具体描述
《控制工程基础》以大学本科教育为背景，以经典控制理论为主要内容，系统且有重点地论述连续控制系统的分析和研究方法。考虑到计算机应用的推广和求解手段的进步，还简要介绍计算机离散控制系统的概念和基本分析方法。
全书共分八章。内容包括控制工程的基本概念，拉普拉斯变换，系统的数学模型，系统的时域响应分析、稳定性概念及劳斯稳定判据，根轨迹设计方法，系统的频率特性、奈奎斯特稳定判据以及用伯德稳定判据来判断系统相对稳定性等系统稳定性分析方法，系统的设计和校正技术，离散控制系统的基本知识等。
《控制工程基础》适用于机械设计制造及其自动化、电子信息工程、测控技术与仪器、热能与动力工程、工业工程、材料科学等专业大学本科生作为教材使用，也可供系统与控制领域的广大工程技术人员和科技工作者学习参考。
《数字信号处理与应用》内容简介 探索离散世界的奥秘，洞察现代信息技术的基石 本书旨在为读者系统性地介绍数字信号处理（DSP）的理论基础、核心算法及其在工程实践中的广泛应用。随着信息技术的飞速发展，数字信号处理已成为通信、雷达、医学影像、语音识别、自动控制等众多前沿领域不可或缺的核心技术。本书紧密结合现代工程需求，力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁。 第一部分：离散信号与系统的基础 本部分为后续深入学习奠定坚实的数学与理论基础，重点关注信号在离散时间域中的表示、分析以及线性时不变（LTI）系统的特性。 1. 离散时间信号的表示与分析： 采样理论回顾： 详细阐述了连续时间信号如何转换为离散时间信号的关键——采样过程，深入剖析了奈奎斯特-香农采样定理的物理意义和工程限制。我们将讨论欠采样和过采样的影响。 离散时间信号的运算： 介绍信号的基本操作，如平移、翻转、伸缩、相加和卷积，这些是理解系统响应的基础。 Z变换（Z-Transform）： Z变换作为处理离散时间系统的强大工具，是本书的核心之一。我们将详述单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定方法、关键函数的Z变换对，以及利用Z变换求解线性常系数差分方程（LCCD）的方法。 2. 离散时间系统： 系统分类与性质： 介绍因果性、稳定性、线性、时不变性等系统基本属性的判据。特别强调了LTI系统的无失真特性。 差分方程描述： 系统通常由差分方程描述，本书将详细讲解如何从系统框图或脉冲响应推导出差分方程，以及如何利用Z变换求解系统的零输入响应和零状态响应。 系统函数与频率响应： 引入系统函数 $H(z)$ 及其在单位圆上的特性——频率响应 $H(e^{jomega})$。频率响应揭示了系统对不同频率分量的增益和相位影响，是进行系统设计和分析的关键工具。 第二部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 傅里叶分析是信号处理的灵魂。本部分聚焦于如何将时域信号转化为频域表示，并介绍高效计算这些变换的算法。 1. 离散傅里叶变换（DFT）： DFT的定义与性质： 详述DFT的数学定义，并探讨其周期性、线性、对称性等重要性质。 周期图与功率谱密度： 介绍如何利用DFT来估计信号的能量分布和功率谱结构，这是频谱分析的基石。 DFT与卷积定理： 阐明线性卷积在频域中对应于乘法运算，这是高效滤波的基础。 2. 快速傅里叶变换（FFT）： FFT的必要性： 分析直接计算DFT的计算复杂度，从而引出FFT算法的优越性。 基-2 FFT算法详解： 深入剖析蝶形运算单元、数据流图以及蝶形分解算法（如库利-图基算法），并讨论时间抽取和频率抽取两种实现方式。 FFT的应用中的实际问题： 讨论窗函数（如汉宁窗、海明窗）的选择与应用，以减小频谱泄漏；介绍零填充（Zero Padding）对频谱分辨率的影响。 第三部分：数字滤波器设计 本部分是DSP应用的核心技能之一。我们将系统地介绍FIR（有限脉冲响应）和IIR（无限脉冲响应）两种主流滤波器类型的设计方法。 1. FIR 滤波器设计： 基本特性： 强调FIR滤波器固有的线性相位特性及其在要求精确时间关系的系统中的优势。 窗函数法： 详细介绍利用理想频率响应与不同窗函数进行卷积（乘法）得到有限脉冲响应的设计过程，包括矩形窗、三角窗、汉宁窗等在通带和阻带衰减上的权衡。 频率采样法与等波纹法（Parks-McClellan/Remez Exchange Algorithm）： 介绍更精确的设计方法，实现对滤波器性能指标（如过渡带宽、最大纹波）的优化控制。 2. IIR 滤波器设计： IIR的效率优势： 解释IIR滤波器在相同阶数下能实现更陡峭的过渡带和更低的计算复杂度。 模拟滤波器基础： 回顾巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）等经典模拟滤波器的设计原理和幅频特性。 模拟到数字的转换： 重点讲解双线性变换法（Bilinear Transform），分析其如何将连续时间系统的s平面映射到离散时间的z平面，以及处理频率预畸变的问题。 脉冲响应不变法： 作为另一种转换方法，介绍其原理和适用性。 第四部分：有限精度效应与自适应滤波 本部分关注实际硬件实现中不可避免的量化和截断误差，并引入了信号处理中更高级的主题——自适应滤波。 1. 量化误差分析： 量化噪声的建模： 分析A/D转换和滤波器系数存储带来的量化误差，将其建模为加性白噪声源。 溢出与截断： 讨论固定点运算中的饱和和截断对系统稳定性和输出信噪比（SNR）的影响。 提高精度的方法： 介绍使用更高的字长和适当的定点运算策略来控制误差。 2. 线性卷积的快速实现： 分段卷积： 讲解如何将长序列的卷积分解为多个短序列的卷积，以应对内存限制和实时性要求。 重叠相加法与重叠保留法： 详细阐述这两种基于FFT的快速卷积算法的流程、优缺点和适用场景。 3. 自适应滤波基础： 自适应滤波器模型： 介绍包含可调参数（权重）的滤波器结构，以及如何通过外部输入信号来调整这些参数。 最小均方（LMS）算法： 详细推导LMS算法的迭代公式，解释其收敛性、步长选择对性能（收敛速度与稳态误差）的影响。 应用实例： 简要介绍自适应滤波器在噪声消除、回声消除和信道均衡中的应用原理。 总结与展望 本书内容覆盖了数字信号处理从理论基础到核心算法实现的完整体系。通过大量的例题、仿真分析和工程实例，读者将不仅掌握如何设计和分析数字系统，更能理解在实际硬件平台上实现这些算法时必须面对的约束和挑战。本书适用于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等专业的高年级本科生、研究生以及从事相关领域的工程师。掌握这些知识，是迈向信号处理、嵌入式系统和现代通信技术领域的坚实一步。
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