信号与线性系统分析基础

信号与线性系统分析基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京邮电大学出版社
作者:刘秀环刘秀环刘秀环著
出品人:
页数:276
译者:
出版时间:2005-1
价格:28.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787563508679
丛书系列:
图书标签:
  • 信号与系统
  • 线性系统
  • 信号分析
  • 电路分析
  • 通信原理
  • 控制系统
  • 数学基础
  • 工程数学
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具体描述

《信号与线性系统分析基础》系统的介绍了信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法,共9章,包括连续系统的时域分析、卷积积分、连续信号的频域分析等。

《信号与线性系统分析基础》的姊妹篇,深入探索非线性世界的奥秘。本书并非为您铺陈已知的信号与线性系统的基本理论,而是为您打开一扇通往更广阔、更复杂分析领域的大门。在这里,我们将一同挑战那些传统线性框架无法完全捕捉的现象,揭示隐藏在混沌边缘的规律。 本书内容概览: 非线性系统的分类与特性: 我们将从宏观视角出发,系统地介绍非线性系统与线性系统在数学模型、行为模式上的根本区别。读者将学习如何识别不同类型的非线性系统,例如自治系统、周期性系统、准周期性系统以及混沌系统,并理解诸如奇异点(平衡点)、极限环、周期性轨线等关键概念。我们将深入剖析非线性系统特有的行为,如分岔(Bifurcation)——系统参数微小变化如何导致其行为模式发生剧烈转变,以及混沌(Chaos)——即使是确定性方程,也可能表现出高度敏感于初始条件的不可预测性。 非线性系统的分析工具与方法: 相空间分析(Phase Space Analysis): 这是理解非线性系统动态行为的核心工具。本书将详细阐述相空间的构建,以及如何在相空间中描绘系统的轨迹、识别吸引子(Attractor)、排斥子(Repeller)和鞍点(Saddle Point)。我们将学习如何利用相空间轨迹来直观地理解系统的稳定性、收敛性以及是否存在周期性或混沌行为。 李雅普诺夫稳定性理论(Lyapunov Stability Theory): 严谨地评估非线性系统平衡点的稳定性是必不可少的。本书将介绍李雅普诺夫直接法和间接法,帮助读者理解如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的稳定性,而无需直接求解微分方程。我们将探讨渐近稳定性、指数稳定性以及多重平衡点系统的稳定性分析。 数值仿真技术(Numerical Simulation Techniques): 由于许多非线性系统难以获得解析解,数值方法成为分析其行为的关键。我们将深入讨论常用的数值积分方法,如欧拉法、龙格-库塔法(Runge-Kutta methods)等,并重点分析其在非线性系统仿真中的精度和稳定性问题。读者将学习如何选择合适的数值方法,如何处理数值误差,以及如何通过仿真结果来验证理论分析。 分岔分析(Bifurcation Analysis): 分岔是理解非线性系统从一种稳态过渡到另一种稳态的机制。本书将介绍最常见的分岔类型,如鞍结分岔(Saddle-Node Bifurcation)、跨临界分岔(Transcritical Bifurcation)、永垂分岔(Pitchfork Bifurcation)和霍普夫分岔(Hopf Bifurcation)。我们将通过具体的例子,演示这些分岔是如何发生的,以及它们对系统行为的影响。 混沌理论基础(Foundations of Chaos Theory): 对于表现出混沌行为的系统,我们需要专门的工具来量化其混沌特性。我们将介绍李雅普诺夫指数(Lyapunov Exponents)——用于衡量系统轨迹对初始条件敏感性的关键指标,以及分形维度(Fractal Dimension)——用于描述混沌吸引子的几何复杂性。本书将引导读者理解吸引子、混沌吸引子(Strange Attractor)的几何特征,以及混沌系统中的敏感依赖性。 实际应用与案例研究: 为了巩固理论知识,本书将结合多个不同领域的实际案例,展示非线性分析方法的力量。这些案例可能涵盖: 物理系统: 如受驱动的摆、洛伦兹吸引子(Lorenz Attractor)及其在天气模型中的应用、双摆的混沌运动。 工程系统: 如非线性振动(机械共振、自激振动)、控制系统中的饱和效应、混沌控制技术。 生物与化学系统: 如化学振荡(Belousov-Zhabotinsky反应)、神经元模型、种群动力学中的周期性与混沌行为。 电路分析: 如二极管、晶体管等非线性元件构成的电路的动态特性。 本书的目标读者: 本书特别适合那些已经掌握了信号与线性系统基本理论,并希望进一步深化理解、拓展分析视野的工程师、科研人员和高年级本科生、研究生。如果您对以下方面感到好奇: 系统对微小扰动为何有时会产生颠覆性的反应? 看似确定性的系统如何展现出不可预测的行为? 如何在复杂的非线性现象中寻找潜在的规律和控制策略? 那么,本书将是您探索非线性世界、解决实际复杂问题的得力助手。我们将通过清晰的阐述、严谨的数学推导以及丰富的实例,帮助您构建起坚实的非线性系统分析能力,从而更深入地理解和驾驭我们周围这个充满动态变化的世界。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的案例分析部分做得非常出色,它不仅仅是理论的堆砌,而是将理论与实际问题紧密结合。我尤其喜欢书中关于通信系统中的信号传输和接收的章节。它详细地讲解了调制、解调、信道编码等关键技术,并且通过具体的通信场景,例如无线通信、光纤通信等,阐述了这些技术在实际应用中的重要性。我曾经对无线信号的传输过程感到非常困惑,但这本书通过生动的比喻和详细的图示,让我明白了信号是如何被编码、放大、发射,以及在接收端如何被恢复的。让我印象深刻的是,书中关于“噪声”的讲解,它不仅分析了不同类型的噪声,还介绍了如何通过各种技术来抑制噪声,从而提高信号的传输质量。这一点对于我理解日常生活中遇到的通信问题,例如手机信号不好、网络卡顿等,非常有启发。此外,书中还涉及到了一些关于图像和音频信号处理的案例,例如图像的锐化、模糊,音频的降噪、压缩等。这些案例都非常贴近生活,让我能够直观地感受到信号与系统分析在现代科技中的广泛应用。我还在书中学习到了关于“功率谱密度”的概念,它能够帮助我们分析信号的频率成分,从而更好地理解信号的特性。

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这本书的“进阶”内容也相当吸引人。虽然它叫做“基础”,但其中涉及的一些内容,对于想要深入学习的读者来说,已经具备了相当的深度。我特别关注了书中关于“随机信号”和“非线性系统”的章节。虽然这些内容在我目前的学习阶段可能还不是重点,但作者的介绍让我对这些更高级的主题产生了浓厚的兴趣。它用简练的语言勾勒出了随机信号的基本概念,例如均值、方差、自相关函数等,并简要介绍了它们的分析方法。同样,对于非线性系统,它也给出了初步的认识,让我明白并非所有的系统都遵循线性原理,并且非线性系统分析的复杂性。这一点对我来说非常重要,因为它让我意识到,在实际工程中,我们可能会遇到比线性系统更复杂的情况,并且需要更高级的分析工具。此外,书中还涉及到了模糊逻辑、神经网络等一些前沿技术在信号与系统分析中的应用,虽然只是简要介绍,但足以激发我对这些领域的探索欲望。这本书的“基础”部分,为我打下了坚实的地基,但同时也为我打开了通往更广阔知识领域的大门,让我对未来的学习方向有了更清晰的认识。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,整体色调沉稳,字体清晰,给人一种扎实可靠的感觉。刚翻开的时候,我特别注意到它目录的编排,感觉逻辑性很强,从基础概念的引入,到各个章节的循序渐进,再到最后的一些综合应用,都规划得井井有条。我一直觉得,一本好的教科书,它的结构本身就传达了一种教学的思路,让你在阅读之前就能对整体的学习脉络有一个大致的把握。这本书在这方面做得不错,让人一眼就能看到学习的路径,不会感到茫然。而且,书页的纸质也很好,不是那种容易泛黄或者手感粗糙的类型,即使长时间翻阅,眼睛也不会觉得疲劳,这点对于长时间学习的人来说,是相当重要的一个细节。我尤其喜欢它在章节开头设置的“学习目标”和结尾的“本章小结”,这能帮助我在阅读前明确重点,阅读后及时回顾和巩固,大大提高了学习效率。我还注意到,书中大量的图表和示意图都绘制得非常清晰,色彩搭配也很合理,能够有效地辅助理解一些抽象的概念,比如傅里叶变换和拉普拉斯变换这些本来就比较抽象的内容,通过图示能够直观地感受到其变化过程,这对我的理解起到了很大的帮助。总而言之,从这本书的外观和初步的翻阅体验来看,它是一本用心制作的教材,至少在形式上,就已经给人留下了良好的第一印象,让人对接下来的内容充满了期待。

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我是一名正在攻读电子工程专业的学生,课程中涉及到很多关于信号处理和系统分析的内容,而《信号与线性系统分析基础》这本书,简直就是我学习路上的“及时雨”。我花了很长时间去寻找一本能够真正深入浅出讲解这些复杂概念的书,很多市面上能找到的教材,要么过于理论化,要么讲解不够系统。但是,这本书让我眼前一亮。它在讲解卷积这个核心概念的时候,用了非常详细的例子,从一维信号的卷积,逐步深入到二维的,并且解释了不同应用场景下的卷积意义。我特别欣赏它在讲解过程中的类比和可视化,这让原本抽象的数学公式变得生动起来。比如,它用“滤波”这个形象的比喻来解释卷积的作用,将输入信号比作“原材料”,将系统响应(核函数)比作“加工工具”,而卷积的结果就是“成品”。这种接地气的讲解方式,让我这个初学者一下子就抓住了问题的本质。而且,书中提供的例题也非常经典,涵盖了从基本的周期信号分析到复杂的随机信号处理,每道题的解析都详尽无比,甚至包含了多种解题思路,这让我不仅仅是学会了如何解题,更重要的是理解了背后的原理。我反复研读了关于采样定理的部分,书中对奈奎斯特采样率的讲解,不仅给出了数学推导,还结合了实际的示波器截图,展示了欠采样和过采样的结果,这种图文并茂的讲解方式,让我对采样和重建过程有了更深刻的认识,再也不会把采样定理仅仅当成一个死记硬背的公式了。

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这本书的数学推导部分虽然严谨,但讲解得相当清晰,并且每一步都有详细的解释,这对于我这样数学基础相对薄弱的读者来说,是非常友好的。我曾经在其他书中遇到过复杂的数学公式,但往往不知道这些公式是如何得来的,或者它们代表的实际意义是什么。而《信号与线性系统分析基础》这本书,在这方面做得非常到位。它在引入每一个重要的数学公式之前,都会先解释清楚它所要解决的问题,以及这个公式背后的逻辑。例如,在讲解拉普拉斯变换时,它并没有直接给出变换的定义,而是从求解微分方程的角度出发,说明了拉普拉斯变换如何将复杂的微分方程转化为代数方程,从而简化求解过程。这种循序渐进的讲解方式,让我能够更容易地理解和接受这些数学工具。而且,书中在进行数学推导时,会经常穿插一些“提示”或者“注意事项”,帮助读者避免一些常见的错误。我特别喜欢它在讲解傅里叶变换时,不仅给出了数学推导,还结合了图形化的演示,让我能够直观地看到一个信号在时域和频域之间的变换过程。这本书的数学部分,让我觉得不再是“天书”,而是能够理解和掌握的工具,这极大地提升了我学习的信心。

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我特别要提的是这本书的语言风格,虽然是技术性的书籍,但作者的叙述却非常清晰流畅,逻辑性也很强,读起来一点都不费劲。很多技术类的书籍,尤其是涉及数学推导的部分,很容易让人感到枯燥乏味,甚至望而却步。但是,这本书在这一点上做得非常出色。作者善于使用通俗易懂的比喻和类比,将复杂的概念解释得简单明了。例如,在讲解傅里叶级数时,它用“将一个复杂的波形分解成一系列简单的正弦波和余弦波的组合”来比喻,并且通过大量的图示,展示了不同谐波成分对原波形的影响。这种直观的讲解方式,让我这个非数学专业背景的学生也能快速理解。我非常喜欢它在讲解过程中穿插的一些“思考题”和“拓展阅读”,这些内容虽然不是考试的重点,但能够激发我的思考,拓展我的视野,让我对这个领域产生更浓厚的兴趣。而且,书中对于公式的推导,步骤都非常详细,并且解释了每一步的意义,不会让人感到云里雾里。我尤其佩服作者对于一些关键概念的定义,非常严谨,并且给出了多种角度的解释,确保读者能够从不同的层面去理解。这本书的排版也很好,字体大小适中,行间距合理,阅读起来非常舒适。而且,它的插图质量非常高,色彩鲜艳,线条清晰,能够有效地帮助读者理解抽象的概念。

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这本书的深度和广度确实给我留下了深刻的印象。在学习的过程中,我发现它不仅仅停留在理论的介绍,而是深入探讨了许多实际应用中的问题。比如,在关于系统稳定性分析的章节,它详细介绍了Routh-Hurwitz判据和Nyquist判据,并且通过仿真软件的演示,直观地展示了不同参数下系统的稳定性变化。这一点对于我理解理论的实际意义至关重要。我一直对控制理论中的稳定性概念比较模糊,觉得它只是一个数学上的判断,但是这本书通过将稳定性与实际系统的动态响应联系起来,比如超调量、上升时间等,让我明白了一个不稳定的系统可能会带来什么样的灾难性后果。此外,书中对于各种滤波器(低通、高通、带通、带阻)的讲解,也做得非常到位。它不仅介绍了它们的数学模型和频率响应特性,还详细讲解了如何设计和实现这些滤波器,包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等。我特别喜欢它在讲解滤波器设计时,给出的设计表格和步骤,这让原本看起来非常复杂的滤波器设计过程,变得清晰明了,我甚至可以按照书中的步骤,尝试在MATLAB中复现这些设计。让我印象深刻的是,书中还提到了离散时间信号与系统的分析,并详细讲解了Z变换的性质和应用,这为我之后学习数字信号处理打下了坚实的基础。它将连续时间系统与离散时间系统进行了对比分析,并指出了它们之间的联系和区别,这种系统性的讲解,让我能够更好地理解信号与系统这个宏大的概念。

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我是一名对科技发展充满好奇的普通读者,虽然我并非专业人士,但对《信号与线性系统分析基础》这本书中的内容仍然产生了浓厚的兴趣。我一直认为,理解一些基础的科学原理,能够帮助我们更好地认识这个世界。这本书的标题虽然听起来有些专业,但实际阅读起来,我发现它并没有想象中那么难以理解。作者似乎很善于将复杂的科学概念“翻译”成普通人也能接受的语言。比如,在讲解“信号”时,它并没有直接给出冰冷的数学定义,而是从我们日常生活中常见的例子入手,比如声音、图像、甚至经济数据,都属于信号的范畴,这让我一下子就拉近了与书本的距离。当我读到关于“系统”的部分时,它将系统比作一个“黑箱”,输入一些东西,经过“处理”,就会得到不同的输出,而这本书就是要帮助我们理解这个“黑箱”是如何工作的。我最喜欢的部分是关于“线性”和“叠加”的讲解,它让我明白了为什么很多复杂的系统都可以分解成简单的部分来分析,这是一种非常强大的思维方式。虽然我无法完全理解所有的数学公式,但通过作者的讲解和丰富的插图,我大致能够把握住各个概念的核心思想。这本书让我对我们周围无处不在的信号和系统有了更深的认识,也让我对科学的魅力有了更直观的感受。

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我非常喜欢这本书在内容上的“前后呼应”和“融会贯通”的设计。它并没有将每一个概念都割裂开来讲解,而是巧妙地将各个章节的内容联系起来,形成一个有机的整体。例如,在讲解卷积时,它会提及它在系统响应中的重要性;在讲解傅里叶变换时,它会回顾时域信号的特性;在讲解Z变换时,它又会与拉普拉斯变换进行对比,指出它们之间的联系和区别。这种“举一反三”的讲解方式,让我能够更好地理解不同概念之间的内在联系,而不是孤立地记忆。我特别欣赏它在分析一个复杂系统时,会结合时域和频域的分析方法,从不同的角度去揭示系统的特性。比如,在分析一个滤波器的性能时,它会先讲解其在时域的冲击响应,再分析其在频域的频率响应,并通过这两个响应来全面评估滤波器的性能。这种多角度的分析方法,让我对信号与系统的理解更加深刻和全面。而且,书中在讲解每一个重要的定理或者性质时,都会给出相应的证明,并且证明过程也相当清晰,这让我在理解理论的同时,也能够对数学的严谨性有一个更深的认识。

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作为一名软件工程师,我平时的工作涉及到一些信号处理和系统模型的构建。虽然我的专业背景不是通信或者电子工程,但我经常会遇到需要理解信号特性和系统响应的场景。这本书的出现,恰好弥补了我在这方面的知识盲区。《信号与线性系统分析基础》这本书,对我来说,就像是一本“通识读物”,它没有那些过于深奥的数学推导,更多的是强调概念的理解和实际的应用。我尤其欣赏它在讲解“系统”这个概念时,从输入、输出、模型、特性等多个维度进行的阐述,这让我能够从一个更宏观的角度去认识和理解一个系统。书中的一些例子,比如音频信号的处理、图像的滤波等等,都与我的工作息息相关,让我能够将学到的知识直接应用到实际问题中。我还在书中学习到了如何利用卷积来构建滤波器的原型,这让我对图像处理中的一些效果有了更深的理解。此外,书中对“因果性”、“稳定性”和“线性”这些系统特性的讲解,也让我能够更准确地判断和选择适合特定场景的信号处理方法。我特别关注了书中关于“频率域分析”的部分,它将时域的信号变换到频率域,让我能够从另一个角度去观察信号的特性,比如信号的带宽、主要频率成分等等。这种多域分析的方法,对我理解信号的处理过程非常有帮助,也让我能够更有效地优化我的代码和算法。

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