信號、係統與控製基礎教程 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
• 自動控製
• 電路分析
• 數學建模
• 綫性係統
• 傅裏葉變換
• 拉普拉斯變換
• z變換
• 係統分析

店鋪： 賞心悅目圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040345834

商品編碼：29392853819

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

《探索數字世界：信息編碼、傳輸與處理的奧秘》 引言 在這個信息爆炸的時代，我們無時無刻不在與各種形式的信號打交道。從清晨喚醒你的鬧鍾，到社交媒體上飛速傳遞的消息，再到醫學影像中揭示健康的奧秘，這一切都離不開對信號的理解、編碼、傳輸和處理。然而，這些看似簡單日常的現象背後，隱藏著一套嚴謹而深刻的科學理論。本書《探索數字世界：信息編碼、傳輸與處理的奧秘》旨在為讀者揭示這些底層原理，帶領大傢深入淺齣地理解數字信息是如何産生、被轉化為可傳輸的形式、如何穿越媒介抵達目的地，以及最終如何被解讀和利用的。本書將重點關注信息在數字領域的生命周期，從其最基本的錶現形式到最復雜的應用，為讀者構建一個清晰而完整的認知框架。 第一部分：信息的本質與編碼 在深入探討信號的傳輸與處理之前，我們首先需要理解“信息”本身究竟是什麼，以及如何將其量化和錶示。 信息的度量：比特與熵 信息不僅僅是文字或聲音，它是一種能夠減少不確定性的概念。本書將從信息論的經典角度齣發，介紹信息量的基本度量單位——比特（bit）。我們將探討如何計算一個事件包含多少比特的信息量，以及這個概念如何與概率和不確定性緊密相連。更進一步，我們將引入“熵”的概念，闡釋它是衡量信息源不確定性的一個重要指標。通過一係列生動形象的例子，例如拋硬幣、抽奬遊戲，讀者將直觀地理解熵的含義以及它在信息理論中的核心地位。我們將解釋為什麼信息熵越高，錶示的信息量越大，也意味著傳輸過程中需要更多資源來準確錶達。 數字世界的通用語言：二進製編碼 數字計算機和現代通信係統之所以能夠高效運作，關鍵在於它們使用瞭一種統一的“語言”——二進製。本書將詳細闡述二進製數係的原理，解釋為什麼隻有0和1兩種狀態就足以錶示世界上幾乎所有的信息。我們將深入探討各種數字編碼方案，包括： ASCII碼與Unicode： 如何將英文字母、數字、標點符號乃至各種語言的字符轉化為一串串二進製代碼。我們將比較ASCII碼和Unicode的演進，理解它們如何解決早期字符編碼的局限性，實現全球信息交換的便利。 數據類型編碼： 整數、浮點數、布爾值等不同類型的數據在計算機中是如何被二進製錶示的。我們將觸及一些基礎的錶示方法，如原碼、補碼等，為理解後續的數據處理打下基礎。 圖像與聲音的數字化： 圖像的像素信息、聲音的采樣與量化過程，如何被轉化為一係列二進製數字。我們將介紹基本的圖像格式（如BMP、JPEG的壓縮思想）和音頻格式（如PCM）的編碼原理，展示數字技術如何捕捉和再現現實世界的豐富感知。 壓縮編碼： 為瞭提高傳輸效率和存儲空間，信息常常需要被壓縮。本書將介紹無損壓縮（如Huffman編碼、Lempel-Ziv算法的思想）和有損壓縮（如JPEG、MP3的核心思想）的基本原理，解釋它們如何通過去除冗餘或犧牲部分信息來實現高壓縮比。 第二部分：信息的傳輸與媒介 將編碼好的數字信息傳遞到遠方，是信息技術的核心環節。這一部分將聚焦於信息的傳輸過程，以及不同傳輸媒介的特性。 信號的本質：電磁波與載波 雖然我們處理的是數字信息，但信息的傳輸最終需要轉換為物理信號在媒介中傳播。本書將重點介紹電磁波作為信息傳輸載體的原理。我們將解釋為什麼電磁波能夠攜帶信息，以及不同頻率的電磁波如何對應不同的通信應用（如無綫電、微波、光波）。我們將引入“載波”的概念，解釋它如何作為信息傳輸的“搬運工”，以及如何通過調幅（AM）、調頻（FM）等基本調製方式將數字信息疊加到載波上。 通信的基石：數字信號與模擬信號 在信息傳輸的語境下，數字信號和模擬信號是兩個核心概念。本書將清晰地界定兩者的區彆，並重點闡述數字信號的優勢。我們將解釋為什麼數字信號在傳輸過程中更不容易失真，以及其在抗乾擾、糾錯方麵的優越性。同時，我們也介紹模擬信號在某些特定場景下的應用，並討論模擬信號嚮數字信號轉化的過程（采樣與量化）。 物理世界的橋梁：有綫與無綫傳輸 信息傳輸離不開物理媒介。本書將全麵介紹當前主流的有綫和無綫傳輸技術： 有綫通信： 電纜： 雙絞綫（如以太網綫）、同軸電纜、光縴。我們將詳細介紹它們的結構、工作原理、優缺點以及在不同通信場景中的應用（如局域網、長途通信）。特彆是光縴通信，我們將探討其高速、大容量的傳輸能力是如何實現的，包括光的特性和光縴的引導作用。 串行與並行傳輸： 解釋兩種基本的數據傳輸方式，以及它們在速度和應用上的差異。 無綫通信： 電磁波頻譜： 介紹無綫電波、微波、紅外綫等在不同頻段的特性和應用。 蜂窩網絡： 從1G到5G，我們將簡要迴顧蜂窩通信技術的發展曆程，重點介紹其分層結構、頻率復用、信道分配等關鍵技術，以及如何實現移動通信的廣泛覆蓋。 Wi-Fi與藍牙： 介紹局域無綫網絡的原理和應用，以及短距離無綫通信技術如何便利我們的生活。 衛星通信： 解釋衛星通信的優勢，包括覆蓋範圍廣、不受地理限製，以及其在導航、廣播、遠程通信中的作用。 信息的守護者：噪聲、失真與糾錯 在信息傳輸過程中，噪聲和失真是不可避免的乾擾。本書將深入探討這些乾擾的來源和影響，並介紹有效的應對策略： 噪聲的類型與來源： 熱噪聲、乾擾噪聲等。 信號失真的錶現： 幅度失真、相位失真等。 信噪比（SNR）： 解釋信噪比作為衡量信號質量的重要指標，以及如何提高信噪比。 前嚮糾錯（FEC）： 介紹在信息中加入冗餘信息，以便接收端能夠檢測和糾正錯誤的基本原理。我們將簡要介紹一些經典的糾錯碼（如海明碼的思想），理解它們如何通過增加數據量來換取更高的傳輸可靠性。 捲積碼與Turbo碼的思想： 簡要介紹更復雜的糾錯編碼技術，展示現代通信係統強大的糾錯能力。 第三部分：信息的處理與應用 將信息成功傳輸到目的地後，如何對其進行處理、分析和利用，是信息技術的最終目的。 數字信號處理（DSP）的基礎 本書將為讀者打開數字信號處理（DSP）的大門，介紹如何通過數學方法對數字信號進行操作，以提取有用信息或改善信號質量。 濾波器： 介紹低通、高通、帶通濾波器等基本概念，以及它們在去除噪聲、分離信號方麵的作用。我們將通過類比日常生活中的聲音過濾來幫助理解。 傅裏葉變換（FFT）的直觀理解： 解釋傅裏葉變換如何將信號分解成不同頻率的成分，從而揭示信號的內在結構。我們將強調其在頻譜分析、信號識彆中的重要性，但避免深入復雜的數學推導。 采樣定理： 解釋奈奎斯特采樣定理，理解信號數字化的關鍵條件，以及采樣頻率如何影響重構的精度。 信息在現代科技中的應用 在掌握瞭信息編碼、傳輸和處理的基礎知識後，我們將展望這些原理如何在現實世界的各種應用中發揮關鍵作用： 通信係統： 互聯網、手機通信、衛星通信等。 媒體與娛樂： 數字廣播、流媒體、高清視頻、數字音頻。 科學研究： 傳感器數據采集、天文觀測、粒子物理實驗。 醫療健康： 醫學影像（CT、MRI）、遠程醫療、基因測序。 工業自動化與控製： 傳感器網絡、實時監控、智能製造。 人工智能與機器學習： 大數據分析、模式識彆、語音識彆、圖像識彆（強調數據處理是AI的基礎）。 結語 《探索數字世界：信息編碼、傳輸與處理的奧秘》並非一本枯燥的技術手冊，而是一次引人入勝的知識之旅。本書力求通過清晰的邏輯、生動的比喻和貼近生活的例子，幫助讀者理解信息科學的精髓。我們希望通過本書，讀者能夠超越對日常科技産品的錶層認識，洞察其背後深刻的科學原理，培養對信息世界的好奇心和探索精神。無論您是希望入門信息科學的學生，還是對現代技術感到好奇的愛好者，本書都將是您理解數字世界、把握未來科技脈搏的理想起點。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，學習一門新的學科，最重要的就是找到一本能夠“點燃”你興趣的書。而這本《信號、係統與控製基礎教程》，無疑就做到瞭這一點。它沒有一開始就用冰冷的數學語言來“嚇唬”讀者，而是以一種非常友好的姿態，將我們引入信號與係統的世界。書中對於信號的分類和基本運算的處理，堪稱典範。通過大量的圖示，將連續信號和離散信號的波形變化展現得淋灕盡緻，讓我對信號的時域和頻域特性有瞭初步的感知。當我讀到關於LTI係統和捲積的內容時，書中通過對不同形狀輸入信號與係統衝激響應進行捲積的直觀演示，讓我真正理解瞭“係統如何處理信號”這個核心概念。這種“可視化”的學習方式，對於我這種更偏嚮於形象思維的讀者來說，簡直是福音。而且，這本書對於係統分析中的關鍵概念，如穩定性、因果性等，都進行瞭非常深入淺齣的講解，並且結閤瞭一些實際的工程例子，比如電路中的電容充放電過程，讓我能夠更好地將理論知識與實際應用聯係起來。當我看到書中關於頻率域分析的章節時，我更是被深深吸引。傅裏葉變換和拉普拉斯變換的引入，雖然數學上有些挑戰，但書中清晰的邏輯和豐富的應用場景，讓我看到瞭它們在信號處理、通信係統等領域不可替代的作用。總而言之，這本書不僅僅是一本教材，更像是一次愉快的學習旅程，它讓我從零開始，逐步建立起對信號、係統與控製這門學科的深刻理解，並激發瞭我進一步探索的渴望。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號、係統與控製基礎教程》簡直是為我這種對工程領域充滿好奇但又缺乏紮實基礎的“小白”量身定做的。翻開書，映入眼簾的是那些看似高深莫測的符號和公式，但作者似乎提前預料到瞭我們的睏惑，用一種異常溫和且富有條理的方式，一點點地將我們引入信號與係統的殿堂。開篇關於信號的分類和基本運算，就像是給我們打下瞭一個堅實的地基，無論是連續時間信號還是離散時間信號，它們的特性都被剖析得清清楚楚，加上那些精心設計的圖例，讓人感覺就像在和一位經驗豐富的老師對話。尤其是當提到拉普拉斯變換和Z變換時，書中並沒有立刻陷入繁瑣的代數運算，而是先強調瞭它們在簡化復雜係統分析中的強大作用，例如將微分方程轉化為代數方程，這瞬間就點燃瞭我學習的興趣。然後，對於係統響應的分析，書中對階躍響應、衝激響應等進行瞭詳細的闡述，並且通過一些簡化的仿真麯綫，讓我們直觀地看到不同係統參數對輸齣信號的影響，這種“所見即所得”的學習方式，真的能極大提升學習的效率和樂趣。更讓我驚喜的是，書中還涉及到瞭頻率域和時域之間的聯係，通過傅裏葉級數和傅裏葉變換，讓我們理解瞭信號的頻譜特性，這對於理解濾波器的設計和信號的傳輸過程至關重要。我甚至覺得，這本書的編寫團隊一定非常瞭解學生的學習痛點，所以纔能夠用如此細膩且人性化的方式，將如此龐大且復雜的知識體係呈現在我們麵前。

評分☆☆☆☆☆

最近一口氣讀完瞭這本《信號、係統與控製基礎教程》，感覺像是經曆瞭一場從新手到初學者的蛻變。這本書最讓我印象深刻的是它循序漸進的講解方式，從最基礎的信號概念開始，一步步引入係統的性質，然後自然而然地過渡到控製係統的理論。初學者很容易在復雜的數學公式和概念麵前感到不知所措，但這本書巧妙地通過大量的實例和圖示，將抽象的概念變得具體可感。比如，講解傅裏葉變換時，書中並沒有直接拋齣復雜的數學推導，而是先從音頻信號的頻譜分析入手，讓我們直觀地理解瞭不同頻率成分對聲音的影響，這讓我豁然開朗。接著，對於綫性時不變係統（LTI）的講解，也是通過一些經典的物理模型，如彈簧-阻尼係統，來闡述係統的輸入、輸齣、捲積等核心概念，讓我對係統的動態行為有瞭初步的認識。特彆是書中對因果性、穩定性等係統性質的解釋，都配以生動的類比，例如，將因果性比作“隻能看到過去而無法預測未來”，這種通俗易懂的錶述方式，極大地降低瞭學習門檻。我尤其喜歡書中對狀態空間方法的介紹，它用一種全新的視角來描述係統，雖然一開始覺得有點挑戰，但書中將狀態嚮量比作係統的“記憶”，形象地解釋瞭其作用，讓我更容易理解其在復雜係統分析中的優勢。整體來說，這本書的數學推導雖然嚴謹，但邏輯清晰，並且始終圍繞著“理解”這個核心，而不是單純的“計算”，這對於我們這些希望真正掌握這門學科的學生來說，實在太寶貴瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書《信號、係統與控製基礎教程》的講解風格，可以說是教科書界的一股清流。我之前嘗試過其他幾本相關書籍，但總感覺晦澀難懂，要麼公式堆砌，要麼概念跳躍。然而，這本書卻讓我感受到瞭前所未有的順暢。它並沒有一開始就拋齣“信號”這個寬泛的概念，而是從一些具體的、我們日常生活中就能接觸到的現象入手，比如聲音的波形、圖像的像素，然後逐步引導我們理解信號的本質和特性。接著，對於“係統”的引入，也是通過一係列經典的物理模型，比如電路、機械振動等，讓我們體會到係統是如何響應輸入信號並産生輸齣的。這本書的優點在於，它非常注重數學工具和實際應用的結閤。比如，在講解傅裏葉變換時，書中不僅僅展示瞭公式，還著重強調瞭它在信號頻譜分析、濾波等方麵的應用，讓我們明白學習這些數學工具的真正意義。當我讀到關於因果性、穩定性這些抽象的概念時，作者更是運用瞭很多生活化的例子，比如，把因果性比作“你不可能在吃完飯之後纔感到飢餓”，這種生動的比喻，極大地降低瞭理解難度。而且，書中對狀態空間方法的介紹，也處理得非常到位，它並沒有讓初學者望而卻步，而是通過清晰的圖示和直觀的解釋，讓我們理解狀態嚮量在描述係統動態行為中的重要作用。總的來說，這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我在信號、係統和控製這片浩瀚的知識海洋中，穩步前行，並且讓我每一步都走得紮實而自信。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我最初拿到《信號、係統與控製基礎教程》的時候，心裏還是有點打鼓的，畢竟“信號”、“係統”、“控製”這幾個詞聽起來都帶著一股濃厚的理工科氣息。但隨著閱讀的深入，我發現這本書的魅力遠不止於此，它就像一位技藝精湛的廚師，將那些看似生硬的理論知識，烹飪成瞭一道道美味又易於理解的“菜肴”。書中對捲積的講解，是讓我眼前一亮的環節。它沒有簡單地給齣定義和公式，而是通過“滑動窗口”的比喻，以及不同形狀信號捲積後産生的圖形變化，讓我深刻理解瞭係統如何“記憶”和“融閤”輸入信號。這種形象的類比，比純粹的數學推導要有效得多。此外，書中對連續時間係統和離散時間係統的區分和聯係，也處理得非常巧妙。它通過實例，例如模擬電路和數字濾波器的對比，讓我們清晰地認識到兩種係統在錶示方式和分析工具上的差異，但同時又強調瞭它們在數學模型上的相似性，這為我構建更全麵的知識體係打下瞭基礎。最值得稱贊的是，本書在介紹控製係統時，並沒有直接跳到復雜的PID控製器，而是從反饋控製的基本原理入手，解釋瞭開環和閉環係統的區彆，以及穩定性和魯棒性的重要性。通過簡單的反饋迴路圖示，讓我對控製係統的“目標-測量-比較-執行”的過程有瞭清晰的認識。總的來說，這本書在保持學術嚴謹性的同時，又充滿瞭人文關懷，讓我這個跨專業學習者也能樂在其中，甚至激發瞭我對這個領域的濃厚興趣。