信号与系统学习与考研指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:陆哲明

出品人:

页数:503

译者:

出版时间:2004-4

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030120571

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 考研
• 通信工程
• 电子工程
• 数学基础
• 高等数学
• 模拟信号
• 数字信号
• 系统分析

《现代控制理论基础与应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的现代控制理论知识体系。全书共分为三大部分，系统地涵盖了从经典的线性系统分析到先进的非线性控制、鲁棒控制以及最优控制等核心内容，旨在培养读者扎实的理论基础和解决实际工程问题的能力。 第一部分：线性系统状态空间分析与设计 本部分是全书的基石，重点介绍了线性时不变（LTI）系统的状态空间描述方法，这是现代控制理论区别于经典控制理论的关键。 1. 状态空间表示与变换： 详细阐述了如何将微分方程、传递函数转化为标准形式的状态空间模型（如约旦标准型、可控标准型、可观标准型）。重点讲解了相似变换在模型简化和结构分析中的作用，并引入了系统的结构特性，如能控性和能观性判据（卡尔曼秩判据），为后续的控制器设计奠定了理论基础。 2. 线性系统的时域响应分析： 深入分析了系统的模态特性，包括特征值与系统稳定性的关系。对连续时间系统和离散时间系统的状态转移矩阵（或状态转移函数）进行了详尽的推导和计算，并结合实例展示了在不同输入作用下的系统瞬态和稳态响应。 3. 可控性与可观性设计： 在明确了系统的结构限制后，本部分转向控制律的设计。详细介绍了利用状态反馈进行极点配置（Pole Placement）的技术，包括Ackermann公式的推导和应用。同时，针对无法完全观测所有状态的实际情况，系统地讲解了观测器的设计，如状态观测器、Luenberger观测器，并阐述了观测器与控制器联合设计（分离原理）的有效性。 第二部分：反馈控制系统的进阶设计 在掌握了线性系统的反馈基础后，本部分拓展到更具工程实用性的设计方法，重点关注系统的性能优化和不确定性下的稳定性保证。 4. 状态与输出反馈的优化设计： 引入了最优控制的概念。以线性二次型调节器（LQR）问题为核心，详细推导了代数黎卡提方程（ARE）的求解过程及其与状态反馈增益之间的关系。通过调整权重矩阵 $Q$ 和 $R$，读者将能直观地理解如何平衡系统的瞬态性能（如快速性、超调量）与控制能量消耗。此外，还介绍了最优观测器——卡尔曼滤波（Kalman Filter）的理论基础及其在状态估计中的重要地位。 5. 鲁棒性分析与H∞控制： 针对现实世界中系统参数的微小变化或外部扰动，本部分介绍了如何保证控制系统的鲁棒性能。首先从频域角度引入了经典控制中的波德图、根轨迹法在鲁棒性分析中的应用（如增益裕度和相位裕度）。随后，重点讲解了H∞控制的基本思想，即在有界扰动下，将控制性能指标转化为最小化一个特定加权范数的问题，并给出了求解加权状态反馈控制器的基本步骤和设计思路。 第三部分：非线性控制理论概述 鉴于大多数实际物理系统本质上都是非线性的，本部分对非线性系统的基本分析工具和一些基础控制策略进行了介绍。 6. 非线性系统的稳定性分析： 区别于线性系统仅依赖特征值，本部分强调了更普适的稳定性判据。详细介绍了李雅普诺夫（Lyapunov）第二方法，即直接法，阐述了如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的全局或局部稳定性，而无需求解复杂的微分方程。同时，介绍了轨道稳定性分析，如相平面法（针对二阶系统）。 7. 基础非线性控制策略： 介绍了两种实用的、能够处理复杂非线性问题的控制方法。一是基于线性化思想的反馈线性化技术，通过坐标变换和输入/输出线性化，将部分非线性系统转化为等效的线性系统进行设计。二是滑模控制（Sliding Mode Control, SMC）的基本原理，重点讲解了如何设计滑模面和切换控制律，以确保系统状态能够快速、鲁棒地收敛到期望轨迹，并讨论了滑模控制中存在的“抖振”现象及其工程对策。 附录： 包含必要的高等数学回顾（如拉普拉斯/Z变换、矩阵求导）以及 MATLAB/Simulink 在控制系统仿真与验证中的基础应用指导，帮助读者将理论知识转化为实践能力。 本书特色： 理论与工程并重： 每个设计方法都紧密结合具体的工程背景，强调从物理意义理解数学工具。 严谨的数学推导： 保证了核心定理和设计公式的推导过程清晰、完整，利于深入理解。 丰富的例题和习题： 配备了大量精心设计的计算例题和具有挑战性的课后习题，覆盖从基础概念到复杂系统设计的各个层面，是备考和自我提升的有力工具。

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**书评四** 我接触这本书是在我大二下学期，当时我们课程进度非常快，我对状态空间法这部分内容感到非常吃力。这部分内容往往被视为高等代数和信号系统知识的交汇点，处理起来非常棘手。这本书的处理方式非常高明，它没有直接用矩阵微分方程轰炸读者，而是先回顾了常微分方程的基本解法，然后才引入状态变量的定义。这种“知识串联”的思路，极大地缓解了我的认知负担。它清晰地展示了如何将一个高阶的单输入单输出系统转化为一组一阶微分方程组，并且强调了系统矩阵A的特征值与本征值在系统响应中的决定性作用。通过书中的几个经典例子，比如二阶弹簧阻尼系统，我终于明白了为什么我们要研究矩阵的对角化和若尔当标准型——那是为了简化复杂的系统求解过程！这种理论的深度和讲解的耐心程度，让我对复杂的现代控制理论也有了更强的信心去进一步探索。

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**书评一** 拿到这本书的时候，我其实是抱着一种既期待又有点忐忑的心情。毕竟，信号与系统这门课，对于很多工科生来说，简直就是一座难以逾越的大山。翻开第一章，作者的叙述方式立刻抓住了我的注意力。他没有直接抛出那些晦涩难懂的数学公式，而是先从一些贴近生活的例子入手，比如我们日常听到的音乐、看到的图像，是如何被“信号”所表达的。这种由浅入深的讲解方式，极大地降低了我对这门课的畏惧感。尤其是在讲解傅里叶级数和傅里叶变换时，作者巧妙地运用了类比，把原本抽象的频域概念具象化。我印象最深的是他把频域比作是“音乐的谱号”，把时域比作是“乐谱本身”，一下子就明白了它们之间的本质区别。而且，书中的例题设计得非常巧妙，既有基础概念的巩固，也有深入思考的引导。特别是那些标注为“思维拓展”的部分，常常能让我停下来，反复琢磨很久，真正体会到理论的魅力。总的来说，这本书更像是一位经验丰富的老教授在耐心地为你拨开云雾，而不是冷冰冰的教材堆砌知识点。

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**书评二** 我是一个非常注重实战应用的学习者，理论知识对我来说，如果不能落地到实际问题中，很快就会遗忘。这本书在这方面做得非常出色。我之前在学习Z变换和拉普拉斯变换时，总是记不住收敛域的条件，感觉它们的存在很突兀。然而，这本书在讲解这些工具时，总是会紧密结合系统的稳定性和因果性来阐述。比如，在讨论连续时间系统时，作者会用一个简单的RC电路的响应变化来解释为什么必须要求实部大于某个值；而在离散系统中，他则会引入“单位圆”的概念，让抽象的条件变得可以触摸。更让我惊喜的是，书的后半部分专门辟出章节来讨论离散时间信号处理中的一些实际挑战，比如滤波器的设计原理和数字信号处理的基本流程。虽然书名强调的是“学习与考研指导”，但它提供的知识广度和深度，完全可以作为一本合格的工程参考书。我甚至用它来辅助我理解一些项目中的基础架构问题，收获颇丰。

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**书评五** 这本书的价值绝不仅仅停留在解题技巧层面，它更像是一本思维训练手册。我特别欣赏作者在贯穿全书始终强调的一种系统思维：无论面对的是连续时间系统还是离散时间系统，是线性时不变系统还是线性时变系统，我们观察世界的“工具箱”——傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换——它们的核心思想和数学结构是高度一致的。这种宏观的、结构化的视角，帮助我构建了一个完整的知识框架，而不是让知识点东一块西一块。例如，书里有一段关于采样定理的讨论，它没有仅仅停留在奈奎斯特速率上，而是延伸到了实际抗混叠滤波器的设计考量，甚至提到了有限精度对量化噪声的影响。这种对理论如何延伸到工程实践的深入探讨，极大地拓宽了我的视野。这本书确实做到了“授人以渔”，它教我的不只是如何解开眼前的难题，更是如何用一种更深刻、更统一的视角去看待整个信号处理领域。

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**书评三** 坦白说，市面上关于信号与系统的辅导书多如牛毛，但真正能做到兼顾“严谨性”和“易懂性”的凤毛麟角。这本书的排版和图示设计，是让我愿意一直翻下去的关键因素之一。很多教材的图表密密麻麻，关键信息点被淹没在大量的文字和符号中。这本书则不然，它的插图清晰明了，层次分明。特别是对于那些涉及区域（如收敛域、ROC）的几何表示，作者的图示几乎是一目了然。再说说它的考研侧重，它对历年真题中高频考点和易错点进行了细致的剖析。它不是简单地给出答案，而是深入到“为什么会错”的思维陷阱中去。例如，在讲解卷积的图形法时，它不仅展示了翻转、平移、相乘、积分的每一步变化，还特别强调了积分上下限取值的细微差别，这些都是我在其他资料中没有看到过的细致提醒。对于备考的学生来说，这种对细节的打磨，直接决定了你在考场上能否多拿那几分。

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