信號與系統 — 基於 MATLAB 的方法, 2/e

本書是一部系統論述信號與系統的基本理論和分析方法的立體化教程,以傅里葉變換、拉普拉斯變換 和Z 變換為主線,以理論分析、應用實例和MATLAB模擬為手段,將經典理論與現代計算技術相結合。 全書共分為9章: 第0章介紹信號與系統的基本概念及MATLAB軟件平臺; 第1章介紹常用連續時間信 號、連續時間信號的基本運算與分解; 第2章介紹系統的分類、捲積及其性質、LTI系統響應的求解; 第3 章介紹周期信號的傅里葉級數、非周期信號的傅里葉變換及其性質、LTI連續系統的頻域分析方法; 第4 章介紹拉普拉斯變換及其性質、單邊拉普拉斯逆變換、連續系統的拉普拉斯分析、系統函數和系統穩定性、 連續系統的s 域模擬; 第5章介紹連續信號的抽樣定理、傅里葉分析在通信系統中的應用、拉普拉斯分析 在經典控制系統中的應用; 第6章介紹離散時間基本信號、離散信號的捲積和、離散系統的算子方程、離散 系統響應的求解; 第7章介紹Z 變換及其性質、Z 逆變換、離散系統的Z 域分析、差分方程的Z 域解、離散 系統的頻率響應、離散系統函數與系統特性的關系、離散系統的穩定性; 第8章介紹狀態空間描述、連續系 統狀態空間方程的建立、連續系統狀態空間方程的求解、離散系統的狀態空間分析、系統函數矩陣和系統 穩定性。為了便於讀者自檢,加深對基本概念的理解,本書每章後面都附有習題,並增加了習題參考答案。 本書概念清晰、系統性強、特色鮮明、使用方便,可作為高等工科院校電子信息類、自動化類、電氣類及 電腦類等專業“信號與系統”課程的本科生教材,也可作為從事相關領域工作人員的自學參考書。

目錄

 

第0章緒論

 

0.1信號與系統

 

0.2連續和離散

 

0.2.1連續表示和離散表示

 

0.2.2導數和差分

 

0.2.3積分和累加

 

0.2.4微分方程和差分方程

 

0.3復數和實數

 

0.3.1復數和向量

 

0.3.2復變函數

 

0.3.3相量和正弦信號

 

0.4MATLAB軟件介紹

 

0.4.1數值計算

 

0.4.2符號計算

 

習題

 

第1章連續時間信號

 

1.1引言

 

1.2信號的描述和分類

 

1.2.1信號的描述

 

1.2.2信號的分類

 

1.3連續時間信號的基本運算及特性

 

1.3.1連續時間信號的基本運算

 

1.3.2偶信號和奇信號

 

1.3.3周期信號和非周期信號

 

1.3.4典型連續時間信號

 

1.4連續時間信號的分解

 

1.4.1信號的交直流分解

 

1.4.2信號的沖激函數分解

 

1.4.3信號的階躍函數分解

 

習題

 

第2章連續時間系統的時域分析

 

2.1引言

 

2.2系統的分類

 

2.2.1系統的初始狀態

 

2.2.2系統的響應

 

2.2.3系統的分類

 

2.3捲積及其性質

 

2.3.1捲積

 

2.3.2任意函數與δ(t)、ε(t)捲積 

 

2.3.3捲積的性質

 

2.3.4捲積的圖解法

 

2.3.5常用信號的捲積

 

2.4LTI系統的響應

 

2.4.1LTI系統的數學模型與傳輸算子

 

2.4.2LTI系統的零輸入響應

 

2.4.3LTI系統的零狀態響應

 

2.4.4LTI系統的完全響應及其分解

 

習題

 

第3章傅里葉級數與傅里葉變換

 

3.1引言

 

3.2周期信號的傅里葉級數

 

3.2.1周期信號的傅里葉級數

 

3.2.2周期信號的頻譜

 

3.2.3周期信號的功率

 

3.3非周期信號的傅里葉變換

 

3.3.1從傅里葉級數到傅里葉變換

 

3.3.2非周期信號的頻譜函數

 

3.3.3典型信號的傅里葉變換

 

3.3.4傅里葉變換的性質

 

3.3.5周期信號的傅里葉變換

 

3.4LTI連續系統的頻域分析

 

3.4.1系統的頻率響應函數

 

3.4.2系統函數H(jω)的求取

 

3.4.3系統的頻域分析

 

3.4.4無失真傳輸

 

習題

 

 

第4章拉普拉斯變換和拉普拉斯分析

 

4.1引言

 

4.2拉普拉斯變換

 

4.2.1從傅里葉變換到拉普拉斯變換

 

4.2.2雙邊拉普拉斯變換的收斂域

 

4.2.3單邊拉普拉斯變換

 

4.2.4常用信號的單邊拉普拉斯變換

 

4.3單邊拉普拉斯變換的性質

 

4.4單邊拉普拉斯逆變換

 

4.4.1部分分式展開法

 

4.4.2象函數部分分式展開的MATLAB實現

 

4.5連續系統的拉普拉斯分析

 

4.5.1微分方程描述的連續系統的拉普拉斯分析

 

4.5.2電路系統的拉普拉斯分析

 

4.5.3系統函數描述的連續系統的拉普拉斯分析

 

4.6系統函數與系統特性

 

4.6.1H(s)的零點和極點

 

4.6.2H(s)的零極點分佈決定系統的時域特性

 

4.6.3H(s)的零極點分佈決定系統的頻率特性

 

4.6.4系統的穩定性

 

4.7連續系統的s域模擬

 

4.7.1基本運算器的s域模型

 

4.7.2連續系統的s域模擬

 

習題

 

第5章傅里葉分析和拉普拉斯分析的應用

 

5.1引言

 

5.2連續信號的抽樣定理

 

5.3傅里葉分析在通信系統中的應用

 

5.3.1信號的調制和解調

 

5.3.2信號的抽樣和恢復

 

5.3.3數字濾波器設計

 

5.4拉普拉斯分析在經典控制系統中的應用

 

5.4.1控制系統的數學模型

 

5.4.2控制系統數學模型的建立

 

5.4.3控制系統數學模型參數的獲取

 

習題

 

第6章離散時間信號與系統的時域分析

 

6.1引言

 

6.2離散時間信號

 

6.2.1離散時間信號的運算和分類

 

6.2.2基本離散時間信號

 

6.3捲積和

 

6.3.1捲積和的定義

 

6.3.2捲積和的計算方法

 

6.4離散系統的算子方程

 

6.5離散系統的零輸入響應

 

6.5.1簡單系統的零輸入響應

 

6.5.2一般系統的零輸入響應

 

6.6離散系統的零狀態響應

 

6.6.1離散信號的時域分解

 

6.6.2基本信號δ(k)激勵下的零狀態響應

 

6.6.3一般信號f(k)激勵下的零狀態響應

 

習題

 

 

第7章Z變換

 

7.1引言

 

7.2Z變換的定義和收斂域

 

7.2.1Z變換的定義

 

7.2.2Z變換的收斂域

 

7.2.3常用序列的Z變換

 

7.3Z變換的性質

 

7.4Z逆變換

 

7.4.1冪級數展開法

 

7.4.2部分分式展開法

 

7.4.3Z逆變換的MATLAB實現

 

7.5離散系統的Z域分析

 

7.5.1離散信號的Z域分解

 

7.5.2基本信號zk激勵下的系統的零狀態響應

 

7.5.3一般信號f(k)激勵下的系統的零狀態響應

 

7.6離散系統差分方程的Z域解

 

7.6.1差分方程的Z域解

 

7.6.2離散系統的頻率響應

 

7.6.3離散系統頻率響應的MATLAB實現

 

7.6.4離散時間系統零極點分佈圖的MATLAB實現

 

7.7離散系統的系統函數與系統特性的關系

 

7.7.1H(z)的零點和極點

 

7.7.2H(z)的零點、極點與時域響應

 

7.7.3H(z)與離散系統的頻率響應

 

7.7.4H(z)與離散系統的穩定性

 

習題

 

第8章系統的狀態空間分析

 

8.1引言

 

8.2狀態空間描述

 

8.3連續系統狀態空間方程的建立

 

8.3.1由電路圖直接建立狀態空間方程

 

8.3.2由微分方程或信號流圖建立狀態空間方程

 

8.3.3串聯和並聯系統的狀態空間方程

 

8.3.4用MATLAB建立系統的狀態空間方程

 

8.4連續系統狀態空間方程的求解

 

8.4.1連續系統狀態空間方程的時域解法

 

8.4.2連續系統狀態空間方程的s域解法

 

8.4.3用MATLAB求解連續時間系統的狀態空間方程

 

8.5離散系統的狀態空間分析

 

8.5.1離散系統狀態空間方程的建立

 

8.5.2離散系統狀態空間方程的時域解法

 

8.5.3離散系統狀態空間方程的Z域解法

 

8.5.4用MATLAB求解離散時間系統的狀態空間方程

 

8.6系統函數矩陣與系統穩定性

 

習題

 

習題參考答案