海之美文新闻资讯信号、系统分析与控制（MATLAB版）
本书主要介绍信号分析、系统分析和系统控制的基本原理及套用，并使用MATLAB工具进行仿真实验。
基本介绍
- 书名：信号、系统分析与控制（MATLAB版）
- 作者：刘国良
内容简介
本书重点突出，构思新颖，实践性强，内容叙述清楚、深入浅出、详略得当，着重于突出基础性、系统性、实用性和先进性，并注重理论与实践结合，以及知识运用能力与创新意识的培养。
本书可作为本科通信与电子信息类、自控与计算机等专业的基础课教材，也可以作为专科学校相关专业的教材。
图书目录
第1章 信号与系统的基本知识 （1）
1.1 信号分析概述 （1）
1.1.1 信号、讯息和信息 （1）
1.1.2 信号的描述与分类 （2）
1.1.3 信号分析 （5）
1.2 系统的概论 （6）
1.2.1 系统的分类与描述 （6）
1.2.2 系统分析 （7）
1.2.3 系统控制 （8）
1.3 线性、时不变系统 （9）
1.3.1 线性系统 （9）
1.3.2 时不变（或移不变）性 （10）
1.3.3 线性时不变（或移不变）系统
（11）
1.3.4 线性时不变系统的性质 （11）
1.4 因果稳定系统 （12）
1.4.1 因果系统 （12）
1.4.2 稳定系统 （12）
1.4.3 因果稳定系统 （12）
1.5 线性时不变系统的分析方法 （13）
1.5.1 线性时不变系统分析的意义 （13）
1.5.2 系统分析的外部法 （13）
1.5.3 系统分析的内部法 （14）
1.6 LTI系统模型 （14）
1.6.1 传递函式模型 （14）
1.6.2 零极点增益与部分分式模型 （15）
1.6.3 状态空间模型 （16）
1.6.4 模型的转换 （17）
1.6.5 minreal()函式与最小实现系统 （20）
1.7 LTI系统的连线 （21）
1.7.1 系统串联连线与series()函式 （21）
1.7.2 系统并联连线与parallel()函式 （22）
1.7.3 系统增广联接与append()函式 （23）
1.7.4 闭环系统与输出反馈系统的连线 （25）
1.7.5 输出反馈连线与feedback()函式 （26）
练习与思考 （29）
第2章 信号的时域分析 （31）
2.1 连续周期信号及其分析 （31）
2.1.1 连续周期信号 （31）
2.1.2 连续周期信号的时域分析 （33）
2.2 连续非周期信号 （35）
2.2.1 非周期方波信号 （35）
2.2.2 非周期三角波 （35）
2.2.3 抽样信号 （36）
2.2.4 单边实指数信号 （37）
2.2.5 复指数信号 （37）
2.3 奇异信号与连续非周期信号的时域分析 （38）
2.3.1 单位阶跃信号与单位斜坡信号 （38）
2.3.2 单位冲激信号 （41）
2.3.3 冲激偶 （43）
2.3.4 奇异信号之间的关係 （44）
2.3.5 非周期信号的时域分析 （44）
2.4 离散时间信号 （45）
2.4.1 序列 （45）
2.4.2 常见的离散信号 （47）
2.5 信号的能量和功率 （52）
2.5.1 能量信号和功率信号 （53）
2.5.2 连续周期信号的功率谱 （54）
2.5.3 连续非周期信号的功率谱 （55）
2.5.4 离散信号的能量与功率 （55
练习与思考 （56）
第3章 信号的时域运算与变换 （58）
3.1 连续信号的尺度变换 （58）
3.1.1 连续信号的数乘与幅度变换 （58）
3.1.2 连续信号的时间尺度变换 （58）
3.2 序列的尺度变换 （59）
3.2.1 序列的数乘与幅度变换 （59）
3.2.2 序列的抽取与插值（时间尺度变换） （60）
3.3 信号的时域变换 （61）
3.3.1 信号的时移 （61）
3.3.2 信号的反褶 （62）
3.3.3 信号的倒相 （62）
3.4 信号的基本运算 （64）
3.4.1 信号的加（减）运算 （64）
3.4.2 信号的相乘 （64）
3.4.3 连续信号的微分与积分 （66）
3.4.4 离散信号的差分与累加求和 （69）
3.5 信号的卷积 （70）
3.5.1 连续信号的卷积 （71）
3.5.2 线性离散卷积 （74）
练习与思考 （79）
第4章 连续信号的频域分析 （81）
4.1 连续周期信号的频域分析 （81）
4.1.1 频谱的概念 （81）
4.1.2 典型连续周期信号的傅立叶级数 （82）
4.1.3 连续周期信号的频谱分析 （85）
4.2 连续非周期信号的频域分析 （87）
4.2.1 从傅立叶级数到傅立叶变换 （87）
4.2.2 傅立叶变换对与频谱密度函式 （88）
4.2.3 傅立叶变换的性质 （91）
4.2.4 几种典型非周期信号的频域分析 （93）
4.3 连续信号的复频域分析 （96）
4.3.1 拉普拉斯变换 （96）
4.3.2 常见信号的拉普拉斯变换 （98）
4.3.3 拉普拉斯反变换 （99）
4.3.4 拉普拉斯变换的性质 （102）
4.4 连续信号的调製与解调 （104）
4.4.1 信号的调幅 （105）
4.4.2 调幅波的解调 （109）
4.4.3 连续信号的调频、调相与解调 （111）
4.4.4 调製函式modulate()和解调函式demod() （112）
4.5 连续信号的採样 （114）
4.5.1 信号的採样 （114）
4.5.2 时域採样与Nyquist採样定理 （116）
4.5.3 信号恢复与理想低通滤波器 （117）
练习与思考 （119）
第5章 离散信号的频域分析 （122）
5.1 离散信号的Z域分析 （122）
5.1.1 Z变换的定义 （122）
5.1.2 Z逆变换 （124）
5.2 离散傅立叶变换（DTFT） （126）
5.2.1 序列傅立叶变换（DTFT）的定义 （126）
5.2.2 离散信号DTFT与连续信号CTFT的比较 （126）
5.2.3 MATLAB计算DTFT （127）
5.3 周期序列的离散傅立叶级数（DFS） （129）
5.3.1 周期序列的离散傅立叶级数（DFS）的定义 （129）
5.3.2 复指数序列的性质 （130）
5.3.3 DFS的性质 （130）
5.3.4 周期信号的频谱 （131）
5.3.5 MATLAB 计算DFS （132）
5.3.6 周期卷积 （134）
5.4 离散傅立叶变换DFT （137）
5.4.1 计算机进行信号处理的问题 （137）
5.4.2 DFT的定义 （139）
5.4.3 DFT的性质 （143）
5.4.4 DFT的实现 （144）
5.5 循环移位与循环卷积 （145）
5.5.1 循环移位 （145）
5.5.2 循环卷积 （146）
5.5.3 循环卷积的计算 （146）
5.6 循环卷积、周期卷积与线性卷积比较 （151）
5.6.1 用途 （151）
5.6.2 对序列长度的要求 （151）
5.6.3 移位方法 （151）
5.6.4 卷积结果比较 （151）
练习与思考 （152）
第6章 快速傅立叶变换（FFT） （154）
6.1 FFT的概念 （154）
6.1.1 各种离散傅立叶变换总结 （154）
6.1.2 DFT的快速算法——FFT （155）
6.1.3 旋转因子的特点 （155）
6.2 FFT的基2算法 （155）
6.2.1 减少运算量的分析 （155）
6.2.2 FFT“基2”—时域抽取算法 （156）
6.2.3 DITFFT算法与直接计算DFT运算量的比较 （158）
6.2.4 DITFFT的运算规律 （158）
6.2.5 DITIFFT的运算规律 （159）
6.2.6 频率抽取法 （160）
6.3 MATLAB实现FFT的相关常用函式 （160）
6.3.1 fft(x)和ifft(X) （160）
6.3.2 fftshift()和ifftshift() （161）
6.4 用FFT进行信号分析 （162）
6.4.1 用FFT计算圆周卷积 （162）
6.4.2 用FFT求周期卷积 （163）
6.4.3 用FFT计算线性卷积 （163）
6.4.4 用FFT进行频谱分析 （163）
练习与思考 （165）
第7章 连续系统的时域和频域分析 （167）
7.1 线性系统信号分析 （167）
7.1.1 信号作用于LTI系统的回响 （167）
7.1.2 无失真传输 （168）
7.1.3 理想低通滤波器 （169）
7.2 连续系统的时域回响 （170）
7.2.1 LTI系统的数学模型与微分方程 （170）
7.2.2 微分方程的经典解与连续系统的完全回响 （171）
7.2.3 连续系统的零输入、零状态回响 （173）
7.2.4 LTI系统的单位冲激回响与impulse()函式 （176）
7.2.5 连续系统的单位阶跃回响与step()函式 （177）
7.3 连续系统的系统函式 （179）
7.3.1 连续系统的系统函式的定义 （179）
7.3.2 tf()函式求系统函式 （180）
7.3.3 lsim()函式与微分方程的零状态解 （181）
7.4 连续系统的频域分析法 （182）
7.4.1 频率回响H(jω)与频域分析法的定义 （182）
7.4.2 连续系统频域分析的方法 （183）
7.4.3 低通滤波电路的幅频特性 （184）
7.5 连续系统的复频域分析法 （185）
7.5.1 常见电路和元器件的复频域模型 （185）
7.5.2 系统复频域模型 （187）
7.5.3 基于MATLAB的电路分析 （190）
7.5.4 拉普拉斯变换求解微分方程 （192）
练习与思考 （195）
第8章 离散系统的时域和频域分析 （199）
8.1 离散时间系统的时域回响 （199）
8.1.1 离散系统数学模型的建立 （199）
8.1.2 离散系统的零状态回响 （201）
8.1.3 离散系统的冲激回响和阶跃回响 （202）
8.1.4 差分方程的叠代解法 （204）
8.2 差分方程的Z域解法与离散系统函式 （206）
8.2.1 离散系统差分方程的Z域解法 （206）
8.2.2 离散系统函式 （208）
8.3 系统函式的转换 （209）
8.3.1 连续系统函式转换为离散系统函式 （209）
8.3.2 离散系统函式转换为连续系统函式 （209）
8.4 离散系统频域分析 （210）
8.4.1 离散系统的频率回响 （210）
8.4.2 离散系统输出的频域计算 （211）
8.5 FFT实现系统的分析 （212）
8.5.1 用FFT进行离散系统的分析 （212）
8.5.2 用FFT进行连续系统的分析 （214）
练习与思考 （218）
第9章 系统函式的零极点分析 （220）
9.1 系统零极点的概念及求解 （220）
9.1.1 系统的零极点 （220）
9.1.2 求系统的零极点 （222）
9.1.3 绘製系统的零极点图 （222）
9.2 系统的零极点分布与时域特性 （224）
9.2.1 连续系统的零极点分布与时域特性 （224）
9.2.2 离散系统的零极点分布与时域特性 （226）
9.3 系统的零极点分布与频域特性 （227）
9.3.1 连续系统的零极点分布与频域特性 （227）
9.3.2 离散系统的零极点分布与频域特性 （229）
9.4 系统函式与零、极点转换 （230）
9.4.1 零、极点转换为系统函式 （230）
9.4.2 系统函式转换为零、极点 （230）
练习与思考 （231）
第10章 LTI控制系统分析 （233）
10.1 经典分析法基础 （233）
10.1.1 典型的输入信号 （233）
10.1.2 动态过程和稳态过程 （234）
10.1.3 求线性系统的稳态值、峰值、峰值时间、误差面积和最大超调量 （235）
10.2 线性控制系统的时域回响 （236）
10.2.1 一阶LTI系统的单位阶跃回响、单位脉冲回响 （237）
10.2.2 二阶系统的时域回响 （239）
10.3 线性控制系统的频域分析 （244）
10.3.1 对数频率特性图与bode()函式 （244）
10.3.2 幅相频率特性图与nyquist()函式 （246）
10.3.3 其他常用频域分析函式 （248）
10.4 控制系统的根轨迹分析 （249）
10.4.1 根轨迹图绘製与rlocus()函式 （250）
10.4.2 rlocfind()函式 （252）
10.4.3 根轨迹中开环增益与系统的性能 （253）
练习与思考 （254）
第11章 系统稳定性分析 （256）
11.1 零极点分布与LTI系统的稳定性 （256）
11.1.1 连续系统的稳定性条件 （256）
11.1.2 离散系统的稳定性条件 （260）
11.1.3 控制系统的稳定性 （261）
11.1.4 最小相位系统 （263）
11.1.5 开环零、极点对系统的影响 （264）
11.2 特徵根与时域稳定性分析 （264）
11.2.1 特徵根与系统的稳定性 （265）
11.2.2 间接判别（工程方法）与劳斯(Routh)判据 （266）
11.2.3 直接求根法确定系统的稳定性 （268）
11.2.4 根轨迹中开环增益与稳定性 （269）
11.3 频域稳定性分析与Nyquist判据 （272）
11.3.1 穿越频率、剪下频率、截止频率与交界频率 （273）
11.3.2 增益裕量、相位裕量与系统稳定性 （273）
11.3.3 系统稳定的Nyquist判据 （275）
11.3.4 用插值法寻找临界增益 （277）
11.3.5 最小相位系统稳定的bode图判据与margin()函式 （279）
练习与思考 （281）
第12章 线性系统的校正 （283）
12.1 相位校正的原理 （283）
12.1.1 系统校正的概念 （283）
12.1.2 设计方法 （284）
12.1.3 频域的串联校正原理 （285）
12.1.4 控制系统的性能指标分析 （285）
12.2 相位滞后无源校正网路 （289）
12.2.1 相位滞后无源校正的原理 （289）
12.2.2 相位滞后校正器的设计 （291）
12.3 相位超前无源校正网路 （295）
12.3.1 相位超前校正的原理和方法 （295）
12.3.2 相位超前校正器的设计 （297）
12.4 相位“滞后超前”无源校正网路 （304）
12.4.1 相位“滞后超前”校正器的原理 （305）
12.4.2 “滞后超前”校正器的设计 （307）
12.5 控制系统的基本环节 （311）
12.5.1 比例环节 （311）
12.5.2 惯性环节 （313）
12.5.3 积分环节与比例积分环节 （314）
12.5.4 比例微分（PD）环节 （315）
12.5.5 PID环节 （317）
练习与思考 （318）
附录1 连续傅立叶变换性质及其对偶关係表 （320）
附录2 几种典型波形的傅立叶变换表 （321）
附录3 几种常用信号的连续傅立叶变换对及其对偶关係表 （324）
附录4 拉普拉斯变换的基本性质 （326）
附录5 常用函式的拉氏变换和Z变换表 （327）
附录6 部分练习题参考答案 （328）
参考文献 （344）
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