空白。

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控制系统分析、设计与应用
——线性矩阵不等式方法购买段广仁, 于海华著; 黄玲, 李冰, 于海华译北京: 科学出版社, 2026. 6ISBN 978-7-03-083412-6
本书的写作目的是为控制系统分析与设计领域的研究生或高年级本科生提供教材。本书包括LMI基础理论和基于LMI进行控制系统分析与设计,形成了系统化的知识体系。
本书主要结构
本书主体包含12章内容,主要研究基于LMI方法的连续和离散线性系统分析与设计问题。除绪论外的其余章节分为五个部分:第一部分给出一些后续用到的基本引理并简要介绍优化理论。第二部分和第三部分分别是控制系统分析和设计,具体来说,第二部分应用LMI方法进行稳定性分析、H∞/H2性能分析以及其他性能分析,第三部分研究反馈镇定、H∞/H2控制、观测器以及滤波器设计、多目标设计等。第四部分应用LMI方法处理两个应用问题:导弹姿态控制和卫星姿态控制。第五部分附录包括一些前面定理的证明和MATLAB LMI工具箱使用说明。
本书每章后面均设有习题。读者可以和作者联系(详见本书内)获得习题答案的电子版、所有计算习题的MATLAB代码构成的M文件以及所有计算例题的MATLAB代码构成的M文件。
“

2014年,我初次拿到本书的英文版原著,将其作为工具书,需要时查阅参考。2019年开始给研究生讲授双语课程"鲁棒控制",选用了原著作为教材。随着对原著内容理解的深入,我被它的逻辑性、层次性以及丰富性吸引,很想扩大它的影响力。同时又看到有些学生因为原著是英文版对它望而却步,于是有了这个想法——把它翻译成中文,使其更广泛地传播,让更多读者受益。


原著非常注重逻辑性,自成体系。本书第2章是基础知识,对证明过程中用到的引理进行汇总,同时对引理进行分类,有利于读者查找引用。对广义李雅普诺夫(Lyapunov)不等式的讲解,采用了从个体到整体又从整体到个体的过程,实现了由浅入深的递进与多角度的审视,为读者呈现既见树木又见森林的完整知识体系。


原著的撰写和理论证明注重层次性。整个著作构建了从基础理论到系统分析与设计再到实际应用的完整知识体系。为了降低门槛,让读者更容易接受复杂的证明过程,书中对证明过程进行分解,分成不同的步骤,逐步推进,同时对每一部分都给出了详尽的推导过程。


原著涵盖了控制理论的分析和设计以及工程应用,内容丰富。读者阅读本书不仅可以掌握如何通过线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法对系统进行分析以及设计的理论,而且能够通过LMI方法解决导弹和卫星控制等航空航天和相关领域常见问题,做到理论联系实际。


本书的翻译得到原著作者段广仁院士的悉心指导,在此表示衷心感谢!


黄  玲

2025年1月7日于哈尔滨

”


本文摘编自《控制系统分析、设计与应用——线性矩阵不等式方法》[段广仁, 于海华著; 黄玲, 李冰, 于海华译. 北京: 科学出版社, 2026. 6]一书"前言""译者前言",有删减修改,标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-083412-6责任编辑:姜  红 狄源硕
本书采用LMI方法进行连续线性系统和离散线性系统的分析与设计,内容包含基础理论、稳定性分析、H∞/H2性能分析、反馈镇定、H∞/H2控制、观测器和滤波器设计、多目标设计,以及导弹和卫星姿态控制两个应用问题。全书形成了从基础理论到系统分析与设计再到实际应用的完整理论体系,系统性强、逻辑性强、内容丰富,可作为教材也可作为参考书。本书主要面向控制科学与工程、应用数学、机械工程、电气工程和航空航天工程等专业的高年级本科生、研究生,以及这些领域的研究人员、工程师和高校教师。


(本文编辑:刘四旦)

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