具体描述
本书是一本面向自动化及电气自动化专业的电力电子技术教材。全书分为1O章，深入浅出地介绍了常用电力电子器件的结构、原理、特性及驱动与保护方法；论述了各种樊型电力电子电路的工作原理、波形分析、参数计算及应用情况；同时还就电力公害及其抑制问题进行了探讨。本书依据应用型人才培养目标，遵循“面向就业，突出应用”的原则，力求做到学科体系完整、理论联系实际、夯实基础知识、突出时代气息。
本书可作为电气工程及自动化专业本科教材，也可以作为电气工程领域及工业自动化领域研究生及广大科技人员和工程技术人员的参考书。
现代信号处理与系统分析：理论、算法与应用 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代信号处理与系统分析的知识框架，涵盖从基础理论到前沿算法及实际应用的各个层面。 本书特别侧重于数学严谨性与工程实践的结合，力求使学习者不仅理解各个概念的物理意义，更能掌握其实际的建模、分析与设计能力。 第一部分：信号与系统的基础理论 本部分奠定了整个信号处理领域所需的数学和概念基础。 第一章：信号的表示与描述 本章从物理信号的本质出发，探讨了连续时间信号和离散时间信号的数学模型。内容包括： 信号的分类与特性： 周期性、能量信号与功率信号的判据，偶对称与奇对称信号。 信号的变换操作： 线性、时不变性（LTI）是分析的核心，详细阐述了时域内的翻转、伸缩、移位操作对信号特性的影响。 复指数信号与正弦信号： 作为系统分析的基本单元，探讨了其在复平面上的性质及其在调制解调中的基础作用。 第二章：线性时不变（LTI）系统分析 LTI系统是信号处理的基石。本章深入研究了LTI系统的核心特性和分析工具。 卷积和： 详细推导了连续时间系统的微分方程表示和离散时间系统的差分方程表示，重点阐述了系统的冲激响应（Impulse Response）作为系统“指纹”的重要性。 卷积积分与卷积和： 提供了求解系统输出的严谨数学方法，并结合实例分析了因果性、稳定性（BIBO稳定）的判据。 系统的时域分析： 探讨了系统的暂态响应和稳态响应，分析了单位阶跃响应在理解系统行为中的作用。 第三章：频域分析——傅里叶变换 傅里叶分析是连接时域和频域的桥梁，是理解频谱特性的关键。 傅里叶级数（FS）与傅里叶变换（FT）： 阐述了周期信号的频谱分解和非周期信号的频谱表示。对于FT，重点讨论了其存在的条件、线性性质、时移性质、调制性质等重要的运算性质。 傅里叶变换对的性质与常用信号： 列举了矩形脉冲、冲激函数、高斯函数等常见信号的FT对，并分析了它们在频域上的展宽效应（不确定性原理的初步体现）。 帕塞瓦尔定理： 证明了能量在时域和频域是守恒的，这对于功率谱密度分析至关重要。 第四章：系统的频率响应与特性 本章利用傅里叶变换分析LTI系统的频率特性。 频率响应函数 $H(jomega)$ 或 $H(e^{jomega})$： 讨论了频率响应如何描述系统对不同频率分量的增益和相移。 理想滤波器与实际滤波器： 介绍了理想低通、高通、带通和带阻滤波器的频率特性，并分析了理想滤波器在时域上的非因果性问题。 双边和单边频谱： 区分了物理信号的共轭对称性与频谱表示。 第五章：采样理论与Z变换 针对离散系统和模/数（A/D）转换，本部分引入了Z变换及其在离散时间信号处理中的核心地位。 连续时间信号的采样（香农-奈奎斯特采样定理）： 详细推导了采样过程，阐述了欠采样导致的混叠现象及其对信号重建的影响。 Z变换及其反变换： 引入Z变换作为傅里叶变换在离散系统中的推广，定义了收敛域（ROC）的概念，并阐述了ROC对系统稳定性和因果性的决定作用。 离散时间LTI系统的分析： 利用Z变换分析差分方程，求解系统的频率响应 $H(e^{jomega})$。 第二部分：变换域分析与系统设计 本部分侧重于更强大的分析工具——拉普拉斯变换和离散傅里叶变换（DFT），并引入实际的系统设计方法。 第六章：拉普拉斯变换及其应用 拉普拉斯变换是分析连续时间系统的强大工具，特别适用于稳定性分析和瞬态响应求解。 单边与双边拉普拉斯变换： 区分了它们在处理初始条件时的应用。 s域分析： 系统的传递函数 $H(s)$ 及其在s平面上的极点-零点分布，用于判断系统的稳定性、暂态响应速度和振荡特性。 系统的框图表示与信号流图： 使用梅森增益公式分析复杂反馈系统的等效传递函数。 第七章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是将连续信号处理转化为计算机可操作的基础。 DFT的定义与性质： 讨论了DFT与周期延拓的关系，以及圆周卷积的概念。 FFT算法原理： 详细介绍蝶形运算和按时/按频抽取的FFT算法结构（如Cooley-Tukey算法），强调了其计算效率的巨大提升（从$O(N^2)$到$O(Nlog N)$）。 FFT的应用： 频谱分析、快速卷积、相关性计算。 第八章：数字滤波器设计 数字滤波器是信号处理中最核心的应用之一。本章系统地介绍了IIR和FIR滤波器的设计方法。 IIR 滤波器设计： 采用模仿法（如双线性变换法），将连续时间滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的s域设计映射到离散时间的z域，讨论了IIR滤波器的非线性相位问题。 FIR 滤波器设计： 重点介绍窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）的设计流程，分析了窗函数对过渡带宽度和旁瓣衰减的影响。 线性相位与群延迟： 阐述了FIR滤波器易于实现线性相位的优势及其在数据传输中的重要性。 第三部分：随机信号处理与现代应用 本部分将处理的信号从确定性扩展到随机性，并探讨了高级应用领域。 第九章：随机过程基础 随机信号是自然界和工程领域中最普遍存在的信号形态。 随机变量与随机过程的定义： 均值、方差、概率密度函数（PDF）、联合概率分布。 平稳性与遍历性： 宽平稳随机过程（WSS）的定义及其在统计分析中的重要性。 自相关函数与功率谱密度（PSD）： 阐述了维纳-辛钦定理，即随机过程的自相关函数与其功率谱密度互为傅里叶变换对。 第十章：随机过程在LTI系统中的分析 分析随机输入信号通过LTI系统后的输出统计特性。 输出过程的自相关函数： 利用系统的冲激响应和输入信号的PSD计算输出信号的PSD。 白噪声与带限白噪声： 讨论了理想白噪声通过任意滤波器后的特性。 第十一章：最优滤波与参数估计 本章介绍处理噪声和进行数据估计的经典最优算法。 维纳滤波器： 详细推导了用于最小化均方误差（MMSE）的维纳滤波器的结构，包括时域和频域的求解方法。 卡尔曼滤波（扩展介绍）： 简要介绍了卡尔曼滤波作为一种递归、最优线性无偏估计器，在状态空间模型中的应用，尤其在导航和跟踪系统中的地位。 第十二章：现代应用与前沿展望 多速率信号处理： 介绍抽取（Decimation）和插值（Interpolation）技术，以及单相滤波器组在子带编码中的应用。 小波变换（Wavelet Transform）基础： 对傅里叶分析在非平稳信号处理上的局限性进行讨论，引入小波变换在时频局部化分析中的优势。 数字滤波器结构： 讨论直接型、并联型、级联型等不同结构对计算复杂度和量化噪声的影响。 本书的编写风格严谨，每章均配有详尽的数学推导和贴近工程实际的案例分析，旨在培养读者扎实的理论基础和解决复杂信号处理问题的能力。通过对离散与连续系统的统一分析，读者将能自如地应对从传统通信到现代传感与控制系统中的挑战。
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