《模型化与控制复杂物理系统:端口-哈密顿方法》一书深入探讨了利用端口-哈密顿框架对复杂系统的建模及控制策略,为能源、机械等领域的研究提供了理论支持。
《复杂物理系统建模与控制:端口哈密顿方法》一书由Vincent Duindam、Alessandro Macchelli、Stefano Stramigioli和Herman Bruyninckx共同编辑,深入探讨了端口哈密顿(Port-Hamiltonian)系统理论在复杂物理系统建模与控制中的应用。该书的诞生源自于2001年韩国首尔举行的国际机器人与自动化会议期间的一次对话,在此次会议上Henrik Christensen提到了欧盟第五框架计划(FP5)对先进控制系统领域的兴趣,这激发了一项关于端口哈密顿系统的提案构思。
### 端口哈密顿系统
端口哈密顿系统是一种动力学系统建模方法,它基于能量守恒原理,将系统看作是由能量存储元件和能量耗散元件组成的网络,并通过端口与外界进行能量交换。这种建模方式强调系统的物理结构和能量流特性,使得模型具有良好的结构性质,便于分析和控制设计。
### 书的背景与目的
本书编写的主要目的是总结并推广端口哈密顿系统理论及其在复杂物理系统中的应用。项目得到了多个欧洲顶尖研究机构的支持,包括荷兰特文特大学、法国里昂第一大学以及西班牙加泰罗尼亚理工大学等。项目的成功实施不仅得益于团队成员的专业技能,也归功于他们对这一领域浓厚的兴趣和不懈的努力。
### 内容概览
全书涵盖了端口哈密顿系统的基础理论、建模方法及控制策略,并介绍了在多个领域的具体应用案例。作者们详细描述了端口哈密顿系统的数学框架以及如何利用这种框架来构建复杂物理系统的模型,同时提供了设计控制器以实现期望系统行为的方法指导。书中还包含大量实例,展示了端口哈密顿方法在机械、电气和热力学等多种物理系统中的实际应用。
### 实践意义
由于其独特的优势,端口哈密顿方法在工程实践中展现了巨大的潜力。它不仅能够简化复杂系统的建模过程,并确保所设计的控制器具有鲁棒性和稳定性。此外,该方法还支持多物理域系统的综合建模,为跨学科研究提供了强有力的工具。
### 结论
《复杂物理系统建模与控制:端口哈密顿方法》是一本结合了理论深度和实践广度的学术著作,对科研人员、工程师以及教学活动均具有重要的参考价值。通过本书的学习,读者可以深入了解端口哈密顿系统的核心思想,并掌握其建模及控制技术的应用,为解决实际工程问题提供有力支持。