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出版者:科学出版社

作者:王万良

出品人:

页数:435

译者:

出版时间:2006-10

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787030093172

丛书系列:

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《数字信号处理基础与应用》 内容简介 本书深入浅出地系统阐述了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法及其在现代工程领域的广泛应用。旨在为电子信息工程、自动化、通信工程、计算机科学等相关专业的学生、研究人员及一线工程师提供一本既具理论深度又富含实践指导的参考教材。 第一部分：离散时间信号与系统（理论基石） 本部分构建了数字信号处理的数学基础，是理解后续复杂算法的前提。 1. 离散时间信号分析： 详细介绍了离散时间信号的表示方法、基本信号（如单位脉冲序列、单位阶跃序列、正弦序列）的性质和生成，重点剖析了采样定理在数字系统中的意义和实际操作中的限制，包括抗混叠滤波器的设计原则。对信号的周期性、能量和功率的计算方法进行了详尽的数学推导与实例演示。 2. 离散时间系统： 阐述了线性时不变（LTI）系统的基本性质（线性、时不变性、因果性、稳定性）。着重分析了系统的冲激响应和系统函数的概念，这是理解系统动态特性的关键。详细推导了卷积和作为系统输出的计算过程，并通过大量的图示和算例，帮助读者直观理解信号通过系统后的变换过程。 3. Z 变换： Z 变换作为连续时间傅里叶变换在离散系统中的推广，是分析离散时间系统的核心工具。本书系统介绍了单边和双边 Z 变换的定义、收敛域（ROC）的确定方法、重要函数的 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。特别强调了 ROC 对系统稳定性和因果性的判定作用。 第二部分：离散傅里叶变换（DFT）与快速算法（核心工具） 本部分聚焦于信号在频域的分析手段，这是实现信号滤波、调制解调等功能的基础。 4. 离散傅里叶变换（DFT）： 详细介绍了 DFT 的定义、性质及其与连续时间傅里叶变换（FT）和 Z 变换之间的内在联系。重点解析了周期延拓、线性卷积的圆周卷积实现等关键概念。 5. 快速傅里叶变换（FFT）： 阐述了 FFT 作为高效计算 DFT 的算法。重点讲解了最经典的基-2 抽取时间（Decimation-In-Time, DIT）和抽取频率（Decimation-In-Frequency, DIF）的蝶形运算结构。对算法的复杂度分析、对输入数据点数的要求（通常为 $2^n$）以及在实际工程中如何处理非 $2^n$ 点数据（如零填充）给出了详尽的指导。 6. DFT/FFT 的应用： 探讨了频域分析的实际问题，如谱泄漏（Spectral Leakage）和栅栏效应（Picket-Fence Effect）。详细介绍了窗函数（如汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）的选择、形状特点及其对频谱分析的影响，使用户能根据具体需求优化测量精度。 第三部分：数字滤波器设计（核心应用） 本部分是 DSP 技术在工程中最直接的应用体现，涵盖了从理论设计到实际实现的完整流程。 7. FIR 滤波器设计： 深入探讨有限冲击响应（FIR）滤波器的结构、优势（如线性相位特性）和设计方法。详细介绍了窗函数法、频率采样法。特别侧重于对复杂度和性能要求更高的等波纹（Parks-McClellan）算法的原理讲解，并提供了设计规范（如通带、阻带的截止频率、衰减要求）到滤波器阶数和系数的转换流程。 8. IIR 滤波器设计： 介绍无限冲击响应（IIR）滤波器的结构与优点（低阶、高选择性）。重点讲解了模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的设计，并通过双线性变换（Bilinear Transform）和脉冲响应不变法，将连续时间滤波器精确映射到离散时间域，并分析了双线性变换引入的频率压缩问题及其补偿方法。 9. 滤波器结构与实现： 比较了直接型、级联型、并联型等数字滤波器实现结构，并讨论了定点运算对滤波器性能的影响，如量化误差和溢出问题，这对于嵌入式 DSP 系统的实现至关重要。 第四部分：多速率信号处理与高级主题（前沿拓展） 本部分介绍了超越传统单速率系统的先进技术，以及在现代通信和多媒体处理中的应用。 10. 抽取与插值： 详细讲解了数字信号的抽取（采样率降低）和插值（采样率提高）技术，核心在于使用抗混叠滤波器和抗镜像滤波器来保证信号质量。对这些操作在变速率通信系统和 A/D、D/A 转换中的作用进行了深入分析。 11. 谱分析： 区分了周期图法和高分辨率谱估计方法。重点介绍了现代谱估计技术，如子空间法（MUSIC、ESPRIT）的基本思想和在雷达、声纳等领域的应用潜力。 12. 线性预测编码（LPC）与自适应滤波： 介绍了线性预测模型在语音信号处理中的基础地位，包括其与回声消除、信道均衡等自适应滤波器的关系。阐述了维纳滤波器和最速下降法（LMS 算法）在线性系统辨识和噪声消除中的工作原理和收敛特性。 本书配有大量的例题、思考题和实验指导（基于 MATLAB 或 Python 环境），鼓励读者动手实践，将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。通过系统学习，读者将全面掌握数字信号从采集、处理到输出的完整技术链条。

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这本**《自动控制原理》**读起来真是一场关于“如何让机器听话”的思维探险。我原本以为这会是一本枯燥的公式堆砌，没想到作者的叙述方式，如同在描绘一幅精密的工业蓝图。初接触时，那些传递函数、根轨迹图简直是天书，让人头疼不已。但随着阅读深入，特别是讲到闭环系统的概念时，我仿佛被带入了一个全新的世界。书里对各种控制器的设计，比如经典的PID，描述得非常直观，不再是单纯的数学推导，而是结合了实际工程中的例子。比如，讲述如何通过调整比例、积分、微分参数来消除系统误差，就像是给一个蹒跚学步的孩子定制了最合适的拐杖，让他走得又稳又快。书中对系统的稳定性和瞬态响应的分析，也让我对现代工业自动化有了更深刻的理解。我开始意识到，我们身边那些流畅运行的电梯、精准定位的机械臂背后，都隐藏着这套严谨的逻辑。它不仅仅是理论，更像是一套指导实践的“武功秘籍”，让人忍不住想立刻找台设备练练手，去调校一番。对那些希望真正理解“自动化”核心的工程学学生来说，这本书提供的知识深度和广度是无可替代的基石。

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这本书真正让我感到震撼的，是它对于“不确定性”的处理方式。在现实世界的工程中，没有系统是绝对完美的，总会有建模误差、环境噪声和参数漂移。这本书非常坦诚地展示了传统控制方法在面对这些不确定性时的局限性，并引向了更先进的自适应控制和鲁棒控制思想。我印象最深的是关于李雅普诺夫稳定性判据的讨论，它提供了一种在不完全求解微分方程的情况下，判断系统长期行为的强大工具。这不仅仅是数学技巧，更是一种思维上的解放——它教会我们在面对无法完全掌握的复杂系统时，如何优雅地证明其“不会失控”。这种深层次的理论支撑，使得读者能够建立起对控制系统行为的信心，而不是仅仅依赖于经验调参。对于希望从事前沿航空航天、精密仪器控制等领域的人来说，这本书提供的思维框架，是确保系统在极端条件下依然可靠运行的关键所在。它不仅仅是一本教科书，更像是一部指导工程师如何对抗混乱、实现秩序的理论圣经。

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如果用一个比喻来形容我的阅读体验，那么这本书就像是一本极其详尽的“机械美学”词典。它用严谨的数学语言，解构了动态世界的美感。我特别关注了关于“系统辨识”的那一章，它揭示了如何从一堆杂乱无章的输入输出数据中，提炼出描述系统行为的精确模型。这个过程，如同炼金术一般，将“噪音”转化为“真理”。书中对卡尔曼滤波的介绍，虽然篇幅不算多，但其精髓的阐述，让我对现代导航和估计理论有了初步的敬畏之心。然而，这本书的排版和图示风格略显陈旧，使得在理解那些高维度的状态变量关系时，视觉上的辅助性不够强，这稍微减慢了我的阅读速度。总体而言，它是一部承载着深厚历史积淀的经典著作，每一个公式的推导都凝聚着一代控制学家的智慧结晶，读起来需要极大的专注力和耐心，但回报绝对是丰厚的知识体系构建。

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坦白讲，这本书的文字密度和思维跳跃性，对非专业读者来说，无疑是一道不小的挑战。它不是那种可以轻松“翻阅”的读物，更像是需要反复咀嚼的哲学思辨。我花了大量时间在理解那些抽象的数学模型上，比如状态空间表示法，这部分内容几乎要求你完全抛弃直觉的认知，完全沉浸在向量和矩阵的世界里。每一次成功地推导出一个系统的解，都伴随着一种醍醐灌顶的成就感。然而，书中在引入现代控制理论，比如最优控制和鲁棒控制时，那种详尽的数学推导过程，对于我这种更偏向应用层面的学习者来说，显得有些过于“硬核”了。我感觉自己更像是在攀登一座陡峭的山峰，虽然顶部的风景（先进的控制策略）极具诱惑力，但攀登的过程充满了汗水和迷茫。这本书的价值在于它的完整性，它试图构建一个从经典到现代的完整知识体系，但这种“全景式”的覆盖，也使得某些章节的深度，对于初学者来说，可能显得有些难以消化，需要辅以大量的外部资源进行辅助理解。

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这本书的魅力，恰恰在于它对于“设计哲学”的探讨。它不只是告诉你“怎么做”，更重要的是让你思考“为什么这么做”。比如，当面对一个有严重时间延迟的系统时，书中所展示的各种补偿技术，比如超前滞后补偿器的应用，简直是精妙绝伦的“权衡的艺术”。你必须在快速响应和过冲之间找到一个甜蜜点，这背后体现的是对现实世界物理限制的深刻洞察。我特别欣赏作者在举例时，总是能够巧妙地将复杂的数学工具与具体的工程问题（例如电机调速、飞行器姿态控制）联系起来。这种“理论指导实践”的闭环感非常强烈。每一次阅读，我都能感受到那种将冰冷的代码和电路板赋予生命和智能的魔力。它让我明白，控制系统远不止是简单的反馈回路，它更像是一种对未知扰动的预判和修正，是一种永恒的动态平衡的追求。对于那些渴望从“操作者”升级为“设计者”的人来说，这本书提供的底层逻辑思维训练，是无价之宝。

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学的时候好像都懂 但一离了教材又好像什么也不懂 考试考得稀里糊涂 老师给的分还挺高 系和系就是不一样啊 怪不得自动化的分数那么吓人

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学的时候好像都懂 但一离了教材又好像什么也不懂 考试考得稀里糊涂 老师给的分还挺高 系和系就是不一样啊 怪不得自动化的分数那么吓人

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大概是这本。

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学的时候好像都懂 但一离了教材又好像什么也不懂 考试考得稀里糊涂 老师给的分还挺高 系和系就是不一样啊 怪不得自动化的分数那么吓人

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我认为我国写的最好的一本自动控制原理