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蔡大泉 ...（等）著 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307940

商品编码：29729197966

包装：平装

出版时间：2010-11-01

基本信息

书名：过程控制系统及工程应用

定价：25.00元

作者：蔡大泉 ... 著

出版社：中国电力出版社

出版日期：2010-11-01

ISBN：9787512307940

字数：207000

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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内容提要

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本书概要介绍了过程控制系统的基本概念，深入分析了过程控制中常用检测与控制仪表的原理与工程选型、过程执行器的类型及特性，详细讨论了被控过程的特性及建模方法，具体论述了简单控制系统的设计与参数整定、复杂控制系统的控制策略，并对近年来发展迅速的计算机过程控制技术，如集散控制系统、现场总线技术、组态软件作了重点介绍。后，以工程实例为基础，对过程控制系统的设计与实际应用进行了深入分析。
　　本书侧重理论联系实际，内容深入浅出，可作为高校自动化、电气工程及自动化、测控技术与仪器、过程装备与控制工程、化学工程等专业的教材或参考书，也司供电力、石化、冶金、化工、轻工等行业的工程技术人员和研究人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《现代信号处理理论与算法》 内容简介： 本书深入探讨了现代信号处理的基石理论，从经典方法到前沿算法，系统地梳理了信号处理领域的核心概念、关键技术及其在工程实践中的广泛应用。全书共分为五个部分，循序渐进，由浅入深，旨在为读者构建扎实的理论基础，并激发其解决实际工程问题的创新思维。 第一部分：信号与系统的基础理论 本部分首先从最基础的信号与系统的概念入手，为后续内容的学习奠定坚实基础。我们详细阐述了信号的分类，包括连续时间信号与离散时间信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号、确定性信号与随机信号等，并对它们的数学表示和特性进行了深入分析。接着，我们引入了系统的概念，重点介绍了线性时不变（LTI）系统，这是信号处理领域最为重要和广泛研究的系统模型。我们详细讲解了LTI系统的时域分析方法，包括卷积的数学原理、冲激响应的概念及其在系统分析中的核心作用。通过对不同输入信号作用于LTI系统产生不同输出的详细推导和示例，读者能够深刻理解系统对信号的变换机制。 此外，本部分还引入了傅里叶级数和傅里叶变换，这是分析信号频域特性的强大工具。我们详细推导了连续时间傅里叶变换（CTFT）和离散时间傅里叶变换（DTFT）的数学定义、性质及其在信号分解和频率分析中的应用。读者将学习到如何通过傅里叶变换将时域信号转化为频域表示，从而揭示信号的频谱构成，识别信号的频率成分，以及理解系统在频域的响应特性，如频率响应、带宽等。我们还探讨了周期信号的傅里叶级数表示，以及采样定理在连续信号离散化过程中的重要性，为后续离散信号处理打下基础。 第二部分：离散时间信号处理 本部分专注于离散时间信号的处理，这是现代数字信号处理的核心。我们从离散傅里叶变换（DFT）及其高效计算算法——快速傅里叶变换（FFT）开始。详细阐述了DFT的定义、性质，并着重讲解了FFT算法的原理和优势，以及各种FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的实现细节。通过大量实例，读者将掌握如何利用DFT/FFT分析离散信号的频谱，进行谱估计，以及理解其在信号压缩、滤波器设计等方面的应用。 接下来，我们深入研究了数字滤波器的设计与实现。根据滤波器的特性，我们将滤波器分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。对于IIR滤波器，我们详细介绍了巴特沃夫（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典设计方法，包括模拟原型滤波器的设计及双线性变换法、脉冲不变法等离散化技术。对于FIR滤波器，我们重点讲解了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法等设计技术，并分析了不同窗函数对滤波器频率响应的影响。此外，我们还探讨了滤波器实现结构，如直接型、级联型、并联型等，以及量化误差和数值稳定性等实际工程问题。 第三部分：随机信号处理与估计理论 本部分将视野拓展到随机信号的处理，这是处理真实世界中普遍存在的噪声和不确定性信号的关键。我们引入了随机变量和随机过程的基本概念，包括概率密度函数、累积分布函数、均值、方差、自相关函数和互相关函数等统计特性。重点分析了平稳随机过程（宽平稳和严平稳）的特性，以及它们在信号模型中的重要性。 接着，我们深入探讨了信号估计理论，这是从含有噪声的观测信号中恢复原始信号或估计信号参数的核心。我们详细介绍了维纳滤波（Wiener Filter）的原理，包括最优线性估计和均方误差最小化的概念，并推导了连续时间和离散时间维纳滤波器的表达式。通过分析维纳滤波器在信号去噪、信号分离等方面的应用，读者将理解如何根据信号和噪声的统计特性设计最优滤波器。 此外，本部分还引入了卡尔曼滤波（Kalman Filter）。卡尔曼滤波是一种递推的最优线性滤波器，在状态空间模型下，能够实时地融合测量数据和系统模型，对系统的状态进行最优估计。我们详细阐述了卡尔曼滤波的预测和更新步骤，以及其在目标跟踪、导航系统、经济预测等领域的广泛应用。我们还探讨了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）等非线性卡尔曼滤波器的原理和应用。 第四部分：现代信号处理技术与应用 本部分聚焦于一些更具现代性的信号处理技术，并展示它们在各个领域的实际应用。 谱估计方法： 除了传统的周期图法，我们还详细介绍了更先进的谱估计方法，包括经典谱估计（如Welch法）和现代谱估计（如AR模型、MA模型、ARMA模型等参数化模型）。读者将学习如何根据信号的特点选择合适的谱估计方法，以获得更精细的频谱信息，例如在语音信号分析、地震信号分析等领域。 小波变换： 我们介绍了小波变换作为一种时频分析工具，能够同时提供信号的时间和频率信息，并且具有良好的局部化特性。我们将讲解连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的原理，以及不同小波基函数的选择。小波变换在图像压缩、信号去噪、特征提取等方面展现出强大的能力，我们将通过具体实例进行说明。 自适应信号处理： 自适应信号处理算法能够根据输入信号的变化自动调整滤波器参数，以满足特定的性能指标。我们重点介绍了一些经典的自适应算法，如最小均差（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法。这些算法在回声消除、噪声抑制、信道均衡等通信工程问题中扮演着至关重要的角色。 信号源分离： 信号源分离（Blind Source Separation, BSS）是指在不知道信号源特性和传播信道的情况下，从观测到的混合信号中分离出独立的原始信号。我们将介绍独立成分分析（ICA）等主要的信号源分离技术，并讨论其在语音分离、脑电信号分析等领域的应用。 第五部分：工程应用案例分析 本部分将理论与实践相结合，通过一系列精心挑选的工程应用案例，帮助读者将所学知识应用于解决实际问题。 通信系统中的信号处理： 我们将深入探讨数字通信系统中的信号处理技术，包括信号的调制与解调、信道编码与解码、均衡技术、同步技术等。读者将理解信号处理如何在确保通信质量、提高传输速率和鲁棒性方面发挥核心作用。 音频与语音信号处理： 本节将介绍音频信号的采集、编码、压缩（如MP3、AAC），以及语音识别、语音合成、语音增强等技术。读者将了解信号处理如何让计算机理解和生成人类语音。 图像与视频信号处理： 我们将探讨图像的获取、增强、复原、压缩（如JPEG、MPEG），以及图像识别、目标检测、运动估计等技术。信号处理是实现高清显示、智能监控和虚拟现实的基础。 生物医学信号处理： 本节将介绍心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等生物医学信号的分析与处理，以及其在疾病诊断、医学成像和可穿戴设备中的应用。 其他工程应用： 我们还将简要介绍信号处理在雷达系统、声纳系统、地震勘探、工业监测等领域的应用，以展示信号处理技术的广泛性和跨领域影响力。 本书特色： 理论体系严谨： 本书内容基于扎实的数学理论基础，推导过程清晰详尽，确保读者能够深入理解各个概念的来源和数学原理。 概念解析透彻： 对于每一个关键概念，都进行了细致入微的解析，并辅以直观的图示和通俗易懂的解释，避免了晦涩难懂的语言。 算法原理深入： 对重要的信号处理算法，不仅给出了算法的流程，更深入地阐述了其背后的数学原理和优化思想。 工程应用广泛： 涵盖了通信、音频、图像、生物医学等多个工程领域，通过丰富的案例分析，展示了信号处理技术在解决实际问题中的强大能力。 数学工具融合： 强调了数学工具（如线性代数、概率论、复变函数）在信号处理中的应用，帮助读者建立数学与工程之间的桥梁。 循序渐进的教学设计： 内容安排由基础到深入，由理论到应用，适合不同层次的读者学习和掌握。 目标读者： 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域的工程技术人员和研究人员。对于希望系统学习和掌握现代信号处理理论与算法的读者，本书将是理想的学习指南。通过阅读本书，读者将能够全面理解信号处理的奥秘，掌握解决各类信号处理问题的关键技术，并为未来的技术创新和工程实践打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在有些过时了，那种厚重的字体和略显呆板的排版，让人联想到上世纪末的教科书风格。打开内页，首先映入眼帘的是大量的公式和晦涩难懂的符号，对于初次接触这个领域的读者来说，简直就像面对一堵密不透风的墙。理论部分堆砌了太多抽象的数学模型，虽然能看出作者在力求严谨，但对于渴望快速理解实际应用的人来说，这种“硬啃”的方式无疑是巨大的挑战。举个例子，关于PID控制器参数整定的章节，给出了各种复杂的推导过程，但对于“在实际生产线上，我该如何快速地调整这些参数以应对突发状况”这样的实际问题，却鲜有直观的指导。如果不是专业科班出身，恐怕光是理解这些基础理论就要耗费大量时间，更别提深入应用了。整体感觉，这本书更像是一部面向研究人员的参考手册，而不是一本面向工程师的实用指南，阅读体验上缺乏流畅性和启发性。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间试图啃完关于状态空间模型的那几章，但收获甚微，更多的是一种挫败感。这本书在介绍现代控制理论时，似乎更偏向于对经典文献的罗列和复述，缺乏一种现代视野下的整合与批判。很多关键概念的引入显得非常突兀，没有建立起清晰的逻辑链条。比如，当它开始讨论非线性系统的分析时，突然就跳跃到了某种特殊的李雅普诺夫函数，中间关于相平面分析或者拓扑方法的过渡极其生硬。我期待的是一种层层递进、循序渐进的讲解方式，能够让我体会到理论是如何一步步发展、并解决实际问题的。然而，这本书更像是一个知识点的“容器”，把各种知识碎片硬塞在一起，没有经过有效的“消化”和“重构”，导致读者在知识的海洋里找不到方向感，只能被动地接受信息。对于那些想要通过自学掌握这门复杂学科的人来说，这本书的引导性实在太弱了。

评分☆☆☆☆☆

从排版和校对的角度来看，这本书暴露出明显的仓促出版的痕迹。术语使用上的不一致性是其中一个突出的问题。同一个概念，在不同的章节中可能会出现两种或三种不同的简称或全称，没有统一的规范，这对于需要反复查阅特定术语的读者来说，造成了不必要的困扰。此外，还发现了几处明显的印刷错误，比如公式中的上标或下标的缺失，导致整个数学表达的逻辑链条断裂。虽然这些错误可能只是偶然的疏忽，但在这样一本严肃的技术著作中，任何一个小小的错误都可能误导初学者走入歧途。整体来看，这本书的编撰过程似乎缺乏严格的同行评审和多轮次的细致校对，内容质量虽然有深度，但最终呈现给读者的成品，在专业性和严谨性上都留下了明显的瑕疵，让人在学习时不得不时刻保持警惕，自行修正其中的笔误和不一致之处。

评分☆☆☆☆☆

谈谈这本书的案例分析部分吧，这部分是我最失望的地方。控制系统最终还是要落到实际应用上，而这本书中的“工程应用”篇章，与其说是应用案例，不如说是对理论模型的另一种形式的复述。所有的案例都显得过于“完美”和“理想化”。例如，在描述一个化工过程控制时，所有干扰项都被简化成了标准的白噪声，系统参数恒定不变，执行器的响应速度被设定为瞬时。这与真实工业现场的复杂性、时变性、不确定性完全脱节。我希望看到的是如何处理传感器漂移、如何应对负载突变、如何设计具有鲁棒性的控制策略来应对模型误差，但这些在书中几乎找不到。读完这些“标准”案例，我感觉自己好像学会了如何在真空中的理想环境中操作一个设备，一旦走到现实世界，我发现自己手里的工具箱是空的，因为缺少了处理“脏数据”和“非理想状态”的经验和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表质量也令人不敢恭维。很多流程图和结构示意图都采用了非常老旧的CAD风格，线条生硬，标注不清，有些甚至有模糊不清的感觉，这在21世纪的出版物中是难以容忍的。例如，在解释复杂的DCS（分布式控制系统）架构时，图示过于拥挤，关键的信号流和数据路径被淹没在密密麻麻的方框和线条中，我不得不反复对照文字描述，才能勉强拼凑出系统的全貌。如果作者能采用现代化的、信息密度适中且视觉友好的图示，比如使用流程图软件制作的清晰的三维或层次化视图，阅读效率至少能提高一倍。这种视觉上的疲劳感，极大地削弱了读者对内容的接受度，使得学习过程变得拖沓而低效。清晰的图文配合是技术书籍的生命线，而这本书显然在这方面严重失分。