具体描述
《信号与线性系统分析》是在1998年高等教育出版社出版的《信号与线性系统分析》(第三版)一书的基础上经修编而成的。本版保留了原教材连续与离散并行、先时域后变换域的体系结构，对少量内容做了调整、增删；结合近几年来教学内容和方法改革的成果，重新编写了全书部分章、节，并选编了许多新的例题、习题。本教材论述清楚、概念明确、重点突出、层次清晰、便于教学。全书包括：信号与系统、连续系统的时域分析、离散系统的时域分析、傅里叶变换和系统的频域分析、连续系统的s域分析、离散系统的z域分析、系统函数、系统的状态变量分析以及附录。各章配有不同层次的习题，以供选用。本教材是普通高等教育“十五”国家级规划教材和高等教育出版社百门精品课程教材(一类)。本书可作为高等学校电子信息和电气类各专业“信号与系统”课程的教材，也可供有关科技人员参考。
现代控制理论基础与应用 本书简介 本书旨在为学习控制工程、自动化、电子信息工程等相关专业的学生和工程师提供一个全面而深入的现代控制理论基础。全书结构清晰，内容涵盖了经典控制理论的深化与扩展，以及现代控制理论的核心概念和先进方法，注重理论与工程实践的紧密结合。 第一部分：经典控制理论的回顾与扩展 第一章 系统的时域分析与建模 本章从系统的基本概念出发，详细阐述了线性时不变（LTI）系统的时域动态特性。首先回顾了微分方程的建立及其在描述物理系统中的应用，如机械系统、电路系统和热力学系统。重点讲解了系统的零输入响应、零状态响应以及全响应的求解方法。拉普拉斯变换作为强大的分析工具，在本章中得到深入介绍，包括其定义、性质以及在求解微分方程中的应用。系统的时间响应，如一阶和二阶系统的瞬态响应特性（如超调量、调节时间和峰值时间），进行了详尽的分析。此外，本章还引入了系统的框图表示法、信号流图以及梅森增益公式，为后续的系统简化和分析奠定基础。 第二章 频域分析方法 本章将焦点转移到系统的频域特性。介绍了傅里叶变换在分析系统对不同频率激励响应中的作用。重点阐述了频率响应函数的概念及其与传递函数的关系。通过伯德图（Bode Plot）和奈奎斯特图（Nyquist Plot），读者可以直观地理解系统的幅频特性和相频特性。本章深入探讨了如何利用这些图解工具进行系统稳定性的初步判据分析，包括增益裕度和相位裕度的计算及其工程意义。 第三章 根轨迹分析 根轨迹是经典控制理论中用于分析系统参数变化对系统动态性能影响的有力工具。本章详细介绍了根轨迹的绘制规则，包括起折点、交点、渐近线以及虚轴的交点。通过根轨迹图，可以直观地确定系统闭环极点的位置变化，从而指导控制器（如比例、积分、微分控制器）的设计，以满足特定的性能指标（如阻尼比和无阻尼自然频率）。 第二部分：现代控制理论的核心——状态空间法 第四章 状态空间表示 现代控制理论的核心在于状态空间方法。本章系统地介绍了状态变量的选择、状态方程的建立，并详细推导了从传递函数到状态空间表示（标准型、可控规范型、可观型）的转换方法。系统的概念，包括能控性和能观性，作为现代控制设计的基础被引入。对这两种性质的代数判据（如卡尔曼矩阵）进行了详尽的数学推导和算例分析。 第五章 线性系统的时域分析 本章运用状态空间方法对系统进行时域分析。重点讲解了状态转移矩阵 $Phi(t)$ 的求解，包括利用拉普拉斯变换法和凯莱-哈密顿定理。通过状态转移矩阵，可以准确描述系统在任意初始状态下的自由响应。此外，本章还分析了系统的稳定性判据，如李雅普诺夫（Lyapunov）法在分析非线性系统稳定性的初步应用。 第六章 极点配置与可控性 本章将设计思想从“调整特性”提升到“指定性能”。基于系统完全可控性，本章详细阐述了通过状态反馈实现期望极点配置（Pole Placement）的技术，即通过设计反馈矩阵 $mathbf{K}$ 来使闭环系统具有期望的动态特性。本章引入了极点配置的矩阵理论基础，并介绍了通过Ackermann公式等方法进行实际计算。同时，探讨了如何设计状态观测器（如Luenberger观测器）来估计不可测量的状态变量，并结合反馈形成完整的全维状态反馈控制系统。 第七章 可观性与状态观测 本章聚焦于系统的可观性。详细介绍了状态观测器的设计原理，特别是Luenberger观测器的构造，用以从系统的输入和输出中重构系统的内部状态。本章探讨了观测器极点与系统极点的分离原理，即反馈控制器和状态观测器的设计可以独立进行，从而简化了复杂系统的设计过程。 第三部分：先进控制设计与鲁棒性分析 第八章 线性二次型调节器（LQR） LQR控制器代表了现代控制设计中的最优控制思想。本章首先介绍了二次型性能指标函数的构建，它允许设计者在控制作用和状态误差之间进行权衡。随后，详细推导了LQR最优状态反馈增益 $mathbf{K}$ 的求解过程，该过程依赖于代数黎卡提方程（ARE）的求解。LQR的设计强调了在满足动态性能的同时，最小化控制能量的消耗。 第九章 频域中的现代控制——回路整形与根轨迹的扩展 本章致力于将现代控制设计与经典频域分析方法相结合。介绍了在状态空间框架下进行回路整形（Loop Shaping）的思想，这使得工程师可以在不完全依赖状态反馈的情况下，利用频域工具来调整系统的鲁棒裕度。通过输入输出线性化和反馈的联合应用，对系统进行解耦和性能提升。 第十章 鲁棒性分析与H-无穷控制导论 现代工程系统对模型不确定性和外部扰动具有很强的敏感性。本章引入了鲁棒控制的基本概念，特别是对模型不确定性的量化描述。详细介绍了 $mathrm{H}_{infty}$ 控制理论的入门知识，着重于其在最小化外部扰动对系统性能影响方面的优势。本章通过描述系统在加权范数下的性能指标，展示了 $mathrm{H}_{infty}$ 控制器如何在保证稳定性的前提下，优化系统的鲁棒性。 附录 附录部分包含矩阵代数基础、拉普拉斯变换与Z变换的详细对偶表，以及用于数值计算的MATLAB/Simulink基础指令集，以辅助读者进行理论学习和工程仿真实践。 目标读者 本书适合高等院校自动化、电子信息工程、机械电子工程、航空航天工程等专业的本科生高年级、研究生，以及从事工业过程控制、机器人、航空航天等领域的研究人员和工程技术人员。要求读者具备一定的线性代数和微积分基础。
作者简介
目录信息
第一章 信号与系统 §1.1 绪言 §1.2 信号 一、连续信号和离散信号 二、周期信号和非周期信号 三、实信号和复信号 四、能量信号和功率信号 §1.3 信号的基本运算 一、加法和乘法 二、反转和平移 三、尺度变换(横坐标展缩) §1.4 阶跃函数和冲澈函数 一、阶跃函数和冲激函数 二、冲激函数的广义函数定义 三、冲激函数的导数和积分 四、冲激函数的性质 §1.5 系统的描述 一、系统的数学模型 二、系统的框图表示 §1.6 系统的特性和分析方法 一、线性 二、时不变性 三、因果性 四、稳定性 五、LTI系统分析方法概述 习题一第二章 连续系统的时域分析 §2.1 LTI连续系统的响应 一、微分方程的经典解 二、关于0－与0＋值 三、零输入响应 四、零状态响应 五、全响应 §2.2 冲激响应和阶跃响应 一、冲激响应 二、阶跃响应 §2.3 卷积积分 一、卷积积分 二、卷积的图示 §2.4 卷积积分的性质 一、卷积的代数运算 二、函数与冲激函数的卷积 三、卷积的微分与积分 四、相关函数 习题二第三章 离散系统的时域分析 §3.1 LTI离散系统的响应 一、差分与差分方程 二、差分方程的经典解 三、零输入响应 四、零状态响应 §3.2 单位序列和单位序列响应 一、单位序列和单位阶跃序列 二、单位序列响应和阶跃响应 §3.3 卷积和 一、卷积和 二、卷积和的图示 三、卷积和的性质 §3.4 反卷积 习题三第四章 傅里叶变换和系统的频域分析 §4.1 信号分解为正交函数 一、正交函数集 二、信号分解为正交函数 §4.2 傅里叶级数 一、周期信号的分解 二、奇、偶函数的傅里叶级数 三、傅里叶级数的指数形式 §4.3 周期信号的频潜 一、周期信号的频谱 二、周期矩形脉冲的频谱 三、周期信号的功率 §4.4 非周期信号的频谱 一、傅里叶变换 二、奇异函数的傅里叶变换 §4.5 傅里叶变换的性质 一、线性 二、奇偶性 三、对称性 四、尺度变换 五、时移特性 六、频移特性 七、卷积定理 八、时域微分和积分 九、频域微分和积分 十、相关定理 §4.6 能量谱和功率谱 一、能量谱 二、功率谱 §4.7 周期信号的傅里叶变换 一、正、余弦函数的傅里叶变换 二、一般周期函数的傅里叶变换 三、傅里叶系数与傅里叶变换 §4.8 LTI系统的频域分析 一、频率响应 二、无失真传输 三、理想低通滤波器的响应 §4.9 取样定理 一、信号的取样 二、时域取样定理 三、频域取样定理 §4.10 序列的傅里叶分析 一、周期序列的离散傅里叶级数(DFS) 二、非周期序列的离散时间傅里叶变换(DTFT) §4.11 离散傅里叶变换及其性质 一、离散傅里叶变换(DFT) 二、离散傅里叶变换的性质 习题四第五章 连续系统的s域分析 §5.1 拉普拉斯变换 一、从傅里叶变换到拉普拉斯变换 二、收敛域 三、(单边)拉普拉斯变换 §5.2 拉普拉斯变换的性质 一、线性 二、尺度变换 三、时移(延时)特性 四、复频移(s域平移)特性 五、时域微分特性(定理) 六、时域积分特性(定理) 七、卷积定理 八、s域微分和积分 九、初值定理和终值定理 §5.3 拉普拉斯逆变换 一、查表法 二、部分分式展开法 §5.4 复频域分析 一、微分方程的变换解 二、系统函数 三、系统的s域框图 四、电路的s域模型 五、拉普拉斯变换与傅里叶变换 §5.5 双边拉普拉斯变换 习题五第六章 离散系统的z域分析 §6.1 z变换 一、从拉普拉斯变换到z变换 二、z变换 三、收敛域 §6.2 z变换的性质 一、线性 二、移位(移序)特性 三、z域尺度变换(序列乘αk) 四、卷积定理 五、z域微分(序列乘k) 六、z域积分(序列除k+m) 七、k域反转 八、部分和 九、初值定理和终值定理 §6.3 逆z变换 一、幂级数展开法 二、部分分式展开法 §6.4 z域分析 一、差分方程的z域解 二、系统函数 三、系统的0域框图 四、s域与z域的关系 五、借助DTFT求离散系统的频率响应 习题六第七章 系统函数 §7.1 系统函数与系统特性 一、系统函数的零点与极点 二、系统函数与时域响应 三、系统函数与频域响应 §7.2 系统的因果性与稳定性 一、系统的因果性 二、系统的稳定性 §7.3 信号流图 一、信号流图 二、梅森公式 §7.4 系统的结构 一、直接实现 二、级联和并联实现 习题七第八章 系统的状态变量分析 §8.1 状态变量与状态方程 一、状态与状态变量的概念 二、状态方程和输出方程 §8.2 连续系统状态方程的建立 一、由电路图直接建立状态方程 二、由输入一输出方程建立状态方程 §8.3 离散系统状态方程的建立与模拟 一、由输入一输出方程建立状态方程 二、由状态方程进行系统模拟 §8.4 连续系统状态方程的求解 一、用拉普拉斯变换法求解状态方程 二、系统函数矩阵H(s)与系统稳定性的判断 三、用时域法求解状态方程 §8.5 离散系统状态方程的求解 一、用时域法求解离散系统的状态方程 二、用z变换求解离散系统的状态方程 三、系统函数矩阵H(z)与系统稳定性的判断 §8.6 系统的可控制性和可观测性 一、状态矢量的线性变换 二、系统的可控制性和可观测性 习题八附录一 卷积积分表附录二 卷积和表附录三 常用周期信号的傅里叶系数表附录四 常用信号的傅里叶变换表附录五 拉普拉斯逆变换表附录六 序列的z变换表习题答案索引(汉语拼音顺序)参考文献
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读后感
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经典
评分吳怡老師教的課~
评分讲的还可以，比大连海事大学自己出版的好多了。
评分一些地方讲得不够清楚，可能是自己的问题。 对数学背景（泛函）有一定的要求，可以加深理解。
评分经典
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