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出版者:中国电力

作者:向贤兵

出品人:

页数:182

译者:

出版时间:2007-8

价格:18.80元

装帧:

isbn号码:9787508358635

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制理论
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• 自动控制原理

《数字信号处理导论：从基础到应用》 作者： 张伟, 李明 出版社： 科学技术文献出版社 ISBN： 978-7-5023-6789-0 --- 图书简介 一、 概述与定位 《数字信号处理导论：从基础到应用》是一本面向电子工程、通信工程、计算机科学、自动化（侧重信号处理方向）等专业本科生、研究生，以及相关领域工程技术人员的权威性教材与参考手册。本书旨在系统、深入地阐述数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法及其在现代工程实践中的应用。 本书的编写秉持“理论严谨性”与“工程实用性”并重的原则。我们力求在清晰地构建离散时间信号与系统、Z变换、离散傅里叶变换（DFT）等基础理论框架的同时，重点介绍如快速傅里叶变换（FFT）、滤波器设计（FIR/IIR）、自适应滤波等最常用且高效的工程技术。全书内容组织逻辑清晰，循序渐进，确保读者能够扎实掌握DSP的精髓。 二、 核心内容模块详解 本书共分为十二章，结构上遵循“基础理论—变换分析—滤波技术—现代方法”的递进逻辑： 第一部分：基础理论与离散时间系统（第1-3章） 第1章：信号与系统的回顾与展望： 从连续时间信号和系统出发，引入采样定理（奈奎斯特-香农定理）和量化误差，为过渡到离散时间信号奠定基础。详细讨论了信号的分类、能量与功率的定义。 第2章：离散时间信号与系统： 深入分析离散时间信号的表示、基本运算、周期性与对称性。重点剖析了线性时不变（LTI）系统的性质（如因果性、稳定性），并详细推导了系统的冲激响应和卷积和。 第3章：Z变换及其应用： Z变换是分析离散时间系统的核心数学工具。本章详细介绍单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的性质、常用函数的Z变换对，以及利用Z变换求解差分方程（系统分析）。 第二部分：频域分析与变换（第4-6章） 第4章：离散时间傅里叶变换（DTFT）： 探讨了DTFT的定义、性质及其与Z变换的关系。特别关注了DTFT频谱的周期性及其在分析系统频率响应中的作用。 第5章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT是连接时域和频域的桥梁，是所有现代频谱分析的基础。本章详细介绍DFT的性质、周期延拓、线性卷积的循环卷积实现。随后，深入讲解了FFT算法的原理，包括蝶形运算、基-2 FFT的分解方法（如Cooley-Tukey算法），并分析了其计算复杂度优势。 第6章：频谱分析与功率谱估计： 介绍如何利用DFT/FFT进行信号的频谱分析。讨论了窗口函数（如汉宁窗、海明窗）对频谱泄漏的影响与校正方法，并引入了功率谱密度（PSD）的基本概念和周期图法。 第三部分：数字滤波器设计（第7-9章） 滤波器设计是DSP应用中最核心的部分。本书将FIR和IIR滤波器分开深入讲解： 第7章：数字滤波器概述与时域设计： 介绍滤波器的基本性能指标（通带、阻带衰减、过渡带宽度）和线性相位概念。重点讲解了窗函数法在FIR滤波器设计中的应用（如矩形窗、汉宁窗、Kaiser窗）。 第8章：IIR滤波器设计： 讲解基于模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫）的数字IIR滤波器设计方法，特别是双线性变换法（BLT），详细分析了频率预畸变的处理。 第9章：FIR滤波器的频率采样设计与等波纹设计： 介绍更高级的FIR设计方法，如频率采样法以及Parks-McClellan算法（最小p范优化），以获得最优的幅度响应特性。 第四部分：先进主题与应用（第10-12章） 第10章：多速率信号处理： 介绍信号的抽取（Downsampling）和插值（Upsampling）技术，并详细阐述了抽取与滤波器的顺序对输出结果的影响。这对于子带编码和变采样率系统至关重要。 第11章：自适应滤波原理： 引入经典自适应算法，如最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法。重点分析其收敛性能、步长选择，并展示其在噪声消除和回声消除中的应用潜力。 第12章：DSP在现代系统中的案例分析： 本章结合实际应用场景，简要介绍了DSP在通信系统（信道均衡）、语音处理（语音编码、压缩）和图像处理（二维离散余弦变换DCT）中的基础应用。 三、 教材特色与优势 1. 注重推导过程： 所有关键公式和算法均提供清晰的数学推导，帮助读者建立深刻的理解，而非简单记忆结论。 2. 丰富的习题与案例： 每章末尾配有大量不同难度的理论分析题和实践设计题，强化知识点的掌握。 3. MATLAB/Python 结合： 书中穿插了大量的算法实现伪代码和基于MATLAB/Python的仿真示例，指导读者将理论知识转化为可运行的代码，实现滤波器的设计与验证。 4. 清晰的工程视角： 始终强调量化噪声、运算复杂度、实时性等工程约束条件对算法选择的影响。 四、 适用读者 本书是深入学习数字信号处理的理想教材，尤其适合： 高等院校电子、通信、控制工程等专业的本科高年级学生和研究生。 从事通信、雷达、声学、医疗仪器等领域信号处理算法开发和系统实现的工程师。 希望通过自学系统掌握DSP理论的自学者。 通过学习本书，读者将能够熟练运用Z变换、FFT等工具对离散系统进行分析，并掌握设计高性能FIR和IIR滤波器的工程能力，为后续深入研究如语音识别、图像压缩、无线通信等前沿技术打下坚实的基础。

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坦率地说，这本书的难度曲线非常平缓，但其内容的深度却不容小觑。我特别喜欢它在“鲁棒控制”和“最优控制”这两部分的处理方式。它没有将这些前沿概念神秘化，而是将H无穷控制和LQR（线性二次型调节器）设计过程拆解成了几个可理解的步骤。比如，在介绍LQR时，它没有直接丢出代数黎卡提方程，而是通过能量最小化的思想引入二次型性能指标函数，然后引导读者通过变分法推导出必要条件，这种由浅入深的逻辑链条非常完整。我感觉作者非常注重知识体系的构建，读完这本书，我不仅学会了“如何做”，更重要的是理解了“为什么这么做”。对于那些希望从“会用”跨越到“精通”的读者来说，这本书提供的理论基础是极其扎实的。它就像一位耐心的导师，在你每一步困惑的地方都提前设置好了清晰的指示牌，让你始终保持探索的信心，而不是在晦涩的公式中迷失方向。

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这本书的案例选取得极其精妙，这大概是我阅读过程中最大的惊喜之一。它并没有局限于机械臂或简单的温度控制系统，而是引入了许多更贴近现代工程挑战的实例，例如，如何对大型电力系统的动态进行稳定化控制，或者如何设计一套应对风力发电系统间歇性扰动的控制器。这些案例不仅展示了理论应用的广泛性，更重要的是，它们迫使我跳出单一学科的思维定势，去思考如何将控制理论与其他领域（如电力电子、流体力学）的知识融会贯通。书中对仿真结果的展示也做得非常到位，用对比图清晰地说明了采用不同控制策略后的性能提升，这极大地增强了理论的实证价值。对于一个有志于从事高级研发工作的工程师而言，这本书提供的不仅是知识点，更是一种解决复杂、多约束问题的思维框架和解决问题的信心，它拓宽了我的专业视野，让我看到了控制科学的无限可能性。

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这本书的语言风格和逻辑推进方式，给人一种非常老派但又极其可靠的感觉，像一本经过时间沉淀的经典著作。它的叙述节奏偏慢，但每一步都走得非常扎实，绝不跳跃。我特别欣赏作者在介绍频率域分析方法时所采用的视角。波德图和奈奎斯特图的引入，不是简单地作为传递函数的图像表达，而是深入探讨了它们在系统稳定裕度和抗干扰能力评估中的核心地位。作者用大量的文字去解释图线上某个特定点的物理意义，而非仅仅告诉读者“这里是180度相位交叉点”。这种细致入微的解释，使得初学者也能深刻理解“相角裕度”和“幅值裕度”对系统实际运行安全的重要性。整本书下来，我感觉作者对待读者的态度是极其尊重的，他似乎预见到了读者在学习过程中可能遇到的每一个认知难点，并提前准备好了详尽的解释和铺垫，使得整个学习过程流畅而富有成效，是一本值得反复研读的深度参考书。

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这本书的叙述方式真是让人耳目一新，完全没有那种传统教材的枯燥感。作者似乎非常懂得如何将那些抽象的数学概念与实际工程问题巧妙地结合起来，读起来一点也不费劲。特别是对于一些核心的反馈控制原理，书中通过大量的图示和案例分析，将原本晦涩难懂的传递函数、状态空间表示法等变得清晰可见。我记得有一章专门讲了根轨迹分析，书里不仅详细推导了绘制规则，还配上了不同系统参数变化时根轨迹如何移动的动态描述（尽管是静态的图，但想象空间很大），这对于我这种更偏向直觉理解的读者来说，简直是醍醐灌顶。它没有仅仅停留在理论层面，而是花了大量篇幅去探讨如何利用这些工具去设计和优化实际的控制系统，比如PID控制器的参数整定，书中给出的经验公式和试错法对比分析，非常实用，让我感觉自己手里握着的不再是一堆公式，而是一把解决实际工程难题的“瑞士军刀”。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既保证了理论的严谨性，又兼顾了工程应用的直观性，绝对是工具书中的精品。

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我发现这本书在处理系统建模和辨识这部分内容时，展现出了极高的专业水准和对初学者的友好度。不同于我之前翻阅过的几本教材，它没有直接跳到复杂的微分方程，而是从物理系统的基本定律出发，比如牛顿第二定律、基尔霍夫定律等，一步步引导读者建立起系统的数学模型。更让我赞赏的是，它对非线性系统和不确定性系统的处理方法。书中详细介绍了李雅普诺夫稳定性分析法，用几何直观和严谨的数学论证，清晰地阐述了系统稳定性的判断准则，这在很多入门教材中常常被简化或略去。而且，作者在介绍现代控制理论时，非常注重培养读者的“系统思维”，强调从整体上看待被控对象，而不是孤立地看待各个环节。这本书的排版和图表设计也值得称赞，清晰的层次结构和恰当的留白，使得即使面对复杂的数学推导，视觉疲劳感也大大减轻了，这对于长时间阅读来说至关重要，可以说是一本可以让人沉浸其中的学术著作。

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