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出版者:人民邮电出版社

作者:富兰克林

出品人:

页数:609

译者:

出版时间:2007-7

价格:69.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115158536

丛书系列:图灵原版电子与电气工程系列

图书标签:

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好的，这是一份关于《现代信号处理基础与应用》的图书简介： --- 《现代信号处理基础与应用》 图书概述 《现代信号处理基础与应用》是一本系统、深入探讨信号处理理论、算法及其工程实践的专业著作。本书旨在为电子工程、通信工程、计算机科学、自动控制等领域的学生、研究人员和工程师提供坚实的理论基础和前沿的应用视角。全书内容覆盖了从经典信号处理到现代自适应滤波、小波分析、盲源分离等多个核心领域，强调理论的严谨性与实际应用的可行性相结合。 本书的结构设计兼顾了理论的深度和实践的广度。我们首先从离散时间信号与系统这一信号处理的基石出发，逐步引入傅里叶分析、Z变换等核心数学工具，随后过渡到现代数字信号处理（DSP）的关键技术，如快速傅里叶变换（FFT）、滤波器设计等。在此基础上，本书深入探讨了现代信号处理中特有的挑战性问题，例如随机信号处理、参数估计、谱分析等。 本书的突出特点在于对新兴和关键技术的深入介绍。例如，我们花费了大量篇幅介绍小波分析在非平稳信号处理中的优势，以及现代盲源分离技术在实际通信和声学场景中的应用。此外，本书特别注重工程实现和仿真验证，每一章节都配有丰富的实例和习题，鼓励读者利用MATLAB等工具进行动手实践，真正理解理论如何转化为有效的工程解决方案。 主要内容结构 第一部分：信号与系统基础 第1章 信号与系统的基本概念 本章首先界定了连续时间和离散时间信号的定义、分类（如能量信号、功率信号），并介绍了基本的时间域操作，如卷积和相关。随后，引入了线性时不变（LTI）系统的概念，探讨了系统的因果性、稳定性等基本性质。详细阐述了冲激响应的概念及其在描述LTI系统中的核心地位。 第2章 连续时间信号的变换分析 本章聚焦于描述连续时间信号及其系统的频域特性。详细介绍了傅里叶级数和傅里叶变换（FT）的数学原理、性质及其在频谱分析中的应用。重点讨论了如何利用傅里叶变换处理系统的频率响应、带宽限制等问题。 第3章 离散时间信号与系统 这是深入数字信号处理的基础。本章引入了采样定理（Nyquist-Shannon 采样定理），详细讨论了信号的离散化过程及其可能导致的混叠现象。Z变换作为离散时间系统的核心分析工具，被详尽介绍，包括单边Z变换、收敛域（ROC）的概念、以及利用Z变换进行系统分析和求解差分方程的方法。 第4章 离散傅里叶变换与快速算法 本章是连接理论与实际计算的关键。详细阐述了离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质以及其在周期序列频谱分析中的作用。在此基础上，本书深入剖析了快速傅里叶变换（FFT）的原理（如蝶形运算和序列分解），阐明了FFT相比于直接DFT在计算效率上的巨大优势，并探讨了FFT在周期延拓和非周期信号处理中的注意事项。 第二部分：数字滤波器设计与实现 第5章 滤波器基础理论 本章概述了滤波器在信号处理中的作用，区分了理想滤波器与实际滤波器的差异。深入探讨了滤波器的性能指标，如通带、阻带、过渡带宽度、通带内最大纹波和阻带最小衰减。介绍了IIR和FIR滤波器的基本结构和特点的对比分析。 第6章 FIR 滤波器设计 本章专注于有限冲激响应（FIR）滤波器的设计方法。详细介绍了窗函数法，包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等，并分析了不同窗函数对滤波器频率响应的影响。此外，还系统讲解了频率采样法和等波纹（Parks-McClellan）算法，特别强调了等波纹优化在实现最佳幅度响应上的优势。 第7章 IIR 滤波器设计 本章讲解无限冲激响应（IIR）滤波器的设计，其特点是能以较低阶数达到陡峭的过渡带要求。重点介绍了双线性变换法（Bilinear Transformation）如何将连续时间模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫滤波器）精确映射到离散时间系统，并讨论了频率预畸变（Pre-warping）的处理。 第三部分：随机信号处理与参数估计 第8章 随机信号基础 本章将信号处理从确定性系统扩展到随机系统。定义了随机过程的基本概念，如均值函数、自相关函数和互相关函数。详细分析了平稳随机过程（宽平稳、严平稳）的特性，以及功率谱密度（PSD）的概念，解释了Wiener-Khinchin定理在频域分析中的重要性。 第9章 线性最优滤波与维纳滤波 本章探讨了在存在噪声干扰的情况下，如何设计最优线性滤波器以最小化均方误差（MMSE）。系统推导了维纳滤波器的数学表达式，并分别讨论了平稳和非平稳输入信号的实现方式。 第10章 谱估计方法 本章专注于如何从有限长度的随机数据中估计信号的功率谱密度。首先介绍了经典谱估计方法，如周期图法及其局限性。随后，深入讲解了现代谱估计技术，包括非参数方法（如Welch平均法）和参数方法（如AR、MA、ARMA模型），以及如何利用这些模型进行高分辨率谱分析。 第四部分：现代与前沿技术 第11章 自适应滤波原理 自适应滤波是现代信号处理的核心。本章详细介绍了自适应滤波器的工作原理，包括误差信号的定义、性能函数的建立。重点阐述了最小均方（LMS）算法的迭代过程、收敛性分析以及步长参数的选择对性能的影响。还引入了更快速收敛的自适应算法，如归一化LMS（NLMS）和递归最小二乘（RLS）。 第12章 小波分析基础 针对传统傅里叶变换在非平稳信号分析中的不足，本章引入了小波分析。详细解释了连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的原理，包括尺度函数和母小波的选择。重点讲解了多分辨率分析（MRA）和滤波器组结构，展示了小波在去噪、特征提取中的应用。 第13章 盲源分离技术 本章探讨在混合信号源未知的情况下，如何分离出原始独立信号（如鸡尾酒会问题）。详细介绍了独立成分分析（ICA）的基本数学模型，并重点讨论了基于非高斯性最大化的算法，如FastICA算法的实现步骤和收敛性分析。 适用对象 高等院校电子、信息、通信、控制、声学、生物医学工程等专业的本科高年级学生及研究生。 从事嵌入式系统、通信系统、雷达、声学处理、图像处理等领域的研发工程师。 对信号处理理论有浓厚兴趣，希望系统学习现代信号处理技术的自学者。 本书特色 1. 理论与实践并重： 理论推导严谨，并辅以大量实际工程案例，将DSP算法与MATLAB/Python仿真紧密结合。 2. 内容覆盖全面： 涵盖了从经典傅里叶分析到前沿小波、自适应滤波和盲源分离的完整体系。 3. 数学工具清晰： 对Z变换、FFT、随机过程等关键数学工具的引入和应用进行了细致的讲解，便于读者掌握。 4. 工程导向强： 强调滤波器设计中的实际约束和随机信号处理中的参数估计问题，提升读者的工程解决能力。 ---

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说实话，我拿到《自动控制原理与设计》这本书的时候，并没有抱太高的期望，毕竟市面上的相关书籍太多了，很多都内容重复，质量参差不齐。但是，这本书真的让我眼前一亮，它的结构非常合理，从最基础的概念讲起，然后逐步深入到复杂的理论和设计方法，逻辑性很强。我特别喜欢它在介绍根轨迹法时，不仅仅给出了绘制根轨迹的步骤，还详细分析了根轨迹形状与系统稳定性的关系，以及如何通过改变系统参数来影响极点的位置，从而达到预期的系统性能。这对于理解系统的动态行为非常有帮助。我曾经尝试过手动设计一个控制系统，但总是难以达到预期的效果，后来参考了这本书中关于如何使用根轨迹图来分析系统性能的章节，我才真正理解了其中的奥秘，并且能够有针对性地调整参数。书中还提供了大量的图表和仿真结果，这些都极大地帮助我理解抽象的数学概念。例如，在介绍频率响应法时，书中对波特图、尼奎斯特图的绘制和解读都做了非常详细的说明，并且结合实际例子，让我能够清晰地看到不同频率下系统的增益和相位特性。这对于我理解系统的带宽、穿越频率等关键指标非常有帮助。这本书的语言也比较通俗易懂，即使是初学者，也能在相对较短的时间内掌握核心内容，而且对于有一定基础的读者，也能从中获得新的启发。

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我本来是带着一种“学习一下老本行”的心态来翻阅这本《自动控制原理与设计》的，毕竟我在这个领域也摸爬滚打多年了，自认为对基本原理了如指掌。然而，这本书带给我的惊喜远超预期，它让我重新审视了许多习以为常的概念，并且在一些细节之处，挖掘出了我之前从未注意到的深度。例如，书中关于系统辨识的部分，详细介绍了多种模型辨识的方法，并且对比了它们的优缺点，这对于构建精确的数学模型至关重要，而一个准确的模型是后续设计的基础。我尤其欣赏作者在阐述李雅普诺夫稳定性理论时，不仅仅给出了数学定义，还结合了物理意义的解释，让我对系统的稳定性有了更深刻的直观理解。我记得我之前在设计一个高精度定位系统时，就遇到了稳定性方面的问题，当时查阅了大量资料，都没有这本书中关于“如何通过调整控制器参数来提高系统的鲁棒性，使其在外部干扰下依然保持稳定”的论述来得透彻。书中给出的例子，比如如何通过改变比例、积分、微分参数来影响系统的响应曲线，以及如何避免系统出现超调和振荡，都非常有指导意义。此外，它还涉及了一些现代控制理论的内容，比如状态空间方法，这在处理多输入多输出（MIMO）系统时显得尤为重要，而这部分内容通常在其他教材中讲解得比较简略，这本书却提供了相当丰富的篇幅和详实的讲解。对于那些在复杂系统中寻找优化方案的研究者和工程师来说，这本书无疑是一笔宝贵的财富。

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拿到《自动控制原理与设计》这本书的时候，我其实是有点犹豫的，因为我对自动控制的理解还停留在比较基础的层面，担心内容会过于深奥。但是，当我开始阅读这本书的时候，我的顾虑完全打消了。书中的内容循序渐进，从最基本的概念讲起，然后逐步深入到更复杂的理论和设计方法，逻辑性非常强，很容易让人理解。我特别欣赏书中对系统建模的讲解，它不仅介绍了各种建模方法，比如物理建模、辨识建模等，还对不同方法的优缺点进行了详细的分析，这让我能够根据实际情况选择最合适的建模方法。我曾经在开发一个飞行器姿态控制系统时，就遇到了模型精度的问题，通过参考这本书中关于如何提高模型精度的建议，我成功地构建了一个更准确的数学模型，从而为后续的控制器设计奠定了坚实的基础。书中还提供了大量的仿真实验和工程案例，这些都极大地帮助我理解抽象的理论概念，并且让我能够看到这些理论是如何在实际工程中得到应用的。例如，在介绍李雅普诺夫稳定性理论时，书中通过生动的动画演示，清晰地展示了 Lyapunov 函数如何判断系统的稳定性，这比单纯的数学推导要直观得多。

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我本来对《自动控制原理与设计》这本书并没有抱太大的期望，只是抱着学习的心态随便翻翻。然而，它所展现出来的深度和广度，让我非常吃惊。书中对经典控制理论的讲解非常扎实，从时域分析到频域分析，从根轨迹法到频率响应法，每一个概念都讲解得非常透彻，而且辅以大量的图示和例子，让抽象的理论变得生动易懂。我特别喜欢书中关于PID控制器的设计和整定部分，它不仅仅是介绍了PID的基本原理，还深入分析了比例、积分、微分参数对系统性能的影响，并且给出了多种实用的整定方法，比如Ziegler-Nichols方法、试凑法等，这些方法在实际工程中非常具有指导意义。我曾经在调试一个温控系统时，就遇到了PID参数整定难题，通过参考这本书中提供的各种整定技巧，我很快就找到了最优的参数组合，大大提高了系统的控制精度和稳定性。此外，这本书还涵盖了现代控制理论的一些重要内容，比如状态空间方法、最优控制等，这对于进一步提升系统性能非常有帮助。总的来说，这本书就像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我一步步深入了解自动控制的奥秘，让我受益匪浅。

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作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，《自动控制原理与设计》这本书带给我的震撼是巨大的。它不仅仅是对经典理论的复述，更是对这些理论在现代工程实践中应用前景的深刻洞察。我尤其欣赏书中对鲁棒控制理论的讲解，它不仅仅局限于数学推导，而是深入浅出地解释了鲁棒性在实际系统中的重要性，以及如何设计能够抵御模型不确定性和外部干扰的控制器。我曾经在开发一个航空发动机的控制系统时，面临着模型不确定性带来的巨大挑战，当时查阅了大量资料，都没有这本书中关于如何利用H无穷控制等方法来设计鲁棒控制器来得系统和透彻。书中给出的各种设计技巧和案例分析，让我茅塞顿开，也为我最终成功开发出高性能的发动机控制系统提供了关键的指导。此外，这本书对现代控制理论的涉猎也非常广泛，比如自适应控制、滑模控制等，这些都是解决复杂非线性系统问题的利器，而这本书对这些内容的讲解都非常到位，深入浅出，让读者能够快速掌握其精髓。总的来说，这本书就像一位经验丰富的导师，为我指明了前进的方向，让我对自动控制这门学科有了更深层次的理解和更广阔的视野。

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这本《自动控制原理与设计》真的是让我大开眼界，我之前对自动控制的理解还停留在课本上那些枯燥的数学公式和方框图，总觉得离实际应用很遥远，直到我翻开这本书，才意识到自己错得有多离谱。它不仅仅是理论的堆砌，更像是一本通往现实世界控制系统的“说明书”。书里对于各种控制器的设计方法，比如PID控制、模糊控制、神经网络控制等等，都有非常详尽的阐述，而且不仅仅是介绍原理，更重要的是它提供了大量的实际工程案例，让我能够清晰地看到这些理论是如何被转化为解决实际问题的强大工具的。我特别喜欢它在介绍一些高级控制策略时，没有直接抛出复杂的数学模型，而是循序渐进地引导读者理解背后的逻辑，从简单的反馈机制到复杂的自适应控制，每一步都清晰明了。而且，书中对一些控制系统性能指标的分析，比如稳定性、鲁棒性、动态响应等等，都做了深入的剖析，并且给出了具体的优化方法，这对于我这种想要提升系统性能的工程师来说，简直是福音。我曾经在工作中遇到一个关于电机调速的问题，尝试了多种方法都效果不佳，后来查阅了这本书，书中关于电机控制的部分给了我很多启发，尤其是关于如何抑制振动和提高响应速度的技巧，我借鉴了书中的一些思路，最终成功解决了问题，这让我对这本书的实用性深信不疑。不仅仅是理论，书中的图示和仿真示例也做得非常出色，清晰直观，即使是初学者也能很快理解。总的来说，这本书就像一位经验丰富的导师，耐心地引导我一步步走进自动控制的奇妙世界，让我从被动接受知识，转变为主动探索和应用。

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我本来对《自动控制原理与设计》这本书没什么特别的期待，毕竟是这个领域的经典教材，理论性会比较强，我担心读起来会比较枯燥。然而，这本书的内容之丰富、讲解之透彻，让我感到非常惊喜。它不仅仅停留在理论层面，更重要的是，它在每个章节都穿插了大量的工程案例和仿真实验，让我能够直观地看到各种控制算法在实际系统中的应用效果。我印象最深刻的是关于系统辨识的部分，书中详细介绍了多种辨识方法，包括非参数辨识和参数辨识，并且给出了详细的算法步骤和优缺点分析。这对于我来说非常有用，因为在很多实际工程项目中，我们很难得到精确的系统模型，而通过系统辨识，我们可以获得一个足够好的模型来设计控制器。我曾经在调试一个工业自动化生产线时，遇到了一个未知干扰的问题，通过书中介绍的在线辨识方法，我成功地识别出了干扰的特性，并及时调整了控制器参数，最终确保了生产线的稳定运行。书中的插图和图表也非常精美，逻辑清晰，能够帮助读者更好地理解复杂的概念。例如，在介绍状态反馈控制时，书中通过一系列的图示，清晰地展示了状态反馈如何改变系统的极点位置，从而达到期望的动态性能。

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这本书《自动控制原理与设计》，可以说是我在自动化领域学习过程中遇到的一个里程碑。它不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导。我尤其欣赏书中对系统辨识和模型建立的详细讲解，这在很多实际工程中至关重要，因为我们很难获得完美的系统模型。书中介绍的各种参数辨识和非参数辨识方法，以及它们在不同场景下的应用，都让我受益匪浅。我曾经在参与一个工业机器人控制项目时，遇到了一个难以建立精确模型的问题，当时通过查阅这本书，我学会了如何运用系统辨识的方法来获取系统的模型参数，并且成功地设计了一个能够适应模型变化的控制器，大大提高了机器人的性能。书中还对各种控制器的鲁棒性进行了深入的分析，这对于我理解如何设计能够在不确定环境下稳定工作的系统非常重要。例如，书中关于H无穷控制的讲解，让我看到了如何通过数学工具来保证系统在模型误差和外部干扰下的稳定性。总而言之，这本书不仅提供了扎实的理论基础，更赋予了我解决实际工程问题的能力。

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这本书《自动控制原理与设计》简直是我这些年来看过的最实用、最有深度的自动控制书籍之一。我尤其欣赏它在讲解各种控制算法时，总是能够将理论与实践紧密结合。举个例子，当它介绍到模糊逻辑控制器时，不仅仅是抽象地描述模糊规则，而是通过一个生动的例子，比如家用空调的温度控制，来解释模糊集合、隶属度函数以及模糊推理的过程。这样的讲解方式，让原本看似高深的模糊控制变得生动有趣，并且易于理解。我曾经在开发一个机器人运动控制系统时，遇到了需要处理非线性、不确定性等问题，当时尝试了很多传统的控制方法都效果不佳，后来翻阅了这本书的模糊控制章节，我从中获得了灵感，并成功地设计了一个性能优异的模糊控制器，大大提高了机器人的平稳性和适应性。书中还对各种控制器的性能进行了深入的比较和分析，比如在面对不同类型的干扰和系统模型误差时，哪种控制器表现更好，这为我在实际应用中选择合适的控制器提供了宝贵的参考。此外，这本书还涵盖了现代控制理论的一些重要内容，比如最优控制和模型预测控制，这对于解决更复杂的工程问题非常有价值。总的来说，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本操作手册，能够帮助读者真正地将自动控制的知识应用到实际工程中，解决各种挑战。

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《自动控制原理与设计》这本书，对我来说，绝对是一次知识的“洗礼”。我原本以为自动控制只是冰冷的数学公式和抽象的框图，但这本书让我看到了它在现实世界中强大的生命力。它不仅仅是理论的罗列，更像是为我打开了一扇通往实际工程的大门。书中关于各种控制器设计的详细阐述，特别是对PID控制器的深入剖析，从理论原理到实际整定技巧，都给了我极大的启发。我曾经在项目开发中，对一个机器人的轨迹跟踪控制感到束手无策，尝试了多种方法都无法达到预期的精度。偶然的机会，我翻阅了这本书中关于PID控制器参数整定以及如何结合前馈控制来提高跟踪精度的章节，我从中学习到了很多实用的方法，并且成功地优化了我的控制系统。书中的仿真示例也非常精彩，生动形象地展示了不同参数设置下的系统响应，这比枯燥的数学公式要直观得多。此外，书中还涉及了模糊控制、神经网络控制等现代控制技术，为我提供了更多解决复杂问题的思路和方法。这本书的语言流畅，结构清晰，非常适合不同程度的读者阅读。

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