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潘仲明 著

图书标签:

• 信号与系统
• 控制理论
• 自动控制
• 电路分析
• 数学建模
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• z变换
• 系统分析

店铺： 赏心悦目图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040345834

商品编码：29392853819

包装：平装

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：信号、系统与控制基础教程

定价：40.70元

作者：潘仲明

出版社：高等教育出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787040345834

字数：

页码：406

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《信号、系统与控制基础教程》详尽介绍了信号、系统与反馈控制理论的基础知识，主要内容包括：信号的傅里叶分析和采样定理，线性定常连续时间系统与离散时间系统的输入一输出模型，线性系统的稳定性概念，线性系统的时域、频域分析方法，模拟滤波器和数字滤波器的设计与实现，反馈控制原理与反馈控制系统的经典校正方法，线性系统的状态空间分析法与反馈控制系统的状态空间综合法等。全书选材精当，基本概念表述清晰、讲解透彻，公式推导过程严谨，例题切合工程实际，MATLAB算法程序简明易懂，符合工科学生的思维习惯和认识规律。
《信号、系统与控制基础教程》适合作为高等学校仪器仪表、机械工程、电气工程和自动化技术等专业的高年级本科生教材，也可供从事信号处理与控制理论研究的科技工作者参考。

目录

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作者介绍

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潘仲明，国防科技大学教授，博士生导师。毕业于国防科技大学精密仪器及机械专业，获博士学位。1999年1月至2000年3月作为国家公派访问学者，在美国Oakland大学电气与系统工程系进修，并从事多传感器数据融合技术和汽车安全防撞系统研究。曾主持和参加国家重大建设专项、国家自然科学基金项目、部委级科技基金项目和其他科研项目的研究工作，获国家科技进步二等奖、部委级科技进步一、二、三等奖8项，国家发明3项，军队育才银奖1次。出版研究生教材2部，本科教材1部，在外核心期刊和学术会议发表论文40余篇。

文摘

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序言

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章 信号、系统与控制的基本概念
1.1 信号
1.1.1 信号的大小
1.1.2 信号的分类
1.1.3 信号的基本处理方法
1.1.4 典型的信号模型
1.2 线性系统
1.2.1 系统分类
1.2.2 脉冲响应函数与卷积积分
1.2.3 线性系统的数学模型
1.3 自动控制系统
1.3.1 开环控制与闭环控制
1.3.2 信号调节器与控制器
本章小结
习题

第2章 连续时间信号的傅里叶分析
2.1 矢量空间与基函数
2.1.1 信号与矢量
2.1.2 信号的相似度及相关函数
2.1.3 基于正交函数系的信号表示方法
2.2 周期信号的频谱
2.2.1 三角傅里叶级数
2.2.2 指数傅里叶级数
2.3 非周期信号的频谱
2.3.1 傅里叶变换
2.3.2 傅里叶变换的性质
2.4 傅里叶变换的应用实例
2.4.1 信号通过线性定常系统
2.4.2 理想滤波器和实际滤波器
2.4.3 调制与解调
本章小结
习题

第3章 离散时间序列的傅里叶分析
3.1 采样定理
3.1.1 采样信号及其频谱
3.1.2 信号重构
3.1.3 频谱重构
3.2 离散时间序列
3.2.1 序列及其表示方法
3.2.2 几种常用序列
3.2.3 序列的基本运算
3.3 离散时间傅里叶变换
3.3.1 离散时间傅里叶变换的基本概念
3.3.2 离散时间傅里叶变换的对称性
3.3.3 离散时间傅里叶变换的性质
3.4 离散傅里叶变换
3.4.1 傅里叶变换的数值计算
3.4.2 离散傅里叶变换的性质
3.4.3 快速傅里叶变换算法
3.4.4 离散傅里叶变换的应用实例
本章小结
习题

第4章 线性系统的输入--输出模型
4.1 拉普拉斯变换
4.1.1 拉普拉斯变换的定义
4.1.2 拉普拉斯变换的性质
4.1.3 拉普拉斯逆变换的计算方法
4.2 连续时间系统的传递函数
4.2.1 传递函数
4.2.2 方框图模型
4.2.3 建立系统数学模型的示例
4.3 离散时间系统的脉冲传递函数
4.3.1 z变换的定义
4.3.2 z变换的主要性质
4.3.3 z逆变换的计算方法
4.3.4 脉冲传递函数
本章小结
习题

第5章 线性系统分析
5.1 连续时间系统的稳定性分析
5.1.1 稳定性与冲激响应
5.1.2 劳斯稳定判据
5.1 -3应用MATLAB分析系统的稳定性
5.2 连续时间系统的瞬态响应分析
5.2.1 一阶系统的响应
5.2.2 二阶系统的响应
5.2.3 高阶系统的瞬态响应特性
5.2.4 零、极点对瞬态响应特性的影响
5.3 连续时间系统的频率响应分析
5.3.1 系统的稳态响应
5.3.2 -阶和二阶系统的频率响应
5.3.3 高阶系统伯德图的绘制方法
5.3.4 利用MATLAB绘制频率响应曲线
5.3.5 小相位系统
5.4 离散时间系统分析
5.4.1 离散时间系统的响应序列
5.4.2 离散时间系统的稳定性分析
5.4.3 离散时间系统的零、极点分析
本章小结“
习题

第6章 线性滤波器设计
6.1 模拟滤波器的频率特性
6.1.1 零、极点分布对频率响应特性的影响
6.1.2 低通滤波器和高通滤波器
6.1.3 带通滤波器和带阻滤波器
6.1.4 实际滤波器的频率特性
6.2 原型滤波器设计
6.2.1 巴特沃斯低通滤波器
6.2.2 切比雪夫低通滤波器
6.2.3 椭圆低通滤波器
6.3 原型滤波器的频率变换
6.3.1 高通滤波器设计
6.3.2 带通滤波器设计
6.3.3 带阻滤波器设计
6.4 数字滤波器设计
6.4.1 IIR滤波器的间接设计方法
6.4.2 FIR滤波器的设计方法
6.4.3 数字滤波器的实现方法
本章小结
习题

第7章 反馈控制原理
7.1 反馈控制系统
7.1.1 反馈控制系统的基本概念
7.1.2 反馈控制系统的稳态误差
7.1.3 反馈控制理论的基本问题
7.2 根轨迹分析法
7.2.1 根轨迹的基本概念
7.2.2 连续反馈控制系统的根轨迹分析法
7.2.3 离散反馈控制系统的根轨迹分析法
7.3 奈奎斯特稳定判据
7.3.1 伯德图中的奈奎斯特稳定判据
……

第8章 反馈控制系统的校正方法
第9章 状态空间法
附录
参考文献

《探索数字世界：信息编码、传输与处理的奥秘》 引言 在这个信息爆炸的时代，我们无时无刻不在与各种形式的信号打交道。从清晨唤醒你的闹钟，到社交媒体上飞速传递的消息，再到医学影像中揭示健康的奥秘，这一切都离不开对信号的理解、编码、传输和处理。然而，这些看似简单日常的现象背后，隐藏着一套严谨而深刻的科学理论。本书《探索数字世界：信息编码、传输与处理的奥秘》旨在为读者揭示这些底层原理，带领大家深入浅出地理解数字信息是如何产生、被转化为可传输的形式、如何穿越媒介抵达目的地，以及最终如何被解读和利用的。本书将重点关注信息在数字领域的生命周期，从其最基本的表现形式到最复杂的应用，为读者构建一个清晰而完整的认知框架。 第一部分：信息的本质与编码 在深入探讨信号的传输与处理之前，我们首先需要理解“信息”本身究竟是什么，以及如何将其量化和表示。 信息的度量：比特与熵 信息不仅仅是文字或声音，它是一种能够减少不确定性的概念。本书将从信息论的经典角度出发，介绍信息量的基本度量单位——比特（bit）。我们将探讨如何计算一个事件包含多少比特的信息量，以及这个概念如何与概率和不确定性紧密相连。更进一步，我们将引入“熵”的概念，阐释它是衡量信息源不确定性的一个重要指标。通过一系列生动形象的例子，例如抛硬币、抽奖游戏，读者将直观地理解熵的含义以及它在信息理论中的核心地位。我们将解释为什么信息熵越高，表示的信息量越大，也意味着传输过程中需要更多资源来准确表达。 数字世界的通用语言：二进制编码 数字计算机和现代通信系统之所以能够高效运作，关键在于它们使用了一种统一的“语言”——二进制。本书将详细阐述二进制数系的原理，解释为什么只有0和1两种状态就足以表示世界上几乎所有的信息。我们将深入探讨各种数字编码方案，包括： ASCII码与Unicode： 如何将英文字母、数字、标点符号乃至各种语言的字符转化为一串串二进制代码。我们将比较ASCII码和Unicode的演进，理解它们如何解决早期字符编码的局限性，实现全球信息交换的便利。 数据类型编码： 整数、浮点数、布尔值等不同类型的数据在计算机中是如何被二进制表示的。我们将触及一些基础的表示方法，如原码、补码等，为理解后续的数据处理打下基础。 图像与声音的数字化： 图像的像素信息、声音的采样与量化过程，如何被转化为一系列二进制数字。我们将介绍基本的图像格式（如BMP、JPEG的压缩思想）和音频格式（如PCM）的编码原理，展示数字技术如何捕捉和再现现实世界的丰富感知。 压缩编码： 为了提高传输效率和存储空间，信息常常需要被压缩。本书将介绍无损压缩（如Huffman编码、Lempel-Ziv算法的思想）和有损压缩（如JPEG、MP3的核心思想）的基本原理，解释它们如何通过去除冗余或牺牲部分信息来实现高压缩比。 第二部分：信息的传输与媒介 将编码好的数字信息传递到远方，是信息技术的核心环节。这一部分将聚焦于信息的传输过程，以及不同传输媒介的特性。 信号的本质：电磁波与载波 虽然我们处理的是数字信息，但信息的传输最终需要转换为物理信号在媒介中传播。本书将重点介绍电磁波作为信息传输载体的原理。我们将解释为什么电磁波能够携带信息，以及不同频率的电磁波如何对应不同的通信应用（如无线电、微波、光波）。我们将引入“载波”的概念，解释它如何作为信息传输的“搬运工”，以及如何通过调幅（AM）、调频（FM）等基本调制方式将数字信息叠加到载波上。 通信的基石：数字信号与模拟信号 在信息传输的语境下，数字信号和模拟信号是两个核心概念。本书将清晰地界定两者的区别，并重点阐述数字信号的优势。我们将解释为什么数字信号在传输过程中更不容易失真，以及其在抗干扰、纠错方面的优越性。同时，我们也介绍模拟信号在某些特定场景下的应用，并讨论模拟信号向数字信号转化的过程（采样与量化）。 物理世界的桥梁：有线与无线传输 信息传输离不开物理媒介。本书将全面介绍当前主流的有线和无线传输技术： 有线通信： 电缆： 双绞线（如以太网线）、同轴电缆、光纤。我们将详细介绍它们的结构、工作原理、优缺点以及在不同通信场景中的应用（如局域网、长途通信）。特别是光纤通信，我们将探讨其高速、大容量的传输能力是如何实现的，包括光的特性和光纤的引导作用。 串行与并行传输： 解释两种基本的数据传输方式，以及它们在速度和应用上的差异。 无线通信： 电磁波频谱： 介绍无线电波、微波、红外线等在不同频段的特性和应用。 蜂窝网络： 从1G到5G，我们将简要回顾蜂窝通信技术的发展历程，重点介绍其分层结构、频率复用、信道分配等关键技术，以及如何实现移动通信的广泛覆盖。 Wi-Fi与蓝牙： 介绍局域无线网络的原理和应用，以及短距离无线通信技术如何便利我们的生活。 卫星通信： 解释卫星通信的优势，包括覆盖范围广、不受地理限制，以及其在导航、广播、远程通信中的作用。 信息的守护者：噪声、失真与纠错 在信息传输过程中，噪声和失真是不可避免的干扰。本书将深入探讨这些干扰的来源和影响，并介绍有效的应对策略： 噪声的类型与来源： 热噪声、干扰噪声等。 信号失真的表现： 幅度失真、相位失真等。 信噪比（SNR）： 解释信噪比作为衡量信号质量的重要指标，以及如何提高信噪比。 前向纠错（FEC）： 介绍在信息中加入冗余信息，以便接收端能够检测和纠正错误的基本原理。我们将简要介绍一些经典的纠错码（如海明码的思想），理解它们如何通过增加数据量来换取更高的传输可靠性。 卷积码与Turbo码的思想： 简要介绍更复杂的纠错编码技术，展示现代通信系统强大的纠错能力。 第三部分：信息的处理与应用 将信息成功传输到目的地后，如何对其进行处理、分析和利用，是信息技术的最终目的。 数字信号处理（DSP）的基础 本书将为读者打开数字信号处理（DSP）的大门，介绍如何通过数学方法对数字信号进行操作，以提取有用信息或改善信号质量。 滤波器： 介绍低通、高通、带通滤波器等基本概念，以及它们在去除噪声、分离信号方面的作用。我们将通过类比日常生活中的声音过滤来帮助理解。 傅里叶变换（FFT）的直观理解： 解释傅里叶变换如何将信号分解成不同频率的成分，从而揭示信号的内在结构。我们将强调其在频谱分析、信号识别中的重要性，但避免深入复杂的数学推导。 采样定理： 解释奈奎斯特采样定理，理解信号数字化的关键条件，以及采样频率如何影响重构的精度。 信息在现代科技中的应用 在掌握了信息编码、传输和处理的基础知识后，我们将展望这些原理如何在现实世界的各种应用中发挥关键作用： 通信系统： 互联网、手机通信、卫星通信等。 媒体与娱乐： 数字广播、流媒体、高清视频、数字音频。 科学研究： 传感器数据采集、天文观测、粒子物理实验。 医疗健康： 医学影像（CT、MRI）、远程医疗、基因测序。 工业自动化与控制： 传感器网络、实时监控、智能制造。 人工智能与机器学习： 大数据分析、模式识别、语音识别、图像识别（强调数据处理是AI的基础）。 结语 《探索数字世界：信息编码、传输与处理的奥秘》并非一本枯燥的技术手册，而是一次引人入胜的知识之旅。本书力求通过清晰的逻辑、生动的比喻和贴近生活的例子，帮助读者理解信息科学的精髓。我们希望通过本书，读者能够超越对日常科技产品的表层认识，洞察其背后深刻的科学原理，培养对信息世界的好奇心和探索精神。无论您是希望入门信息科学的学生，还是对现代技术感到好奇的爱好者，本书都将是您理解数字世界、把握未来科技脉搏的理想起点。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我最初拿到《信号、系统与控制基础教程》的时候，心里还是有点打鼓的，毕竟“信号”、“系统”、“控制”这几个词听起来都带着一股浓厚的理工科气息。但随着阅读的深入，我发现这本书的魅力远不止于此，它就像一位技艺精湛的厨师，将那些看似生硬的理论知识，烹饪成了一道道美味又易于理解的“菜肴”。书中对卷积的讲解，是让我眼前一亮的环节。它没有简单地给出定义和公式，而是通过“滑动窗口”的比喻，以及不同形状信号卷积后产生的图形变化，让我深刻理解了系统如何“记忆”和“融合”输入信号。这种形象的类比，比纯粹的数学推导要有效得多。此外，书中对连续时间系统和离散时间系统的区分和联系，也处理得非常巧妙。它通过实例，例如模拟电路和数字滤波器的对比，让我们清晰地认识到两种系统在表示方式和分析工具上的差异，但同时又强调了它们在数学模型上的相似性，这为我构建更全面的知识体系打下了基础。最值得称赞的是，本书在介绍控制系统时，并没有直接跳到复杂的PID控制器，而是从反馈控制的基本原理入手，解释了开环和闭环系统的区别，以及稳定性和鲁棒性的重要性。通过简单的反馈回路图示，让我对控制系统的“目标-测量-比较-执行”的过程有了清晰的认识。总的来说，这本书在保持学术严谨性的同时，又充满了人文关怀，让我这个跨专业学习者也能乐在其中，甚至激发了我对这个领域的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习一门新的学科，最重要的就是找到一本能够“点燃”你兴趣的书。而这本《信号、系统与控制基础教程》，无疑就做到了这一点。它没有一开始就用冰冷的数学语言来“吓唬”读者，而是以一种非常友好的姿态，将我们引入信号与系统的世界。书中对于信号的分类和基本运算的处理，堪称典范。通过大量的图示，将连续信号和离散信号的波形变化展现得淋漓尽致，让我对信号的时域和频域特性有了初步的感知。当我读到关于LTI系统和卷积的内容时，书中通过对不同形状输入信号与系统冲激响应进行卷积的直观演示，让我真正理解了“系统如何处理信号”这个核心概念。这种“可视化”的学习方式，对于我这种更偏向于形象思维的读者来说，简直是福音。而且，这本书对于系统分析中的关键概念，如稳定性、因果性等，都进行了非常深入浅出的讲解，并且结合了一些实际的工程例子，比如电路中的电容充放电过程，让我能够更好地将理论知识与实际应用联系起来。当我看到书中关于频率域分析的章节时，我更是被深深吸引。傅里叶变换和拉普拉斯变换的引入，虽然数学上有些挑战，但书中清晰的逻辑和丰富的应用场景，让我看到了它们在信号处理、通信系统等领域不可替代的作用。总而言之，这本书不仅仅是一本教材，更像是一次愉快的学习旅程，它让我从零开始，逐步建立起对信号、系统与控制这门学科的深刻理解，并激发了我进一步探索的渴望。

评分☆☆☆☆☆

最近一口气读完了这本《信号、系统与控制基础教程》，感觉像是经历了一场从新手到初学者的蜕变。这本书最让我印象深刻的是它循序渐进的讲解方式，从最基础的信号概念开始，一步步引入系统的性质，然后自然而然地过渡到控制系统的理论。初学者很容易在复杂的数学公式和概念面前感到不知所措，但这本书巧妙地通过大量的实例和图示，将抽象的概念变得具体可感。比如，讲解傅里叶变换时，书中并没有直接抛出复杂的数学推导，而是先从音频信号的频谱分析入手，让我们直观地理解了不同频率成分对声音的影响，这让我豁然开朗。接着，对于线性时不变系统（LTI）的讲解，也是通过一些经典的物理模型，如弹簧-阻尼系统，来阐述系统的输入、输出、卷积等核心概念，让我对系统的动态行为有了初步的认识。特别是书中对因果性、稳定性等系统性质的解释，都配以生动的类比，例如，将因果性比作“只能看到过去而无法预测未来”，这种通俗易懂的表述方式，极大地降低了学习门槛。我尤其喜欢书中对状态空间方法的介绍，它用一种全新的视角来描述系统，虽然一开始觉得有点挑战，但书中将状态向量比作系统的“记忆”，形象地解释了其作用，让我更容易理解其在复杂系统分析中的优势。整体来说，这本书的数学推导虽然严谨，但逻辑清晰，并且始终围绕着“理解”这个核心，而不是单纯的“计算”，这对于我们这些希望真正掌握这门学科的学生来说，实在太宝贵了。

评分☆☆☆☆☆

这本书《信号、系统与控制基础教程》的讲解风格，可以说是教科书界的一股清流。我之前尝试过其他几本相关书籍，但总感觉晦涩难懂，要么公式堆砌，要么概念跳跃。然而，这本书却让我感受到了前所未有的顺畅。它并没有一开始就抛出“信号”这个宽泛的概念，而是从一些具体的、我们日常生活中就能接触到的现象入手，比如声音的波形、图像的像素，然后逐步引导我们理解信号的本质和特性。接着，对于“系统”的引入，也是通过一系列经典的物理模型，比如电路、机械振动等，让我们体会到系统是如何响应输入信号并产生输出的。这本书的优点在于，它非常注重数学工具和实际应用的结合。比如，在讲解傅里叶变换时，书中不仅仅展示了公式，还着重强调了它在信号频谱分析、滤波等方面的应用，让我们明白学习这些数学工具的真正意义。当我读到关于因果性、稳定性这些抽象的概念时，作者更是运用了很多生活化的例子，比如，把因果性比作“你不可能在吃完饭之后才感到饥饿”，这种生动的比喻，极大地降低了理解难度。而且，书中对状态空间方法的介绍，也处理得非常到位，它并没有让初学者望而却步，而是通过清晰的图示和直观的解释，让我们理解状态向量在描述系统动态行为中的重要作用。总的来说，这本书就像一位经验丰富的向导，带领我在信号、系统和控制这片浩瀚的知识海洋中，稳步前行，并且让我每一步都走得扎实而自信。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号、系统与控制基础教程》简直是为我这种对工程领域充满好奇但又缺乏扎实基础的“小白”量身定做的。翻开书，映入眼帘的是那些看似高深莫测的符号和公式，但作者似乎提前预料到了我们的困惑，用一种异常温和且富有条理的方式，一点点地将我们引入信号与系统的殿堂。开篇关于信号的分类和基本运算，就像是给我们打下了一个坚实的地基，无论是连续时间信号还是离散时间信号，它们的特性都被剖析得清清楚楚，加上那些精心设计的图例，让人感觉就像在和一位经验丰富的老师对话。尤其是当提到拉普拉斯变换和Z变换时，书中并没有立刻陷入繁琐的代数运算，而是先强调了它们在简化复杂系统分析中的强大作用，例如将微分方程转化为代数方程，这瞬间就点燃了我学习的兴趣。然后，对于系统响应的分析，书中对阶跃响应、冲激响应等进行了详细的阐述，并且通过一些简化的仿真曲线，让我们直观地看到不同系统参数对输出信号的影响，这种“所见即所得”的学习方式，真的能极大提升学习的效率和乐趣。更让我惊喜的是，书中还涉及到了频率域和时域之间的联系，通过傅里叶级数和傅里叶变换，让我们理解了信号的频谱特性，这对于理解滤波器的设计和信号的传输过程至关重要。我甚至觉得，这本书的编写团队一定非常了解学生的学习痛点，所以才能够用如此细腻且人性化的方式，将如此庞大且复杂的知识体系呈现在我们面前。