再附现代控制理论的数学理论(主要简介之基于的常微分方程的3本世界名著,这3个作者之一是钱学森先生,2个作者是现代控制理论3个主要奠基人庞特里亚金(Pontryagin)、贝尔曼(Bellman)及卡尔曼(Kalman)之二,其实任何学科都是很多人去开创但他仨被公认是主要奠基人。关于控制理论,其发展大致经历三个阶段:古典控制理论、现代控制理论及智能控制理论,在这里简介2阶段典控制理论、智能控制理论

庞特里亚金Lev S. Pontryagin)独撰的《最佳过程的数学理论》,上海科学技术出版社1965年;这书再版前言说“在技术中发生的物理过程,通常是可控制的,亦即它们能依人们的意愿而用不同的方式来予以实现。因此,就产生了寻找在某种意义下最好的,或所谓最佳的控制过程问题。例如,所指的可能是快速作用意义下的最佳,即要在最短时间内达到过程的目的,也可能是以最少的能量消耗到达者各目的等等。这些问题在数学上表达为变分学问题,而其实,变分学本身也是源于这些问题的。但是,古典的变分学并不能解决近代技术中一系列重要的变分问题。在这里所阐明的相当数量的非古典变分问题的解法是本书作者们得出的。这种解法的主要特点是一个统一的数学法则,我们称之为最大原则。以后将指出,从最大原则可推出(带常微商的)古典变分学的全部基本的必要条件

我们在这里考虑这样一些受控过程,它们可以由常微分方程组

dxi/dt=fi(x1,,xn,u1,,ur), i=1,2,,n.

来描述,这里x1,,xn是刻划过程的变量,也就是确定受控对象在每一时刻t的状态的相坐标;u1,,ur是确定过程进程的控制参数;而t是时间。”。

其中,最佳的控制过程问题是变分学问题,这个是显然的常识。而他提出解非古典变分问题的法则是最大原则。那这书就要在定义最大原则是什么,其后去证明是否它解决非古典变分问题,或者说去明确它俩的更深入的关系。

这书共6章,第一章是“最大原则”,第二章是“最大原则的证明”,第五章是“最大原则与变分学”。

贝尔曼Richard Bellman)独撰的《微分方程的解的稳定性理论》,科学出版社1957年;这书俄文版译者密什基斯的序说“从事于常微分方程的理论或者应用它的人,都知道得很清楚,能够阐明解的渐近性质是多么重要的事。这里要研究的问题是:解是否振动,它们是否有界,是否在某种意义之下为稳定的;还有当变数的值甚大时,解的近似值以及其他许多问题。但是在极其稀少的例外情形下才能求得解的明显形式,因此,便产生了一个严重的问题:定性地研究已知微分方程或方程组的解的性质,而不利用这些解的明显形式”,这译者对这书也不客气,也说这书不仅对数学家,“它对于在调整与自动化理论方面工作的物理学家与工程师们夜很有用”;贝尔曼的序言说“在本书内我们只讨论实方程的实解,并研究当自变数无限增大时,这种解的性质。在具体物理涵义的问题中,这个变数往往是时间。我们最感兴趣的是:解的有界性,渐近性质,振动以及稳定性”

   这书共7章,第一章是“线性组的性质”,第二章是“线性组的解的稳定性,有界性与渐近性质”,第三章是“非线性组的解的存在性与唯一性”,第四章是“非线性微分方程的解的稳定性”,第五章是“某些一阶非线性方程的解的渐近性质”,第六章是“二阶线性微分方程”,最后章是“爱姆登-浮来尔方程”。

钱学森先生的《工程控制论》18章,每章都研究微分方程的各种性质,就如钱先生在原序说“简单地说,理论分析是技术科学的主要内容,而且,它常常用到比较高深的数学工具。只要八本书稍微浏览一下就对这个事实更加清楚了”“关于工程控制论的讨论,应该合理地包括科学中对于工程实践可能有用的所有方面,尤其是不应该仅仅由于数学的困难而逃避任何一个问题。其实,深入地考虑一下就会发觉,任何一个问题在数学上的困难常常带有很大的人为性质。只要把问题的提法稍微加以改变,往往就可以使问题的数学困难减轻到进行研究工作的工程师所能处理的程度。因此,关于变分法、常微分方程的基本知识是研究本书所预先需要的。以一个专门作具体工作的电子工程师的眼光来看,我们这种作法一定是太‘学究气’了;可是,从一个对这门科学有兴趣的数学家的眼光来看,这种作法可能是太‘不郑重’了”-这折中算可以了--而大多情况可是如李士勇夏承光书的前言说“传统控制理论的一个显著特点是单纯依靠纯数学解析的方法

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可参考常微分方程、以及经典控制理论,还有智能控制等等