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出版者:机械工业出版社

作者:刘建明 编

出品人:

页数:156

译者:

出版时间:2007-8

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787111216667

丛书系列:

图书标签:

• 液压传动
• 气压传动
• 流体动力
• 机械工程
• 自动化
• 工业控制
• 液压系统
• 气动系统
• 传动技术
• 工程技术

《数字信号处理基础与应用》 内容简介 本书系统阐述了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法以及在现代工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容详实，旨在为读者提供扎实的理论基础和实用的工程技能。本书不仅涵盖了从离散时间信号与系统分析到现代谱估计技术的经典内容，更紧密结合了当前人工智能、通信和嵌入式系统等领域的前沿需求，力求做到理论与实践的完美结合。 第一部分：离散时间信号与系统 本部分奠定了数字信号处理的数学基础。首先，详细介绍了离散时间信号的表示、采样定理及其对连续时间信号重建的意义。重点讨论了离散时间系统的基本性质，如线性、时不变性、因果性和稳定性。 Z变换及其应用： 深入剖析了单边和双边Z变换的定义、性质及其在求解线性时不变（LTI）离散系统差分方程中的应用。通过Z域分析，读者可以清晰地理解系统的动态特性和稳定性判据。 离散卷积与系统响应： 详细推导了离散卷积的计算方法，并阐述了系统的冲激响应在描述LTI系统行为中的核心作用。 第二部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是连接时域分析与频域分析的桥梁。本书对DFT的理论基础进行了详尽的讲解，并着重介绍了高效的计算算法——FFT。 DFT的性质与谱分析： 系统介绍了DFT的周期性、共轭对称性，以及如何利用DFT对有限长序列进行频谱分析。讨论了栅栏效应、混叠现象及其缓解措施。 FFT算法的实现： 详细讲解了蝶形运算、基2（Radix-2）时间抽取和频率抽取算法的原理和结构图，包括如何优化计算复杂度，以满足实时处理的需求。对非整数采样点的FFT处理方法（如零填充）也进行了探讨。 第三部分：数字滤波器设计 数字滤波器是DSP应用中最核心的部分之一。本书将滤波器设计分为两大类进行深入探讨：IIR（无限冲激响应）滤波器和FIR（有限冲激响应）滤波器。 IIR滤波器设计： 模拟原型设计： 从巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）等经典模拟滤波器入手，分析了它们在幅频特性上的优缺点。 模拟到数字的转换： 详细介绍了双线性变换法和脉冲响应不变法，并重点分析了双线性变换法中频率映射的特性和预翘曲（Pre-warping）技术，以确保数字滤波器的通带频率精确对应于模拟原型。 FIR滤波器设计： 窗函数法： 详细介绍了矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等常见窗函数的特性，分析了它们在阻带衰减和过渡带宽之间的权衡取舍。 频率采样法与等波纹设计： 介绍了Parks-McClellan算法（基于最小化误差的算法），该算法在设计具有最佳幅频响应的FIR滤波器方面具有不可替代的优势。 第四部分：自适应信号处理 自适应滤波器是处理环境不断变化的非平稳信号和未知系统辨识的关键工具。 最小均方（LMS）算法： 详细推导了LMS算法的收敛性、步长选择对性能的影响。并通过仿真展示了LMS在回声消除和噪声消除中的应用。 递归最小二乘（RLS）算法： 介绍了RLS算法的原理，并与LMS算法进行比较，突出了RLS算法在收敛速度上的优势及其对初始值和计算复杂度的要求。 第五部分：现代谱估计技术 传统的周期图法（基于DFT）在噪声较大或数据长度有限时，频谱分辨率和方差性能较差。本部分引入了多种现代非参数和参数谱估计方法。 非参数谱估计： 详细介绍了周期图改进方法，如Welch平均法（提高了频谱估计的平滑度和统计稳定性）和多窗口法（提高了估计的动态范围）。 参数谱估计： 重点介绍了自回归（AR）模型、移动平均（MA）模型和ARMA模型的建立。讨论了Yule-Walker方程的求解，并深入讲解了Burg算法（基于最大熵原理，适用于短数据序列的高分辨率谱估计）。 第六部分：数字信号处理的工程实现 本部分将理论与实际硬件平台相结合，探讨DSP的工程化问题。 定点数运算与量化效应： 讨论了在嵌入式DSP芯片上进行实时处理时，定点数表示带来的溢出误差和舍入噪声（量化噪声）。分析了噪声对滤波器性能的影响。 DSP系统设计与优化： 介绍了数字滤波器从理论模型到硬件C语言或汇编代码实现的流程。探讨了如何利用流水线技术、并行处理和查找表优化运算速度，以满足高实时性要求。 本书内容丰富，理论深度适中，结合大量图表和实例分析，非常适合高等院校信号处理、电子工程、通信工程、自动化等专业的本科高年级学生及研究生作为教材或参考书。同时，对于从事嵌入式系统开发、雷达、声学、图像处理等领域的工程师而言，也是一本极具参考价值的工具书。通过学习本书，读者将能够熟练掌握设计和实现高性能数字信号处理系统的核心技能。

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这本书的印刷质量和排版确实没得挑剔，纸张厚实，字体清晰，让人阅读起来心情舒畅。不过，内容上的“割裂感”比较强。前半部分关于流体动力学的基础知识讲得非常透彻，连流速、压力损失的计算都详细到小数点后几位，这是它的优点。但当我翻到后半部分，期望看到如何利用这些原理去构建**高效的节能系统**时，内容突然变得非常笼统。书中提到“节能是未来趋势”，但对于如何通过优化阀组布局、采用变频驱动或能量回收技术来实现具体节能目标，几乎没有给出任何量化的设计思路或工程参考标准。我希望能找到一些关于**低能耗元件选型和系统动态响应优化**的对比分析，但这本书似乎更侧重于“如何让系统稳定运行”而非“如何让系统更高效地运行”。这种内容上的跳跃性，使得这本书在作为一本综合性参考书时，显得不够平衡。

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这本书的行文风格略显老旧，用词遣句之间透露着一种学术的严谨，但同时也带来了一定的阅读障碍。作者在阐述理论时，习惯于用大段的公式推导和复杂的数学模型来支撑观点，这对于我这种更倾向于**项目管理和流程优化**的人来说，着实有些枯燥。我更希望看到的是如何将这些技术原理转化为可操作的工程方案，例如在面对高速运转的生产线时，如何平衡效率与能耗的实际案例分析。书里花了大量的篇幅去论证能量转换的效率极限，这固然是科学的，但对于现场调试人员来说，他们更关心的是**如何快速定位和解决常见的系统泄漏或响应延迟问题**。书中的案例大多是实验室环境下的理想状态，缺少了实际工业环境中**环境温度波动、油液污染或元件老化**等复杂因素对系统性能的影响分析。读完后，我感觉自己掌握了一些扎实的理论基础，但如何将这些知识落地，应用到解决实际的生产瓶颈上，这本书提供的指导非常有限。

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这本书的装帧设计非常吸引人，那种深邃的蓝色配上烫金的标题，拿到手里就感觉分量十足，一看就是正经的专业书籍。我本来对这类技术书籍抱有很高的期待，希望能从中找到一些关于机械自动化前沿技术的深度解析。然而，当我翻开目录时，却发现内容主要集中在一些基础的机械原理和材料科学的讨论上，对于我目前工作急需了解的**智能制造中的人机协作系统**几乎没有涉及。书中的图示虽然清晰，但大多是关于传统传动装置的结构分解，像是教科书里的标准配图，缺乏新意和应用实例的创新点。比如，在讲到传感器技术时，只是泛泛地提到了几种类型，对于如何将这些传感器集成到现代化的生产线上，实现实时数据反馈和故障预测，这本书显得有些力不从心。我期待的是能够看到一些最新的物联网技术如何赋能传统机械，而不是停留在对基础概念的梳理上。总体来说，它更像是一本为初学者准备的入门指南，对于有一定经验的工程师来说，知识的新颖度和深度都未能达到预期。

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从一个刚刚从院校毕业，准备进入设备维护岗位的年轻技术员的角度来看，这本书的“实用性”有待商榷。它提供了非常详尽的元件工作原理描述，比如各种类型的泵、马达、阀门的内部构造剖析图，对于理解**“它们是如何工作的”**非常有帮助。但是，在实际的**故障诊断流程**方面，内容显得过于理想化。书中列举的故障往往是教科书式的，比如“压力过低”或“流量不足”，但很少涉及那些更具挑战性的、**多因素耦合导致的间歇性故障**，例如特定工况下由谐振引起的压力脉动，或者由于电气信号干扰导致的控制偏差。我更需要的是一本能告诉我，当现场出现某个特定现象时，应该按什么逻辑步骤去检查电气、液压和控制系统，这本书在这方面提供的指导太少了，更像是一本理论手册，而不是一本实战手册。

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我购买这本书的初衷，是想深入了解**先进的控制算法在运动平台上的应用**，特别是那些能够实现亚毫米级精确定位的解决方案。这本书在理论框架的构建上是完整的，从基础的流体力学讲起，逐步过渡到元件的选择和回路的设计，逻辑性很强。然而，当涉及到“闭环控制”的部分时，内容很快就转向了对PID控制的详细讲解，这在今天的自动化领域，只能算是起点。我本以为会看到关于**模糊控制、自适应控制甚至基于强化学习的控制策略**的介绍，毕竟现在很多高端的数控机床和工业机器人都在采用这些尖端技术来提高柔性和精度。书中的图表和示意图清晰地展示了传统液压回路的结构，但这就像是看一本上世纪八十年代的汽车维修手册，虽然经典，但与当今的电动化、数字化趋势有些脱节。对于那些追求**极致性能和智能化**的工程师来说，这本书提供的技术深度远远不够，它更像是一部技术史而非前沿探索。

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