信號與係統習題解答及仿真程序集 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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潘仲明著 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 電路分析
• 模擬信號處理
• MATLAB
• 仿真
• 習題解答
• 工程數學
• 通信原理
• 電子工程
• 高等教育

店鋪： 賞心悅目圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118094534

商品編碼：29376105909

包裝：平裝

齣版時間：2014-05-01

基本信息

書名：信號與係統習題解答及仿真程序集

定價：40.00元

作者：潘仲明著

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2014-05-01

ISBN：9787118094534

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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為瞭學員通過課堂講授和課外作業，使其初步具備應用正確的數學方法從實際問題中凝煉並解決科學問題的能力，作者潘仲明在《*信號與係統習題解答及仿真程序集》教材中，不僅編配瞭演繹計算和公式證明方麵的習題，同時也編配瞭大量的算法實現與係統仿真習題，以進一步激發學員的創新思維、創新意識和創新觀念。

內容提要

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潘仲明編著的《*信號與係統習題解答及仿真程序集》是研究生教材《*信號與係統》的配套參考書，由概率與*過程導論、多維高斯過程、參數估計理論、數學模型辨識、譜估計與小波分析、*濾波與狀態估計等六章組成。每章由三部分組成，部分列齣瞭教材《*信號與係統》的主要知識點，這部分內容可作為工具書或課堂筆記使用；第二部分給齣瞭習題解答和MATLAB/simulink算法實現與係統仿真程序；第三部分補充瞭部分基本概念習題和相關數學公式證明。在培養初學者習慣性地應用正確的數學方法去分析和解決工程實際問題方麵，本書必將起到拋磚引玉的作用。
　　《*信號與係統習題解答及仿真程序集》作為國防科技大學的研究生MOOC課程(Massive Open Online Courses)和國際研究生課程體係建設教材，可供從事工程測試、目標探測、無損檢測、係統辨識、裝備故障診斷、過程控製和*信號處理等技術專題研究的研究生、教師和科技人員進修參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《信號與係統》課程概覽：核心概念、分析工具與實際應用 《信號與係統》是一門在電子工程、通信工程、自動控製、計算機科學以及許多其他工程和科學領域中占據核心地位的學科。它為理解和處理各種現實世界的數據和現象奠定瞭理論基礎，並提供瞭強大的分析工具。本課程旨在幫助學生深入理解信號的本質，掌握分析和設計係統的基本原理，並能夠將這些理論知識應用於解決實際問題。 第一部分：信號的本質與分類 信號是信息的載體，是我們研究和處理的基礎。本課程首先會詳細探討信號的定義，以及它們在不同領域的廣泛應用，例如音頻信號、圖像信號、通信信號、生理信號等等。 信號的定義與錶示： 理解信號作為隨時間（或空間）變化的物理量，如何用數學錶達式、圖形或序列來錶示。這包括瞭連續時間信號和離散時間信號的概念。 信號的分類： 信號的分類是理解其特性的重要一步。我們將深入研究以下幾種主要分類： 周期信號與非周期信號： 區分具有重復模式的周期信號和不具有明顯重復規律的非周期信號。 偶信號與奇信號： 理解信號的對稱性，即信號是否滿足 $f(t) = f(-t)$（偶信號）或 $f(t) = -f(-t)$（奇信號）的性質。這對於信號分解和分析具有重要意義。 能量信號與功率信號： 區分有限能量的能量信號和具有有限平均功率的功率信號。這對信號的存儲、傳輸和處理具有實際意義。 確定性信號與隨機信號： 瞭解確定性信號的數值在任何時刻都是可以精確預知的，而隨機信號則具有不確定性，需要概率統計的方法來描述。 基本信號的性質與運算： 熟練掌握一些基本信號（如單位衝激信號 $delta(t)$、單位階躍信號 $u(t)$、指數信號 $e^{at}$、正弦信號 $sin(omega t)$、餘弦信號 $cos(omega t)$ 等）的性質。同時，理解信號的常見運算，如加法、減法、乘法、延時、尺度變換、翻轉等，以及這些運算對信號特性的影響。 第二部分：係統的特性與建模 係統是對輸入信號進行處理並産生輸齣信號的實體。理解係統的特性是設計和分析係統的關鍵。 係統的定義與錶示： 係統可以是一個電子電路、一個通信鏈路、一個控製算法，甚至是一個生物體。我們將學習如何用數學模型來描述係統的輸入-輸齣關係。 係統的分類： 係統的分類有助於我們選擇閤適的分析方法。主要的分類包括： 綫性係統與非綫性係統： 綫性係統遵循疊加原理（即零輸入響應與零狀態響應之和等於總響應）。這是分析中最重要也最常用的係統類型。 時不變係統與時變係統： 時不變係統的特性不隨時間變化，即輸入信號的延遲會導緻輸齣信號的相應延遲。 因果係統與非因果係統： 因果係統隻依賴於當前和過去的輸入來産生輸齣，而不能依賴於未來的輸入。這對於實際的實時係統至關重要。 記憶係統與無記憶係統： 記憶係統需要存儲過去的信息纔能産生輸齣，而無記憶係統可以直接根據當前輸入産生輸齣。 穩定係統與不穩定係統： 穩定係統是指有界的輸入會産生有界的輸齣。不穩定係統可能會産生發散的輸齣，從而導緻係統損壞或功能失效。 係統的基本性質： 深入理解綫性、時不變（LTI）係統的特性，這是本課程的核心。 第三部分：係統的時域分析 時域分析是理解係統響應的最直觀方法，尤其關注係統在不同時間點上的錶現。 捲積： 捲積是描述LTI係統時域響應的核心數學工具。我們將詳細學習連續時間和離散時間捲積的定義、性質及其計算方法。捲積操作能夠清晰地揭示係統如何“記憶”並纍積過去輸入的影響。 零輸入響應與零狀態響應： 將係統的總響應分解為由初始狀態引起的零輸入響應和由輸入信號引起的零狀態響應。理解這兩部分如何共同構成係統的完整輸齣。 係統函數（在某些語境下）： 盡管係統函數更常用於頻域分析，但在時域中，它也與係統的微分方程描述緊密相關。 第四部分：係統的頻域分析——傅裏葉變換 頻域分析將信號和係統分解成不同的頻率成分，這為理解信號的頻譜特性、係統的頻率響應以及濾波等應用提供瞭強大的視角。傅裏葉變換是實現這一目標的關鍵工具。 傅裏葉級數（FS）： 分析周期信號的頻譜成分，將其錶示為一係列不同頻率的正弦和餘弦（或復指數）信號的疊加。 三角形式與復指數形式： 掌握兩種形式的傅裏葉級數錶示，理解它們之間的轉換關係。 傅裏葉級數的性質： 探討對稱性、周期性、收斂性等性質，以及它們如何影響頻譜。 傅裏葉變換（FT）： 將非周期信號擴展到連續頻譜，分析其在所有頻率上的分布。 傅裏葉變換的定義與性質： 學習傅裏葉變換的定義，並掌握其重要的性質，如綫性性、時移性、頻移性、捲積性質、微分性質、積分性質、帕塞瓦爾定理等。這些性質極大地簡化瞭信號和係統的分析。 常見信號的傅裏葉變換： 計算和理解一些基本信號（如矩形脈衝、指數衰減信號、單位衝激信號、單位階躍信號等）的傅裏葉變換。 係統頻率響應： 傅裏葉變換在係統分析中的應用，即分析係統對不同頻率信號的放大或衰減作用，這由係統的頻率響應 $H(omega)$ 來描述。 應用： 傅裏葉變換在音頻處理、圖像壓縮、通信調製解調、頻譜分析等領域有著廣泛的應用。 第五部分：係統的頻域分析——拉普拉斯變換 拉普拉斯變換是傅裏葉變換的推廣，它能夠處理更廣泛的信號，包括指數增長的信號，並且在分析和設計包含非穩定特性的係統時尤為重要。 拉普拉斯變換的定義： 學習雙邊拉普拉斯變換的定義，以及它與傅裏葉變換的關係。 收斂域（ROC）： 理解收斂域的概念，它是拉普拉斯變換存在的必要條件，並且在確定信號的唯一性以及係統穩定性方麵起著關鍵作用。 逆拉普拉斯變換： 學習如何從拉普拉斯域的函數恢復到時域的信號。 拉普拉斯變換的性質： 掌握拉普拉斯變換的各種重要性質，例如綫性性、時移性、頻移性、微分性質、積分性質、捲積性質、初始值定理和終值定理等。 係統函數（傳遞函數）： 在拉普拉斯域中，LTI係統的輸入-輸齣關係可以用係統函數 $H(s)$ 來描述，其中 $s = sigma + jomega$ 是復頻率。 零極點分析： 分析係統函數 $H(s)$ 的零點和極點，這些零極點的位置與係統的穩定性、瞬態響應和穩態響應密切相關。 穩定性判據： 利用零極點分析來判彆係統的穩定性。 應用： 拉普拉斯變換在控製係統設計、電路分析、係統穩定性分析等方麵是不可或缺的工具。 第六部分：係統的頻域分析——Z變換 Z變換是拉普拉斯變換在離散時間係統分析中的對應。它將離散時間信號和係統映射到復平麵上的單位圓，是分析和設計數字信號處理（DSP）係統和數字控製係統的基礎。 Z變換的定義： 學習單邊和雙邊Z變換的定義，以及它與傅裏葉變換在離散時間信號分析中的關係。 收斂域（ROC）： 理解離散時間Z變換的收斂域，它同樣決定瞭信號的唯一性和係統的性質。 逆Z變換： 學習如何從Z域的函數恢復到離散時間信號。 Z變換的性質： 掌握Z變換的各種重要性質，例如綫性性、時移性、尺度變換、乘法、捲積性質、微分性質、初始值定理和終值定理等。 係統函數： 在Z域中，離散時間LTI係統的輸入-輸齣關係由係統函數 $H(z)$ 描述。 零極點分析： 分析係統函數 $H(z)$ 的零點和極點，以及它們在單位圓上的位置與係統穩定性和響應特性的關係。 穩定性判據： 利用零極點分析來判彆離散時間係統的穩定性。 應用： Z變換是數字濾波器設計、數字控製係統分析、離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）算法理解的基礎。 第七部分：狀態空間分析 狀態空間分析提供瞭一種更通用的方法來描述和分析動態係統，尤其適用於多輸入多輸齣（MIMO）係統、時變係統以及綫性化非綫性係統。 狀態嚮量： 定義狀態嚮量，它包含瞭描述係統當前動態所需的最少信息。 狀態方程與輸齣方程： 將係統錶示為一組一階微分方程（連續時間）或差分方程（離散時間）的組，即狀態方程，以及描述係統輸齣與狀態和輸入關係的輸齣方程。 係統矩陣： 理解係統矩陣、輸入矩陣、輸齣矩陣和前饋矩陣在狀態空間錶示中的作用。 分析： 可控性與可觀性： 探討係統的可控性（是否能夠通過輸入信號將係統驅動到任意狀態）和可觀性（是否能夠通過測量輸齣來確定係統的內部狀態）。 穩定性分析： 利用狀態空間錶示進行係統穩定性分析。 應用： 狀態空間方法在現代控製理論、機器人學、航空航天等領域有著廣泛的應用。 第八部分：濾波器設計與應用 濾波器是信號處理中最常見的應用之一，它們能夠選擇性地允許某些頻率的信號通過，同時衰減其他頻率的信號。 濾波器的基本概念： 理解理想濾波器和實際濾波器的區彆，以及濾波器在抑製噪聲、提取有用信息等方麵的作用。 濾波器類型： 學習不同類型的濾波器，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。 模擬濾波器設計： 介紹巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等經典模擬濾波器設計方法，以及它們在時域和頻域的特性。 數字濾波器設計： 無限衝激響應（IIR）濾波器： 基於模擬濾波器轉換而來，通常需要較低的階數實現特定的頻率響應。 有限衝激響應（FIR）濾波器： 具有綫性相位特性，適用於對相位失真敏感的應用，如圖像處理和通信。 窗函數法、頻率采樣法等數字濾波器設計技術。 濾波器應用實例： 結閤實際場景，例如音頻降噪、圖像模糊/銳化、通信信號的信道均衡等。 總結 《信號與係統》課程的內容是相互關聯、層層遞進的。從對信號的基本認識，到係統特性的理解，再到時域、頻域（傅裏葉變換、拉普拉斯變換、Z變換）以及狀態空間等多種分析工具的學習，最終能夠掌握濾波器的設計與應用。這些知識不僅是對抽象數學概念的掌握，更是對如何分析和解決工程實際問題的能力培養。通過對這些內容的深入學習，學生將能夠更好地理解和操控我們周圍的各種信號和係統，為未來的學習和工作奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是我這學期學習《信號與係統》的“救星”。課程理論實在太抽象瞭，有時候老師講得天花亂墜，我還是雲裏霧裏。尤其是在做作業的時候，遇到那些需要推導、需要畫圖的題目，更是抓耳撓腮。這本書的習題解答部分，真的給瞭我極大的啓發。它不僅僅是給齣瞭最終答案，更重要的是，它詳細地展示瞭每一步的解題思路和關鍵步驟。很多時候，我卡住的地方，恰好就是它解答中詳細闡述的重點。它會告訴我，為什麼這裏要用這種方法，為什麼這個公式會推導齣來。這種“知其然，更知其所以然”的學習方式，讓我對信號與係統有瞭更深刻的理解，而不是死記硬背。而且，裏麵的解題方法多樣，有些題目甚至提供瞭不止一種思路，這讓我看到瞭數學的靈活性和思維的拓展性。即使是那些我自認為已經理解瞭的題目，通過對比書中的解答，我也能發現自己思考的盲點和不足。不得不說，這本書的解答部分，比我平常參考的任何資料都要來得更係統、更透徹。它就像一個經驗豐富的導師，在我迷茫的時候，耐心細緻地引導我走上正確的道路，讓我不再害怕那些看起來復雜無比的數學推導。

評分☆☆☆☆☆

作為一個追求精益求精的學習者，我一直在尋找一本能夠幫助我深入理解信號與係統理論，並且能夠實踐的參考書。這本書的“習題解答”部分，堪稱完美。它不像市麵上很多解答那樣，隻是給齣結果，而是詳細地展示瞭每一步的推導過程，並且對於關鍵步驟進行瞭深入的分析和解釋。我特彆欣賞它在解答一些非初等積分或傅裏葉變換的題目時，會給齣多種解法，並分析各自的優劣，這讓我能夠從不同的角度去理解問題的本質。而且，書中還融入瞭一些信號與係統的應用實例，並配有相應的仿真程序。這些程序不僅能夠幫助我理解理論知識，還能夠讓我親手實踐，通過調整參數來觀察不同的結果，從而加深對概念的理解。這種“理論與實踐並重”的學習模式，對於我來說是極其寶貴的。它不僅僅是讓我學會如何解題，更是讓我理解瞭這些理論是如何在實際中發揮作用的，為我未來的深入學習和研究打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一直對編程類的學習有些畏懼，覺得代碼充滿瞭各種符號和邏輯，難以理解。但這本書的“仿真程序集”部分，徹底顛覆瞭我的看法。它沒有提供那些讓人望而生畏的大段復雜代碼，而是以模塊化的形式，將信號與係統的核心概念通過簡潔易懂的程序實現齣來。例如，書中關於捲積的仿真程序，我隻需簡單地輸入信號參數，就能直觀地看到捲積過程的動態演示，甚至可以調整信號的形狀，觀察結果的變化。這種“化繁為簡”的設計，讓我覺得編程學習並沒有那麼睏難。更重要的是，這些程序並不是孤立的，而是緊密結閤瞭書中的理論知識。我可以通過運行程序來驗證書中的公式和結論，這種理論與實踐的結閤，讓我對信號與係統有瞭更深刻的認知。我還嘗試著根據書中的示例，對代碼進行一些微小的修改，比如改變采樣頻率，觀察信號失真的程度。這種“小步快跑”的實踐方式，讓我逐漸掌握瞭編程的技巧，也增強瞭我對信號與係統在實際應用中的信心。

評分☆☆☆☆☆

我是一位需要快速掌握課程要點的學生，時間對我來說非常寶貴。市麵上關於《信號與係統》的書籍不少，但很多要麼過於理論化，要麼解答不夠詳細，讓人難以真正消化。這本書的“習題解答”部分，正是抓住瞭我的痛點。它不是簡單地給齣一個答案，而是把解題的每一步都清晰地列齣來，並且用通俗易懂的語言進行解釋。我特彆喜歡它在解答一些復雜題目時，會先從最基礎的概念入手，逐步引導我理解整個問題的來龍去脈。這種“循序漸進”的教學方式，讓我覺得學習過程非常順暢，不會因為一個難題而感到沮喪。我常常是先自己嘗試解題，遇到睏難時再翻閱這本書的解答，對比自己的思路，找齣不足之處，然後重新梳理。這種“先練後看”的學習方法，讓我主動參與到解題過程中，而不是被動地接受信息。而且，書中提供的解答思路往往不止一種，讓我能夠從不同的角度去理解同一個問題，這極大地提升瞭我解決問題的能力。可以說，這本書就像一位耐心十足的私人輔導老師，隨時準備為我答疑解惑，讓我在學習的道路上少走彎路。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我驚喜的，莫過於其附帶的仿真程序集。說實話，一開始我並沒有抱太大期望，覺得這些程序可能就是簡單的代碼示例，難以真正體現信號與係統中的精髓。然而，當我真正上手去運行和調試這些程序時，我纔意識到自己大錯特錯瞭。這些程序的設計非常巧妙，它們將抽象的數學概念轉化為直觀的圖形和動態效果。比如，我可以通過改變參數來觀察傅裏葉變換、拉普拉斯變換的結果是如何隨著信號的變化而變化的，這種可視化學習方式，比單純的理論推導要生動得多，也容易得多。我能夠親眼看到濾波器是如何濾除特定頻率的噪聲，如何實現信號的延時和壓縮。更重要的是，這些程序提供的不僅是“看”的功能，還有“改”和“學”的機會。我可以嘗試修改代碼，看看不同的參數設置會産生什麼樣的效果，這讓我深入地理解瞭每個參數的意義和影響。這種動手實踐的過程，極大地鞏固瞭我對理論知識的掌握，也激發瞭我對信號與係統領域研究的興趣。通過仿真，我能夠更清晰地認識到理論在實際應用中的價值，也為我日後進行更深入的學習和研究打下瞭堅實的基礎。