小波分析与应用实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西安交通大学出版社

作者:程正兴

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2006-9

价格:27.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560522913

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 科学
• Wavelet
• 小波分析
• 信号处理
• 图像处理
• 数据分析
• 数学
• 工程
• 时频分析
• 滤波
• 压缩
• 应用实例

《现代控制理论基础与工程实践》 内容概要 本书旨在为读者系统地介绍现代控制理论的核心概念、数学基础及其在工程领域的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从经典控制理论向现代控制理论过渡的关键知识点，并深入探讨了现代控制理论体系中的主要分支，强调理论与实际工程问题的紧密结合。 第一部分：控制系统基础与状态空间描述 本部分首先回顾了经典的反馈控制系统概念，如传递函数模型、时域分析中的瞬态响应和稳态误差。在此基础上，本书引入了现代控制理论的基石——状态空间表示法。详细阐述了线性定常（LTI）系统的状态方程的建立过程，包括从物理模型（如电路、机械系统）到标准状态空间形式的转换。重点讨论了状态向量、状态变量的选择对模型结构的影响，以及如何通过拉普拉斯变换将频域的传递函数转化为时域的状态空间模型。 接下来，对系统的基本性质进行深入分析。可控性与可观测性是现代控制理论的两个核心判据。本书提供了严格的数学定义、判别准则（如基于秩的判据），并通过大量的实例说明了系统是否可以被完全控制和完全观测的物理意义。例如，在航天器姿态控制中，如果系统不可控，意味着某些执行器无法影响到所有运动模式；如果不可观测，则无法通过传感器完全确定系统的内部状态。同时，介绍了如何利用可观测性变换简化系统模型。 第二部分：状态空间分析与反馈设计 本部分的核心在于如何利用状态反馈和状态观测器来实现对系统的期望性能。 状态反馈设计是实现高性能控制的关键技术。本书详尽介绍了极点配置（Pole Placement）技术，即通过选择合适的状态反馈增益矩阵 $mathbf{K}$，使得闭环系统的特征值（极点）位于复平面的期望位置，从而保证系统的稳定性、速度和阻尼特性。详细推导了Ackermann公式，并讨论了在存在输入饱和等非理想情况下的实际应用考量。 为了处理状态变量无法直接测量的限制，本部分引入了状态观测器的设计。详细分析了 Luenberger 观测器的工作原理，包括其误差动态方程的推导，并阐述了观测器极点的选择应独立于控制器极点，但需保证观测器自身的收敛速度和稳定性。对于高阶系统，本书介绍了如何利用状态观测器与状态反馈相结合，形成完整的状态反馈控制律（即分离原理）。 此外，本部分还涵盖了最优控制的初步概念，重点介绍 LQR（Linear Quadratic Regulator，线性二次型调节器）的设计。LQR 提供了一种基于性能指标函数（二次型成本函数）来系统地确定状态反馈增益的方法，平衡了控制性能（快速响应）与控制努力（输入能量）之间的矛盾。详细推导了代数黎卡提方程（ARE）及其求解方法，并讨论了在实际工程中如何选择权重矩阵 $Q$ 和 $R$。 第三部分：先进控制技术与非线性系统初步 本部分拓展了现代控制理论在更复杂系统中的应用。 现代滤波技术是状态估计的有力工具。本书重点讲解了 卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的原理，这是一个最优线性无偏估计器，适用于存在高斯白噪声的系统。详细阐述了离散时间卡尔曼滤波的预测步和更新步，并用实例展示了其在信号平滑和状态估计中的卓越性能，尤其是在导航、定位和传感器融合领域的应用。 针对具有不确定性的系统，本书引入了鲁棒控制的初步概念。讨论了系统摄动和参数不确定性对系统性能的影响，并简要介绍了 $mathbf{H}_{infty}$ 控制的基本思想——通过设计控制器来最小化外部扰动对输出的影响。 最后，对非线性控制领域进行了概览。阐述了线性化方法的局限性，并介绍了处理非线性系统的基本工具，如雅可比线性化和反步法（Backstepping）的基础思想。通过分析简单的非线性系统案例，展示了如何利用这些工具在工作点附近设计控制器，并指出进入非线性领域的挑战。 适用对象 本书适合于控制工程、电子信息工程、机械工程、航空航天工程等专业的高年级本科生和研究生作为教材或参考书。同时，对于希望深入了解现代控制系统设计原理并将其应用于实际工业控制项目的工程师而言，也是一本极具价值的参考手册。本书假定读者具备扎实的线性代数、微分方程和复变函数基础知识。 本书特色 强调数学严谨性与工程实用性的结合： 每项理论推导后都紧密关联具体的工程问题和设计流程。 丰富的案例分析： 书中穿插了大量关于电液伺服系统、刚体动力学、电力系统等实际工程案例的建模与控制设计。 清晰的逻辑结构： 内容组织遵循从建模、分析到设计的递进路径，便于读者系统掌握知识体系。

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这本书就像一本通往高维度的地图，虽然我还没完全掌握它所指引的每一步，但仅仅是翻阅，就能感受到一种全新的理解世界的视角正在缓缓展开。作者的叙述方式，尤其是在介绍一些核心概念时，像是在一点点剥洋葱，层层递进，初读时可能会觉得有些晦涩，但随着耐心的深入，那些看似复杂的数学公式和理论，逐渐显露出其背后的逻辑之美。书中丰富的图示和例子，是帮助我这个初学者跨越理论鸿沟的关键。我尤其喜欢那些将抽象概念具体化的案例，比如它如何应用于图像压缩，又或者在信号去噪方面有着怎样的神奇效果。这让我能将书本上的知识与现实世界联系起来，不再是枯燥的理论堆砌，而是触手可及的强大工具。我特别注意到，书中对于不同小波基的性质和选择依据进行了详细的阐述，这对我理解为何在特定场景下选择某种小波分析方法至关重要，避免了盲目套用公式的陷阱。虽然我还在消化吸收中，但这本书已经在我心中种下了一颗探索的种子，让我跃跃欲试地想要将这些理论运用到我自己的学习和实践中去。

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我一直觉得，真正理解一个复杂的数学工具，需要深入其“应用场景”，而这本书恰恰在这方面做得非常出色。它不仅仅是理论的堆砌，更像是在为你展示小波分析如何在实际问题中大显身手。书中关于小波分析在医学信号处理方面的应用，让我大开眼界。例如，如何利用小波变换来分析心电图（ECG）和脑电图（EEG）信号，检测其中的异常模式，为疾病诊断提供辅助。书中对这些应用的描述，详尽而具体，从信号的预处理，到小波变换的参数选择，再到最终的分析结果解读，都进行了细致的阐述。我尤其欣赏书中关于如何从复杂的生物信号中提取有价值信息的部分，这让我看到了小波分析在科学研究和临床实践中的巨大潜力。虽然我目前对医学信号处理了解不多，但这本书通过生动的案例，让我体会到了小波分析的强大之处，并激发了我进一步学习和探索的兴趣。

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这本书的叙述方式，就像是为你打开了一扇通往信号处理新世界的大门，而这本书里的公式和理论，就是开启这扇门的钥匙。我尤其喜欢书中关于小波变换在图像处理方面的应用描述，它让我明白了为什么小波变换能够有效地进行图像压缩和去噪。书中详细解释了多分辨率分析的原理，以及如何利用小波变换将图像分解成不同尺度和方向的子带，从而实现对图像信息的精细化处理。我特别注意到，书中对不同小波基在图像压缩和去噪效果上的对比分析，这让我能够更深入地理解各种小波基的优劣势，并根据实际需求进行选择。虽然我不是数学专业出身，但书中对理论的讲解循序渐进，并且配合了大量的图示和算例，使得原本抽象的数学概念变得更加直观易懂。我能够感受到作者在组织内容上的匠心独运，力求让读者在理解理论的同时，也能看到实际应用的效果。

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这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的向导，带领我穿越小波分析这个充满魅力的领域。它在介绍理论的同时，非常注重理论与实践的结合，提供了大量真实的案例研究，让我深刻理解小波分析在不同学科中的强大生命力。我特别着迷于书中关于小波神经网络的章节，它巧妙地将小波分析的局部化特性与神经网络的学习能力相结合，形成了一种强大的数据处理和模式识别工具。书中对如何构建和训练小波神经网络的步骤进行了详细的描述，包括输入层的设计、隐藏层的构建以及输出层的处理，都提供了清晰的指导。更重要的是，它还展示了小波神经网络在图像识别、时间序列预测等方面的成功应用，这些案例让我对未来的研究方向有了更明确的思路。虽然我目前还没有机会将这些知识完全应用到我的项目开发中，但这本书所提供的理论框架和实践指导，无疑为我打下了坚实的基础，让我对运用小波分析解决实际问题充满了信心。

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我一直对那些能够“看见”隐藏在数据深处规律的技术充满好奇，而这本书无疑满足了我的这种探索欲望。它的内容，特别是关于小波分析在时频分析领域的应用，让我对信号的理解达到了一个新的高度。过去，我可能习惯于用傅里叶变换来分析信号的频率成分，但这本书让我明白，在处理非平稳信号时，傅里叶变换的局限性。小波分析在时间和频率上都提供了局部化的信息，这使得我们能够更精确地捕捉信号的瞬时变化和局部特征。书中关于连续小波变换和离散小波变换的讲解，以及它们之间的联系和区别，都写得非常清晰。我特别欣赏作者在阐述离散小波变换时，对分解和重构过程的详细解释，以及引入的各种滤波器组（例如Haar小波、Daubechies小波等）的特性对比，这让我能够根据具体的应用场景来选择最合适的小波。虽然书中的一些数学推导需要反复琢磨，但作者的讲解风格非常严谨，逻辑性极强，一步一步地引导读者理解其精髓。读完这部分内容，我仿佛拥有了一双“火眼金睛”，能够洞察信号中那些转瞬即逝的细节。

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