9787040345834 信號、係統與控製基礎教程 高等教育齣版社 潘仲明 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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潘仲明 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 控製理論
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• 電氣工程
• 係統分析
• 控製基礎

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040345834

商品編碼：29318359996

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名：信號、係統與控製基礎教程

定價：40.70元

作者：潘仲明

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787040345834

字數：

頁碼：406

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《信號、係統與控製基礎教程》詳盡介紹瞭信號、係統與反饋控製理論的基礎知識，主要內容包括：信號的傅裏葉分析和采樣定理，綫性定常連續時間係統與離散時間係統的輸入一輸齣模型，綫性係統的穩定性概念，綫性係統的時域、頻域分析方法，模擬濾波器和數字濾波器的設計與實現，反饋控製原理與反饋控製係統的經典校正方法，綫性係統的狀態空間分析法與反饋控製係統的狀態空間綜閤法等。全書選材精當，基本概念錶述清晰、講解透徹，公式推導過程嚴謹，例題切閤工程實際，MATLAB算法程序簡明易懂，符閤工科學生的思維習慣和認識規律。
《信號、係統與控製基礎教程》適閤作為高等學校儀器儀錶、機械工程、電氣工程和自動化技術等專業的高年級本科生教材，也可供從事信號處理與控製理論研究的科技工作者參考。

目錄

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作者介紹

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潘仲明，國防科技大學教授，博士生導師。畢業於國防科技大學精密儀器及機械專業，獲博士學位。1999年1月至2000年3月作為國傢公派訪問學者，在美國Oakland大學電氣與係統工程係進修，並從事多傳感器數據融閤技術和汽車安全防撞係統研究。曾主持和參加國傢重大建設專項、國傢自然科學基金項目、部委級科技基金項目和其他科研項目的研究工作，獲國傢科技進步二等奬、部委級科技進步一、二、三等奬8項，國傢發明3項，軍隊育纔銀奬1次。齣版研究生教材2部，本科教材1部，在外核心期刊和學術會議發錶論文40餘篇。

文摘

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序言

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章 信號、係統與控製的基本概念
1.1 信號
1.1.1 信號的大小
1.1.2 信號的分類
1.1.3 信號的基本處理方法
1.1.4 典型的信號模型
1.2 綫性係統
1.2.1 係統分類
1.2.2 脈衝響應函數與捲積積分
1.2.3 綫性係統的數學模型
1.3 自動控製係統
1.3.1 開環控製與閉環控製
1.3.2 信號調節器與控製器
本章小結
習題

第2章 連續時間信號的傅裏葉分析
2.1 矢量空間與基函數
2.1.1 信號與矢量
2.1.2 信號的相似度及相關函數
2.1.3 基於正交函數係的信號錶示方法
2.2 周期信號的頻譜
2.2.1 三角傅裏葉級數
2.2.2 指數傅裏葉級數
2.3 非周期信號的頻譜
2.3.1 傅裏葉變換
2.3.2 傅裏葉變換的性質
2.4 傅裏葉變換的應用實例
2.4.1 信號通過綫性定常係統
2.4.2 理想濾波器和實際濾波器
2.4.3 調製與解調
本章小結
習題

第3章 離散時間序列的傅裏葉分析
3.1 采樣定理
3.1.1 采樣信號及其頻譜
3.1.2 信號重構
3.1.3 頻譜重構
3.2 離散時間序列
3.2.1 序列及其錶示方法
3.2.2 幾種常用序列
3.2.3 序列的基本運算
3.3 離散時間傅裏葉變換
3.3.1 離散時間傅裏葉變換的基本概念
3.3.2 離散時間傅裏葉變換的對稱性
3.3.3 離散時間傅裏葉變換的性質
3.4 離散傅裏葉變換
3.4.1 傅裏葉變換的數值計算
3.4.2 離散傅裏葉變換的性質
3.4.3 快速傅裏葉變換算法
3.4.4 離散傅裏葉變換的應用實例
本章小結
習題

第4章 綫性係統的輸入--輸齣模型
4.1 拉普拉斯變換
4.1.1 拉普拉斯變換的定義
4.1.2 拉普拉斯變換的性質
4.1.3 拉普拉斯逆變換的計算方法
4.2 連續時間係統的傳遞函數
4.2.1 傳遞函數
4.2.2 方框圖模型
4.2.3 建立係統數學模型的示例
4.3 離散時間係統的脈衝傳遞函數
4.3.1 z變換的定義
4.3.2 z變換的主要性質
4.3.3 z逆變換的計算方法
4.3.4 脈衝傳遞函數
本章小結
習題

第5章 綫性係統分析
5.1 連續時間係統的穩定性分析
5.1.1 穩定性與衝激響應
5.1.2 勞斯穩定判據
5.1 -3應用MATLAB分析係統的穩定性
5.2 連續時間係統的瞬態響應分析
5.2.1 一階係統的響應
5.2.2 二階係統的響應
5.2.3 高階係統的瞬態響應特性
5.2.4 零、極點對瞬態響應特性的影響
5.3 連續時間係統的頻率響應分析
5.3.1 係統的穩態響應
5.3.2 -階和二階係統的頻率響應
5.3.3 高階係統伯德圖的繪製方法
5.3.4 利用MATLAB繪製頻率響應麯綫
5.3.5 小相位係統
5.4 離散時間係統分析
5.4.1 離散時間係統的響應序列
5.4.2 離散時間係統的穩定性分析
5.4.3 離散時間係統的零、極點分析
本章小結“
習題

第6章 綫性濾波器設計
6.1 模擬濾波器的頻率特性
6.1.1 零、極點分布對頻率響應特性的影響
6.1.2 低通濾波器和高通濾波器
6.1.3 帶通濾波器和帶阻濾波器
6.1.4 實際濾波器的頻率特性
6.2 原型濾波器設計
6.2.1 巴特沃斯低通濾波器
6.2.2 切比雪夫低通濾波器
6.2.3 橢圓低通濾波器
6.3 原型濾波器的頻率變換
6.3.1 高通濾波器設計
6.3.2 帶通濾波器設計
6.3.3 帶阻濾波器設計
6.4 數字濾波器設計
6.4.1 IIR濾波器的間接設計方法
6.4.2 FIR濾波器的設計方法
6.4.3 數字濾波器的實現方法
本章小結
習題

第7章 反饋控製原理
7.1 反饋控製係統
7.1.1 反饋控製係統的基本概念
7.1.2 反饋控製係統的穩態誤差
7.1.3 反饋控製理論的基本問題
7.2 根軌跡分析法
7.2.1 根軌跡的基本概念
7.2.2 連續反饋控製係統的根軌跡分析法
7.2.3 離散反饋控製係統的根軌跡分析法
7.3 奈奎斯特穩定判據
7.3.1 伯德圖中的奈奎斯特穩定判據
……

第8章 反饋控製係統的校正方法
第9章 狀態空間法
附錄
參考文獻

《現代信號處理理論與應用》 作者： 張偉，李明 齣版社： 科學齣版社 齣版日期： 2022年8月 圖書簡介： 本書係統而深入地闡述瞭現代信號處理的理論基礎、核心算法以及在各領域的廣泛應用。全書共分為十章，內容涵蓋瞭信號的分類與錶示、傅裏葉分析、拉普拉斯變換、Z變換、離散時間信號處理、數字濾波器設計、譜估計、自適應信號處理、小波分析以及信號處理在通信、圖像、語音和生物醫學工程中的具體應用。本書旨在為讀者提供一個全麵、嚴謹且實用的信號處理知識體係，幫助他們掌握分析和處理各類信號的強大工具。 第一章 信號的基本概念與分類 本章首先界定瞭信號的含義，並從多個維度對其進行瞭係統性的分類。我們討論瞭連續時間信號與離散時間信號的區彆與聯係，引入瞭周期信號、非周期信號、偶信號、奇信號、指數信號、正弦信號等基本信號類型，並詳細介紹瞭它們的數學錶示形式和特性。接著，本章深入探討瞭信號的能量與功率概念，推導瞭相關的計算公式，並舉例說明瞭如何在不同信號類型下求解能量和功率。此外，章節還引入瞭信號的捲積運算，這是信號處理中極為重要的一個概念，我們從數學定義齣發，解釋瞭捲積在綫性時不變係統分析中的核心作用，並給齣瞭圖解法和解析法求解捲積的方法。最後，本章簡要迴顧瞭信號在物理世界和數字世界中的不同錶現形式，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。 第二章 傅裏葉分析 傅裏葉分析是信號處理的基石，本章將帶領讀者全麵掌握這一核心工具。我們首先迴顧瞭傅裏葉級數，詳細講解瞭連續周期信號的傅裏葉級數展開，包括其收斂條件、復指數形式以及各項係數的計算方法。在此基礎上，本章引入瞭傅裏葉變換，並將其視為傅裏葉級數在非周期信號上的推廣。我們詳細推導瞭傅裏葉變換的定義、性質（如綫性性、時移性、頻移性、捲積性質、微分性質等）以及傅裏葉逆變換。重點在於理解傅裏葉變換如何揭示信號在頻域的分布特性，即頻譜。我們通過大量的實例，展示瞭常見信號（如矩形脈衝、指數衰減信號、高斯信號等）的傅裏葉變換，並分析其頻譜特點。此外，本章還介紹瞭傅裏葉變換在工程實踐中的應用，如信號的頻譜分析、濾波等。 第三章 拉普拉斯變換與Z變換 拉普拉斯變換和Z變換是分析連續時間和離散時間綫性時不變係統的強大數學工具，本章將深入探討它們。我們首先介紹瞭拉普拉斯變換，包括其定義、收斂域（ROC）的概念以及其與傅裏葉變換的關係。本章詳細列舉瞭拉普拉斯變換的性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積性質、微分性質、積分性質等，並強調瞭ROC在確定係統穩定性和因果性方麵的重要性。我們通過求解一些典型函數的拉普拉斯變換，展示瞭如何應用這些性質。接著，本章引入瞭Z變換，將其視為離散時間信號的拉普拉斯變換的離散對應。我們詳細講解瞭Z變換的定義、收斂域（ROC）的概念以及其與離散傅裏葉變換（DFT）的關係。同樣，本章詳細闡述瞭Z變換的性質，並重點分析瞭Z變換在離散時間係統分析中的應用，特彆是與係統函數（傳遞函數）的聯係。通過學習本章，讀者將能夠熟練運用拉普拉斯變換和Z變換來分析和設計連續和離散時間係統。 第四章 離散時間信號與係統 本章聚焦於離散時間信號和係統的深入分析。我們首先迴顧瞭離散時間信號的錶示、分類（如單位采樣序列、單位階躍序列、指數序列、正弦序列等）以及基本運算（如移位、翻轉、相加、相乘）。接著，本章詳細討論瞭離散時間綫性時不變（LTI）係統，強調瞭其通過捲積運算來描述輸入輸齣關係的特性。我們重點講解瞭脈衝響應，以及如何利用脈衝響應完全錶徵一個LTI係統。本章還深入分析瞭係統的因果性、穩定性等重要特性，並討論瞭如何通過脈衝響應來判斷這些特性。此外，我們還介紹瞭差分方程在描述LTI係統中的應用，以及如何通過求解差分方程來獲得係統的零狀態響應和零輸入響應。章節通過大量實例，幫助讀者理解離散時間LTI係統的建模、分析與仿真。 第五章 數字濾波器設計 數字濾波器是信號處理中最核心的應用之一，本章將詳細介紹數字濾波器的設計方法。我們首先區分瞭理想濾波器與實際濾波器，並介紹瞭濾波器的分類，包括低通、高通、帶通、帶阻濾波器，以及FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）濾波器。本章重點講解瞭FIR濾波器的設計方法，包括窗函數法（矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法，詳細分析瞭不同窗函數的特性及其對濾波器性能的影響。接著，我們深入探討瞭IIR濾波器的設計，重點介紹瞭直接設計法、模擬濾波法（巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）以及雙綫性變換法等，並分析瞭各種方法的優缺點。本章還討論瞭濾波器設計中的關鍵指標，如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度等，並提供瞭實際設計案例，幫助讀者掌握如何根據具體需求設計齣滿足性能要求的數字濾波器。 第六章 譜估計 譜估計是指從有限的觀測數據中估計信號的功率譜密度，本章將介紹多種譜估計方法。我們首先迴顧瞭周期圖法，分析瞭其優點和缺點，以及如何通過改進周期圖法（如Welch方法）來減小方差。接著，本章深入介紹瞭現代譜估計方法，包括參數法譜估計。我們詳細講解瞭AR（自迴歸）模型、MA（移動平均）模型和ARMA（自迴歸移動平均）模型，以及如何利用Yule-Walker方程或Burg算法來估計模型參數。在此基礎上，本章介紹瞭基於這些模型的方法，如AR模型譜估計（如Burg方法、Makhoul方法）、MA模型譜估計和ARMA模型譜估計。此外，本章還探討瞭高分辨率譜估計技術，如MUSIC（多重信號分類）和ESPRIT（估計信號參數的鏇轉不變子空間）算法，它們在雷達、聲納等領域具有重要應用。 第七章 自適應信號處理 自適應信號處理是指信號處理係統能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其參數，本章將詳細闡述其原理與應用。我們首先介紹瞭自適應濾波器的基本概念，包括其濾波器的結構和性能準則（如最小均方誤差準則）。在本章，我們重點講解瞭兩種經典的自適應濾波算法：LMS（最小均方）算法和RLS（遞歸最小二乘）算法。我們詳細推導瞭LMS算法的迭代公式，分析瞭其收斂性能和計算復雜度，並討論瞭其在噪聲消除、均衡器等方麵的應用。接著，我們介紹瞭RLS算法，分析瞭其收斂速度比LMS算法更快，但計算復雜度也更高。此外，本章還探討瞭自適應信號處理在陣列信號處理、信道均衡、自適應預測等領域的應用，並提供瞭一些實際案例。 第八章 小波分析 小波分析作為一種新興的信號分析工具，具有在時間和頻率上局部化的能力，本章將對其進行全麵介紹。我們首先闡述瞭小波分析的基本思想，對比瞭其與傅裏葉分析的異同。本章詳細介紹瞭連續小波變換（CWT）和離散小波變換（DWT）的定義、性質以及它們在信號分析中的作用。我們深入探討瞭尺度函數和小波函數，以及它們與信號分解和重構的關係。本章還介紹瞭不同類型的小波，如Haar小波、Daubechies小波、Morlet小波等，並分析瞭它們的特點。此外，我們重點介紹瞭小波變換在信號去噪、特徵提取、圖像壓縮、邊緣檢測等方麵的應用，並通過實例演示瞭其強大的分析能力。 第九章 信號處理在通信工程中的應用 本章將深入探討信號處理在現代通信工程中的關鍵作用。我們將從調製與解調、信道編碼與解碼、多用戶接入技術等方麵展開。在調製與解調方麵，我們會討論各種數字調製技術（如ASK, FSK, PSK, QAM）的原理、性能以及如何利用信號處理技術進行高效的解調。在信道編碼與解碼方麵，我們將介紹糾錯碼（如海明碼、捲積碼、Turbo碼）的基本原理，以及信號處理在實現這些編碼和解碼過程中的重要性。此外，本章還將探討多用戶接入技術，如OFDM（正交頻分復用）和CDMA（碼分多址），以及信號處理在其中實現信號分離與恢復的關鍵技術。最後，我們將討論信道估計、均衡等在保證通信質量中的信號處理技術。 第十章 信號處理在圖像、語音和生物醫學工程中的應用 本章將展示信號處理技術在多個重要領域的廣泛應用。在圖像處理方麵，我們將介紹圖像的采樣、量化、增強、復原、分割、特徵提取和壓縮等技術，並重點關注如何運用傅裏葉分析、小波分析和濾波器設計等信號處理工具來實現這些功能。在語音處理方麵，我們將探討語音信號的産生機製、語音信號的分析（如基頻估計、共振峰分析）、語音識彆、語音閤成以及語音增強等技術。在生物醫學工程方麵，我們將介紹心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生理信號的采集、處理與分析，以及如何利用信號處理技術進行疾病診斷和監測，例如在醫學影像（CT、MRI）的重建和分析中的應用。通過這些具體的應用案例，讀者將能夠深刻理解信號處理理論在解決實際問題中的強大力量。 本書以嚴謹的理論推導、豐富的實例和清晰的邏輯結構，為讀者提供瞭一個全麵而深入的信號處理學習路徑。無論您是通信、電子、自動化、計算機科學等相關專業的學生，還是從事相關領域研究和開發的工程師，本書都將是您不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的語言風格我個人非常喜歡，它避免瞭過度學術化的冷峻和晦澀，同時又保持瞭足夠的嚴謹性。作者的文字充滿瞭活力和洞察力，讀起來感覺更像是在聽一位經驗豐富的導師在耳邊娓娓道來，而不是在啃一本乾巴巴的官方文獻。尤其是在解釋那些需要深刻物理理解纔能把握的概念時，作者常常會穿插一些生動的比喻或者引用現實世界中的經典案例，讓原本枯燥的數學推導變得鮮活起來。例如，在談到反饋控製的穩定性問題時，書中用“過度的修正導緻係統震蕩”這個描述，比單純羅列勞斯判據要容易讓人産生共鳴和深刻記憶。這種恰到好處的“人情味”使得學習過程中的枯燥感被大大稀釋瞭，讓人願意主動投入時間去鑽研那些原本可能讓人望而卻步的深奧理論，確實提升瞭自學的可行性和樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種帶著科技感的深藍色調，配上清晰有力的白色標題字體，一下子就讓人聯想到嚴謹的科學世界。我喜歡它在視覺上傳達齣的專業氣息，這對於一本麵嚮工程技術領域的教材來說至關重要。翻開內頁，紙張的質感也齣乎意料地好，墨水的印刷清晰銳利，即便是那些復雜的數學公式和圖錶，看起來也絲毫沒有模糊不清的感覺，長時間閱讀下來眼睛也不會太疲勞。裝幀上也看得齣是用心瞭，書脊的粘閤很牢固，就算經常翻閱查找特定章節，也不擔心書頁會鬆散脫落。裝幀的細節處理得非常到位，體現瞭齣版方對知識載體的尊重。而且，這本書的開本適中，既方便放在書包裏攜帶，又不至於因為太小而犧牲瞭閱讀體驗，攜帶起來負擔感不重，這點對經常需要往返於實驗室和教室的學生來說，是個貼心的設計。總而言之，從第一眼的觸感到實際的翻閱體驗，這本書在“物化”層麵上就給人留下瞭極佳的第一印象，讓人充滿瞭學習的動力。

評分☆☆☆☆☆

我最欣賞的是作者在構建知識體係時所展現齣的那種近乎匠人般的耐心和條理性。很多教材在介紹基礎概念時，往往會跳躍得太快，讓人感覺像是在爬一個陡峭的梯子，每一步都需要用盡全力去消化前一步的內容。然而，這本書的處理方式則顯得循序漸進，如同沿著平緩的坡道攀登。它巧妙地將抽象的理論概念，通過一係列精心設計的、由淺入深的例子來具象化。比如，在講解傅裏葉變換時，作者沒有直接拋齣復雜的積分公式，而是先用生活中的聲波、光波振動作為引子，逐步引導讀者理解頻率域分析的直觀意義。這種“搭橋引路”的教學方法，極大地降低瞭初學者的畏難情緒。而且，章節之間的邏輯銜接非常順暢，後一章的內容無縫地建立在前一章的知識基礎上，很少齣現“知識斷層”，讓人感覺整個學習過程是連貫而富有邏輯的整體，而不是一堆零散的知識點堆砌。

評分☆☆☆☆☆

從宏觀的課程設計角度來看，這本書的編排體現瞭對當代工程教育趨勢的深刻理解。它沒有沉溺於純粹的理論推導，而是非常重視理論與實際應用的結閤點。書中對係統建模和仿真方法的介紹占據瞭相當大的篇幅，並且這一點貫穿始終，而不是僅僅作為附錄齣現。無論是時域分析還是頻域分析，每當引入一個新的數學工具，作者幾乎都會緊接著討論如何在MATLAB或類似的環境中實現相應的計算和可視化。這種同步學習數學理論和計算工具的模式，對於我們即將步入工業界的學生來說，無疑是最高效的學習路徑。它確保瞭我們不僅能“知道”原理，更能“做到”實現。可以說，這本書不僅僅是一本理論教科書，更像是一份結閤瞭理論基礎和工程實踐技能的“入行指南”，為我們未來參與實際項目打下瞭堅實的基礎，避免瞭“學完理論卻不知如何下手”的尷尬局麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的習題設計簡直是“教科書式”的典範。它們不僅僅是用來檢驗學生是否記住瞭公式的工具，更像是微型的工程小項目。我注意到，習題的難度分布控製得極其精妙，開始的部分是基礎鞏固型的，旨在確保核心概念的紮實掌握；中間部分則加入瞭許多結閤實際工況的計算題，要求讀者進行參數選擇和係統性能預估；而到每一章的末尾，總會有一兩個“挑戰性”的綜閤題，這些題目往往需要綜閤運用本章乃至前幾章的內容纔能求解，真正考驗瞭學生的綜閤分析能力。更難得的是，這本書在提供答案或參考解法時，不是簡單地給齣一個最終數值，而是詳細地展示瞭完整的解題思路和關鍵的判斷依據。對於我們這些習慣於動手實踐的人來說，這種過程的透明度比結果本身更有價值，它教會瞭我如何像一個真正的工程師那樣去思考問題，去構建解決方案的框架。