信号与线性系统辅导及习题精解

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出版者:陕西师范大学出版社
作者:贾永兴、王丽娟、刘春林、余远德
出品人:
页数:256
译者:
出版时间:2006-9
价格:19.80元
装帧:简裝本
isbn号码:9787561335406
丛书系列:
图书标签:
  • 通信技术
  • Expertise
  • 信号与系统
  • 线性系统
  • 电路分析
  • 通信原理
  • 数学工具
  • 工程数学
  • 高等数学
  • 电子工程
  • 控制系统
  • 经典教材
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具体描述

好的,这是一份为您的图书《信号与线性系统辅导及习题精解》量身定制的、不包含该书内容的详细图书简介,旨在为读者提供清晰的指引,侧重于其他相关但不同的主题: --- 《现代控制理论基础与算法实现》 图书简介 导言:驾驭动态系统的复杂性 在工程、物理学、经济学乃至生物科学的广阔领域中,我们无时无刻不与“动态系统”打交道——那些随时间演化、状态相互关联的复杂结构。从飞行器的精确导航到电网的稳定运行,再到金融市场的波动预测,理解和有效控制这些系统是现代科技进步的核心驱动力。《现代控制理论基础与算法实现》正是一本旨在为读者构建坚实理论框架、并辅以实用算法实现的权威指南。它并非聚焦于经典的信号处理或初级系统分析,而是深入现代控制理论的腹地,致力于培养工程师和研究人员驾驭复杂、多变量、不确定性系统的能力。 第一部分:状态空间方法的精深构建 本书的首要重点在于状态空间表示法(State-Space Representation)。区别于经典的传递函数方法,状态空间模型为分析和设计高阶、多输入多输出(MIMO)系统提供了更具普适性的工具。 系统建模与规范形: 我们将详细探讨如何从物理定律(如牛顿第二定律、电路定律)出发,严谨地推导出系统的状态空间方程。随后,深入讲解如何运用相似变换(Similarity Transformations)将系统矩阵转化为标准规范形,如约当标准形(Jordan Canonical Form)和能控标准形/能观测标准形。这对于理解系统的内在结构至关重要。 系统性分析: 重点剖析能控性(Controllability)和能观测性(Observability)的数学判据。这些是设计有效控制器和观测器的先决条件。我们将通过详细的算例,展示如何利用卡尔曼矩阵来判断系统的可控/可观测性,并探讨在非完全可控/可观测情况下的系统简化策略。 稳定性与李雅普诺夫理论: 稳定性是控制系统的生命线。本书将超越简单的特征值判断,系统地介绍李雅普诺夫稳定性理论(Lyapunov Stability Theory)。我们将深入探讨李雅普诺夫第一法(直接法)和第二法(间接法/构造法),并阐述如何利用特定的二次型李雅普诺夫函数来证明非线性系统的局部或全局稳定性,为后续的控制器设计打下坚实的理论基础。 第二部分:经典现代控制设计技术 在建立了强大的状态空间基础后,本书转向核心的控制器设计技术,特别是那些在实际工程中被广泛应用的算法。 极点配置(Pole Placement)与状态反馈: 我们将详细介绍如何通过全状态反馈(State Feedback)来任意配置系统的闭环极点,从而达到期望的瞬态响应特性(如阻尼比、自然频率)。书中不仅包含理论推导,还提供了如何利用Ackermann公式或通过求解线性代数方程组来实现具体反馈增益矩阵 $K$ 的详细步骤。 观测器设计(Observer Design): 鉴于实际中往往无法直接测量所有状态变量,观测器是不可或缺的环节。本书将详尽论述卡尔曼-伯特伦观测器(Luenberger Observer)的设计原理。我们将展示如何通过“对偶性”(Duality Principle)将能观测性转化为可控性问题,从而设计出能够精确估计系统状态的观测器。 分离原理(Separation Principle): 现代控制理论的里程碑之一。本书将阐明状态反馈控制器和状态观测器可以在设计上相互独立,即著名的分离原理,极大地简化了实际控制系统的设计流程。 第三部分:最优控制与随机系统 对于更高级的应用,如需要最小化特定性能指标或处理系统噪声的场景,本书转向最优控制理论。 线性二次型调节器(LQR): LQR是当代最优控制设计的基石。我们将深入探讨如何构建性能指标函数(Cost Function),并使用代数黎卡提方程(Algebraic Riccati Equation, ARE)求解最优反馈增益矩阵。本书将清晰地展示ARE的求解方法,并讨论其与能控性、能观测性的内在联系。 随机系统与卡尔曼滤波: 面对不可避免的环境噪声和测量误差,本书引入随机系统理论。核心内容是对卡尔曼滤波(Kalman Filter)的全面讲解。我们将推导卡尔曼滤波器的递推公式,区分“预测”和“更新”两个关键步骤,并展示它作为最优线性无偏估计器的强大能力。 第四部分:先进主题与计算实现 为了紧密结合现代工程实践,本书的最后部分聚焦于先进的控制技术和计算工具的应用。 鲁棒控制导论: 简要介绍$H_{infty}$ 控制的基本思想,探讨如何在存在模型不确定性或外部干扰的情况下,设计出具有良好鲁棒性能的控制器。 仿真与验证: 本书所有理论都配有相应的MATLAB/Simulink实现示例。读者将学习如何利用这些工具快速搭建复杂的MIMO系统模型,运行状态反馈、LQR或卡尔曼滤波器,并直观地观察闭环系统的性能,从而将抽象的数学模型转化为可验证的工程设计。 目标读者群: 本书的目标读者包括高等院校电子工程、自动化、机械工程、航空航天等专业的高年级本科生、研究生,以及希望系统学习和应用现代控制理论的工程师和科研人员。通过对本书内容的掌握,读者将能够独立分析复杂动态系统的内在特性,并设计出满足稳定性、性能和鲁棒性要求的先进控制方案。本书的深度和广度使其成为从信号与系统基础迈向现代控制高级殿堂的理想阶梯。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书,名为《信号与线性系统辅导及习题精解》,在我看来,是一部真正为学习者量身打造的学习指南。它在理论辅导部分,将信号与线性系统的知识体系梳理得井井有条,从最基础的信号表示方法,到各种信号的标准形式,再到系统的时间域和复域分析,都给予了详尽的阐述。我特别欣赏它在讲解傅里叶变换和拉普拉斯变换时,并没有止步于公式的推导,而是着重于解释这些变换所蕴含的深刻意义,以及它们在分析系统频率响应和瞬态响应方面所扮演的关键角色。更让我惊喜的是,这本书在习题精解部分,并没有仅仅提供一个标准答案,而是以一种“庖丁解牛”般的方式,将每道题的解题过程进行层层剖析。它会详细说明为何要选用某种特定的解题方法,每一步的数学推导是如何进行的,以及关键的转折点在哪里。对于那些容易出错的细节,例如在进行拉普拉斯反变换时,如何正确地选取积分路径,或者在进行傅里叶级数展开时,如何处理周期性信号的不连续点,这本书都给予了细致的指导。这种深入的讲解,让我在回顾自己错误的同时,也能够学到更加高效和严谨的解题思路。

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在我看来,《信号与线性系统辅导及习题精解》这本书的价值,在于它有效地连接了理论学习与实际应用之间的桥梁。它在理论辅导部分,不仅仅是罗列枯燥的公式和定理,而是致力于让读者理解这些理论背后的思想和逻辑。例如,在讲解“系统稳定性”时,它会从物理系统的实际行为出发,阐述为什么一个系统会有可能发散,以及如何通过分析系统的特征根来判断其稳定性,这种接地气的讲解方式,让抽象的概念变得更容易理解。而在习题精解部分,本书更是展现了其“精”之所在。对于一道需要综合运用多种理论知识的题目,它会清晰地列出求解的思路,比如,先判断系统的类型,然后选择合适的变换方法,接着进行运算,最后进行反变换。每一步的推导都非常详细,并且对于关键步骤,它还会给出额外的解释和提示,例如,在进行复数运算时,如何避免计算错误,或者在进行积分运算时,如何选取合适的积分区域。它还会对比不同的解题方法,让读者能够拓宽思路。这种详尽的解析,让我感到自己仿佛拥有了一个24小时在线的专业导师,随时都能帮助我解决学习中的困惑。

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这本《信号与线性系统辅导及习题精解》给我最深刻的印象,是它在对每一个知识点进行讲解时,都力求做到“润物细无声”般的深入。我尤其欣赏它对于那些抽象概念的处理方式。例如,在讲到“卷积”这个概念时,我之前阅读的很多资料都只是给出定义和公式,让我觉得它就像一个黑箱,不知道它为何存在,有什么意义。而这本书,则尝试用更形象的比喻,甚至从信号的“叠加”和“延时”这两个最直观的物理意义出发,一点点构建起卷积的理解框架。它不会直接抛出复杂的积分公式,而是先从离散信号的求和开始,再过渡到连续信号的积分,这种循序渐进的讲解方式,让我感觉像是被温和地引导着,而不是被硬生生推着往前走。在解析习题时,这本书的“精解”二字也名副其实。对于一道需要多步推导的题目,它会把每一步的逻辑都讲清楚,例如,为什么在这里使用拉普拉斯变换而不是傅里叶变换,变换后的表达式如何化简,以及如何从变换域回到时域。它还会指出一些常见的错误操作,比如在进行拉普拉斯反变换时,如何正确地进行部分分式分解,以及如何处理复数极点。这种细致入微的解析,让我能够复盘自己的错误,并且学到更有效的解题策略,而不是简单地抄写答案。

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我当初选择《信号与线性系统辅导及习题精解》这本书,主要是因为它的名字里包含“辅导”和“精解”这两个词,这正是我在学习过程中最迫切需要的。在学习信号与线性系统时,我经常会遇到一些概念上的瓶颈,比如对“系统”的理解,对“稳定性”、“因果性”等性质的判断,以及各种变换的内在联系,都让我感到困惑。而这本书的辅导部分,恰恰弥补了我的不足。它用一种非常清晰易懂的语言,将这些抽象的概念具体化、形象化。例如,在讲解系统的“线性”性质时,它会用“叠加原理”和“齐次性”来解释,并且通过一些简单的例子来说明,让我能够直观地理解。在习题精解方面,这本书更是做到了名副其实。它不仅仅给出了题目的答案,更重要的是详细地分析了每道题的解题思路和方法。对于那些涉及复杂积分或微分的题目,它会一步一步地给出详细的计算过程,并且解释每一步的依据。它还会提示一些解题技巧,以及在解题过程中可能遇到的问题。这让我觉得,我不仅仅是在看答案,更像是在跟着一位经验丰富的老师学习如何解题,如何思考。这种学习方式,大大提升了我对这门课程的理解深度和解题能力。

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说实话,信号与线性系统这门课,在我看来一度是学习生涯中的一大挑战。各种变换的符号和公式,以及对系统行为的抽象描述,都曾让我望而却步。而《信号与线性系统辅导及习题精解》这本书,就像是我在这门课上遇到的“救星”。它的辅导部分,把那些晦涩难懂的理论知识,用一种非常清晰、系统的方式呈现出来。我尤其喜欢它在讲解“卷积”这个概念时的处理方式。它没有直接给出繁琐的积分公式,而是先从两个信号相乘并积分的直观理解出发,再逐步引申到更一般的卷积定义,并且还提供了很多不同类型的例子,让我能够从不同角度去理解这个核心概念。而它的习题精解部分,更是让我受益匪浅。我曾经花很多时间在一道题目上,却始终不得要领。这本书的解析,就像是为我打开了一扇新的大门。它不仅仅是给出一个答案,更是详细地分析了题目的考点,列出了解题所需的关键公式,并一步一步地推导过程。它还会分析各种可能出现的错误解法,以及如何避免这些错误。这种“精解”的方式,让我不仅仅学会了这道题,更是学到了通用的解题方法和技巧,大大提升了我独立解决问题的能力。

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一本好的学习材料,能够极大地影响学习效果,而《信号与线性系统辅导及习题精解》正是这样一本让我感到非常满意的书籍。这本书的“辅导”部分,可以说是非常地到位,它将信号与线性系统这个抽象的学科,以一种非常直观和系统的方式呈现在读者面前。我尤其欣赏它在引入傅里叶变换和拉普拉斯变换时,不是简单地给出数学定义,而是会先从信号的频谱分析入手,解释为什么需要这些工具,以及它们能够揭示出信号的哪些重要信息。这种对概念的深入剖析,让我能够真正理解这些变换的意义,而不是仅仅记住它们的公式。而“精解”的部分,更是让我对这本书爱不释手。它所提供的习题解析,不仅仅是给出了正确的答案,更重要的是,它详细地展示了整个解题过程,包括思路的形成、方法的选择、步骤的推导以及最终的答案。对于那些复杂的、需要多步运算的题目,它会把每一步都分解得非常清晰,并且会指出一些容易出错的地方,以及如何去规避这些错误。这种细致入微的解析,让我能够从自己的错误中学习,并且掌握更有效的解题方法,极大地提升了我对这门课程的掌握程度。

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作为一名正在努力攻克信号与线性系统这门课的学生,我拿到《信号与线性系统辅导及习题精解》这本书时,内心是充满期待的。我一直觉得,这门学科的难点在于概念的抽象性和运算的复杂性。课本上的理论讲解往往过于精炼,而习题的答案解析又常常省略关键步骤,这让我感到非常沮丧。这本书的最大亮点,在我看来,就是它对理论部分的“辅导”做得非常到位。它没有直接跳到复杂的数学推导,而是从最基础的信号的分类、基本的信号运算开始,逐步引入更高级的概念,比如傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换等。在解释这些变换时,它不仅仅给出了公式,更重要的是解释了这些变换的物理意义和应用场景,让我能够理解“为什么需要这些变换”。而对于习题的“精解”,我必须说,这本书的解析质量极高。它能够将一道看似复杂的题目,分解成若干个易于理解的小步骤,并且对每一步的推导都进行了详细的说明。例如,在进行拉普拉斯变换求卷积时,它会清晰地说明为什么先进行拉普拉斯变换,如何利用乘法性质,以及如何进行反变换。它还会指出一些常见的易错点,以及如何避免这些错误。这种深入的解析,让我能够真正掌握解题的技巧,而不是仅仅记住几个套路。

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坦白说,在翻阅《信号与线性系统辅导及习题精解》之前,我对这门课程一直存在一种畏难情绪。信号的处理,各种变换,以及线性系统的分析,都让我觉得如同云里雾里。但是,这本书的出现,极大地改变了我的看法。它的理论辅导部分,语言清晰流畅,逻辑性很强,将那些原本枯燥难懂的公式和定理,用一种更容易理解的方式呈现出来。我特别喜欢它在解释一些核心概念时,会穿插一些实际应用的小例子,比如在介绍冲激响应时,它会类比一个“敲击”乐器后发出的声音,这个声音就是系统的冲激响应,这让我立刻就能抓住问题的本质。而当涉及到习题部分,我发现这本书的“精解”并非只是给出答案,而是非常细致地拆解了每一个解题步骤。对于一道复杂的题目,它会先分析题目的意图,然后列出需要用到的关键公式和理论,再一步步地进行推导,并且在每一步都给出解释。我注意到,它在解答一些题目时,还会提供多种解题思路,并对各种方法的优劣进行比较,这让我不仅仅学会了“怎么做”,更学会了“为什么这么做”,以及在不同的情境下应该选择哪种方法。这种教学模式,极大地提升了我的学习效率和解题信心。

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这本书的名字就叫《信号与线性系统辅导及习题精解》,从书名就能感受到它的定位——既有理论辅导,又有习题的详细解析。我当时选择它,主要是因为信号与线性系统这门课在我学习过程中确实是一个重要的“拦路虎”,很多概念抽象难懂,课本上的例题讲解有时不够透彻,而习题更是让人头疼,很多时候做完一道题,却不知道自己错在哪里,或者解题思路从何而来。所以,一本能够“辅导”概念,又能“精解”习题的书,对我来说具有极大的吸引力。我希望它能像一位耐心细致的老师,一步一步地引导我理解那些复杂的傅里叶变换、拉普拉斯变换,以及各种系统的性质,比如稳定性、因果性、线性度等等。特别是对于那些涉及积分、微分的运算,我总是感到力不从心,希望这本书能提供清晰的解题步骤和技巧,让我能够熟练掌握。而且,辅导部分我想会从最基础的概念开始,循序渐进,而不是上来就讲高深的内容。对于习题精解,我期望它不仅仅是给出答案,而是要详细分析解题的思路,为什么选择这种方法,每一步运算的依据是什么,以及可能出现的陷阱和易错点。如果能有一些不同类型题目的归纳总结,或者针对同一知识点设计多道不同难度的习题,那就更好了。毕竟,理论学得再好,最终还是要体现在解题能力上。我希望通过这本书,我能真正理解信号与线性系统的精髓,而不是死记硬背公式。

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《信号与线性系统辅导及习题精解》这本书,对我而言,不仅仅是一本教科书的补充,更像是一位循循善诱的良师益友。在理论辅导方面,它将信号与线性系统这个略显艰涩的学科,分解成了一个个易于理解的单元。我尤其欣赏它在讲解“系统函数”这一概念时,不仅仅给出了数学定义,更是通过类比,将系统函数比作是系统的“指纹”,能够唯一地标识一个线性时不变系统,这种形象的比喻,让我在脑海中构建起了一个清晰的概念模型。而在习题的“精解”部分,这本书更是将“精益求精”的理念发挥到了极致。我曾经遇到一道需要进行傅里叶变换的题目,反复尝试了多种方法,都未能得到正确结果。这本书的解析,首先明确了题目的要求,然后一步步地引导我如何选取合适的变换方法,如何进行符号运算,以及如何简化最终的表达式。它甚至会给出一些关于变换性质的提示,帮助我回忆起相关的知识点。更重要的是,它在解析过程中,还会分析一些常见的误区,比如在处理信号的奇偶分解时,容易出现的符号错误,或者在进行傅里叶变换时,可能忽略的参数。这种全面而深入的解析,让我不仅学会了如何解答这道题,更是掌握了更通用的解题策略,大大增强了我面对类似问题时的信心。

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