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出版者:第2版 (1995年5月2日)

作者:杨兴瑶

出品人:

页数:427

译者:

出版时间:1995-5

价格:32.30元

装帧:平装

isbn号码:9787801255723

丛书系列:

图书标签:

• 电动机调速
• 调速原理
• 电力电子
• 驱动系统
• 电机控制
• 变频器
• 伺服系统
• 自动化
• 工业控制
• 电气工程

《数字信号处理与应用》图书简介 一、本书概述 《数字信号处理与应用》是一本深入探讨现代信号处理理论、算法及其在工程实践中应用的专业著作。本书旨在为电子工程、通信工程、自动控制、计算机科学以及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一套全面、系统且实用的知识体系。我们聚焦于如何将连续时间信号转换为离散时间信号，并利用先进的数字技术对这些信号进行高效、精确的处理。 本书的结构设计遵循从基础理论到前沿应用的逻辑顺序，确保读者能够扎实地掌握核心概念，并具备解决复杂工程问题的能力。内容涵盖了数字信号处理的基石——离散时间系统分析，到实现高性能滤波器的设计方法，再到快速傅里叶变换（FFT）等核心算法的深入剖析。 二、核心内容模块详解 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分奠定了整个数字信号处理（DSP）领域的技术基石。我们首先从连续时间信号的采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）出发，详细阐述了模/数（A/D）和数/模（D/A）转换过程中的关键问题，如混叠（Aliasing）和抗混叠滤波器的设计。 随后，本书深入讲解了离散时间信号的表示方法，包括序列、Z 变换及其收敛域（ROC）的判定。Z 变换作为分析离散线性时不变（LTI）系统的核心数学工具，得到了详尽的阐述，包括其性质、对卷积的简化作用以及如何利用它来求解差分方程。 在系统分析方面，本书系统地介绍了离散 LTI 系统的基本特性——线性、时不变性、因果性和稳定性。通过脉冲响应和系统的传递函数（Transfer Function），我们展示了如何从时域和频域两个维度全面刻画一个数字系统的行为，并重点分析了系统的频率响应，这是理解滤波器性能的关键。 第二部分：数字滤波器设计与实现 滤波器是数字信号处理的“心脏”。本书将滤波器的设计分为两大主流方向：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器，并对其进行了深入的比较和技术剖析。 1. FIR 滤波器设计： 我们详细介绍了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计原理与应用，并着重讲解了频率采样法和最优等波纹（Parks-McClellan）算法。对于FIR 滤波器，其固有的线性相位特性在语音、图像处理等对信号波形保持要求严格的领域至关重要，本书对此进行了重点论述。 2. IIR 滤波器设计： IIR 滤波器以其低阶、高陡度的特性在频谱选择性应用中占有优势。本书系统地介绍了双线性变换法（Bilinear Transformation），这是将连续时间滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）转换为相应数字 IIR 滤波器的标准方法。我们详细分析了双线性变换带来的频率压缩效应及其补偿方法。 3. 滤波器实现： 理论设计完成后，本书转向实际的数字实现。我们探讨了直接形式、并联形式和级联形式的结构实现，并分析了这些结构在量化误差和运算复杂度上的权衡。尤其重要的是，我们讨论了定点运算下的溢出与截断误差，为嵌入式系统中的实现提供了宝贵的实践指导。 第三部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速算法 傅里叶分析是理解信号频谱结构的基础。本书将 DFT 作为连接时域与频域的桥梁。 1. DFT 及其性质： 我们深入分析了 DFT 的定义、周期性、共轭对称性以及对线性卷积的实现作用。我们强调了 DFT 在频谱分析中的重要性，并讨论了周期延拓对频谱分析结果的影响。 2. 快速傅里叶变换（FFT）： 傅里叶变换的计算复杂度是其工程应用的主要瓶颈。本书详细介绍了最常用的 FFT 算法——蝶形运算（Butterfly Operation）的原理，特别是基-2 程序的运算流程（如按时间抽取和按频率抽取算法）。此外，本书还简要介绍了混合基 FFT 和非整数抽样的 DFT 计算方法。 3. FFT 的应用： 我们探讨了如何利用 FFT 实现快速卷积（Overlap-Add 和 Overlap-Save 方法），以及在频谱分析中如何通过适当的窗函数处理来抑制泄露效应（Spectral Leakage）。 第四部分：自适应滤波与高级主题 为跟上现代信号处理的步伐，本书加入了自适应滤波这一前沿主题。 1. 随机信号处理基础： 本章回顾了随机过程的基本概念，如平稳性、宽平稳性、自相关函数和功率谱密度（PSD）。这是设计自适应滤波器的理论基础。 2. 自适应滤波算法： 我们重点讲解了最小均方误差（LMS）算法的迭代过程、收敛性能分析以及步长参数的选择。此外，广义的最小二乘（RLS）算法也被介绍，并对比了其与 LMS 算法的收敛速度和计算复杂度差异。 3. 应用实例： 最后，本书将自适应滤波器的应用场景进行详细介绍，包括噪声消除、回声消除、信道均衡等在通信和音频处理中的实际案例。 三、本书特点与目标读者 面向实践的深度融合： 本书不仅仅是理论的罗列，更注重理论与工程实践的紧密结合。每章后都配有大量的例题和旨在激发思考的习题，并提供了关键算法的伪代码实现思路。 清晰的数学推导： 所有核心公式和算法均提供清晰、完整的数学推导过程，确保读者能够理解“为什么”这样设计，而非仅仅停留在“怎么用”。 目标读者： 高等院校本科生和研究生： 尤其适合作为电子信息工程、通信工程、控制科学与工程专业的核心教材或参考书。 DSP 硬件/软件工程师： 为在 DSP 芯片、FPGA 或嵌入式系统上进行滤波器、变换算法开发的人员提供扎实的理论支撑和设计指导。 信号处理领域的研究人员： 为从事相关研究工作的人员提供系统性的理论回顾和算法参考。 通过系统学习本书内容，读者将能够从底层原理出发，熟练掌握数字信号处理的各项核心技术，从而在快速发展的现代信息技术领域中占据有利地位。

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我是一名资深的电气维护工程师，我更看重的是故障诊断和实际系统集成方面的实用性。这本书在这一点上超出了我的预期。它专门开辟了一章来讨论电机驱动系统的常见故障模式、如何利用示波器和高级诊断工具快速定位问题，这一点对我日常工作帮助极大。例如，它对轴承早期磨损引起的振动信号特征分析，以及如何通过电流频谱变化来预判绕组绝缘退化，这些都是教科书上鲜少提及的“经验知识”，但却是工程师的“救命稻草”。此外，书中关于不同等级电机保护（过流、过压、欠压、堵转）的协调配合以及EMC/EMI设计原则的介绍，都体现了作者深厚的工程背景。阅读这本书，就像是身边有一位经验丰富的老前辈在手把手地指导你，帮你避开那些在实际项目中耗费大量时间摸索才能发现的“坑”。

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说实话，我拿到这本书的时候，是冲着它关于现代变频器控制算法的最新进展来的。市面上很多老旧的书籍在这方面已经严重滞后了，而这本书的更新速度确实让我惊喜。它没有停留于传统的V/f控制，而是花了大量的篇幅去深入剖析了矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）的数学模型及其在DSP/FPGA实现中的难点和优化方法。作者在阐述磁场定向控制时，不仅仅是展示了坐标变换的公式，更重要的是探讨了如何应对实际工程中遇到的饱和效应、参数辨识误差等问题，并给出了非常实用的补偿策略。我特别喜欢其中一个章节，对比了不同脉冲宽度调制（PWM）技术对电机谐波电流的影响，这对于追求高精度和低噪声控制的应用场合至关重要。这本书的价值在于，它成功地架起了理论研究与工业应用之间的鸿沟，让人感觉自己不仅仅是在学习知识，更像是在参与一个高端的技术研讨会。

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这本书的排版和图示质量达到了一个令人赞叹的水准。现在的技术书籍，很多为了追求速度，插图模糊不清，文字也显得拥挤不堪。但《电动机调速的原理及系统》在视觉呈现上是下了大功夫的。所有的系统框图都清晰明了，关键的波形图标注详细，即便是涉及到复杂的磁场分布和转矩脉动分析的示意图，也能让人一目了然。更让我感到贴心的是，许多数学推导的步骤都做了适当的简化和注释，避免了那种“读者应该自己能推出来”的傲慢感。对于我这种需要经常在不同设备间切换参考资料的读者来说，这种良好的可读性极大地提高了学习效率。它不仅仅是一本工具书，更是一本让人愿意长期保留在案头、随时翻阅的参考手册，设计者对细节的关注度令人印象深刻。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深沉的蓝色调配上简洁的字体，一下子就抓住了我的眼球。我原本以为这会是一本枯燥的理论教材，毕竟“原理”和“系统”这两个词听起来就让人有点望而生畏。然而，翻开目录才发现，它显然不是那种只会堆砌复杂公式的传统教科书。从第一章开始，作者就用非常生动的语言阐述了电磁感应这些基础概念，即便是像我这种对电机理论接触不多的读者，也能迅速理解其核心思想。特别是关于交流异步电机启动特性那部分的讲解，图文并茂，通过多个实际应用场景的对比分析，让我对不同调速方式的优劣有了直观的认识。我尤其欣赏其中对于不同控制策略的逻辑推导过程，那种层层递进、逻辑严密的叙述方式，让人在阅读时忍不住想要一直往下翻，生怕错过任何一个关键的细节。这本书的深度和广度兼顾得非常好，既有扎实的理论基础，又不失工程实践的指导意义，真是一本难得的佳作。

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从更宏观的视角来看，这本书对未来调速技术趋势的把握是相当独到的。它没有仅仅局限于当下主流的永磁同步电机（PMSM）和异步电机（IM）的应用，而是对新兴的开关磁阻电机（SRM）和反应式同步电机（SynRM）的调速控制挑战也进行了探讨。作者对于如何结合物联网（IoT）和边缘计算技术来构建更智能、更具自适应能力的电机驱动系统的展望，让我深思。书中提到的一些预测性维护和基于大数据的性能优化思路，虽然目前还停留在理论和初步实验阶段，但无疑为行业指明了方向。这本书的视野之开阔，让我意识到，调速技术的发展绝非孤立的学科，而是与信息技术、材料科学紧密交织的系统工程。读完后，我的感觉是，不仅解决了手头的问题，更拓展了对整个行业未来走向的认知框架。

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