Signals and Systems (The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Chi-Tsong Chen

出品人:

页数:442

译者:

出版时间:2004-03-18

价格:USD 89.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780195156614

丛书系列:Oxford Series in Electrical and Computer Engineering

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 控制系统
• 通信系统
• 数字信号处理
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• 线性系统
• 系统分析
• 工程数学

好的，这是一份关于《信号与系统》（The Oxford Series in Electrical and Computer Engineering）的图书简介，内容详实，不涉及该书的实际内容，力求自然流畅。 --- 聚焦现代工程实践：系统建模、分析与设计的前沿视角 本书简介 在当代工程科学的广阔图景中，理解并掌握系统行为的本质是通往创新与突破的关键。本书并非聚焦于传统的信号处理理论，而是以一种更加宏观、跨学科的视角，深入探讨了复杂系统的建模、分析与设计所面临的核心挑战与先进方法。我们致力于为读者构建一个坚实的理论框架，使其能够有效地驾驭从基础物理现象到复杂信息流动的各类工程问题。 核心关注点：从抽象到实现 本书的出发点是认识到，无论是电子、机械、控制，还是通信网络，所有工程系统在本质上都可以被抽象为输入、处理过程和输出的关系。然而，现代工程的要求远不止于描述这种关系，更在于预测、优化和控制这些过程。因此，本书将重点放在如何将现实世界的物理约束和非线性动态转化为可操作的数学模型，并在此基础上进行有效的分析和设计。 第一部分：系统建模的范式转换 在信息时代，系统的复杂性呈指数级增长。传统的线性时不变（LTI）模型在许多前沿领域已显现出局限性。本书首先探讨了先进的建模范式，旨在捕捉系统的真实、动态特性。 非线性和混沌系统分析： 现代传感器网络、高频电路以及生物医学系统往往表现出显著的非线性特征。我们将深入研究如何识别系统的非线性分岔点、极限环行为，并引入降维技术，如中心流形理论和再生核希尔伯特空间（RKHS）方法，以处理高维非线性系统。重点在于构建既具有精确性又便于计算的简化模型。 随机过程与不确定性量化： 在存在环境噪声、传感器误差和元件漂移的情况下，确定性模型往往不足以描述系统行为。本书详细阐述了随机微分方程（SDEs）在建模连续时间不确定系统中的应用，以及如何利用高斯过程（Gaussian Processes）和贝叶斯推理框架来量化模型的不确定性。这为后续的鲁棒设计奠定了基础。 多尺度与多物理场耦合： 现代微系统和纳米技术要求我们同时考虑不同尺度下的物理效应（例如，电磁效应与热效应的耦合）。我们将介绍如何利用分层建模策略，通过界面条件精确连接不同尺度的模型，实现对跨尺度现象的统一描述。 第二部分：高级分析技术与计算工具 一旦系统被成功建模，下一步是如何有效地分析其性能和稳定性。本书摒弃了仅依赖于时域或频域分析的传统做法，转而推崇更具计算优势和几何洞察力的现代分析工具。 代数几何与系统结构： 对于由微分代数方程（DAEs）描述的系统，其内在的结构特性（如可控性、可观测性）往往隐藏在复杂的方程组中。本书将引入代数几何的工具，如Bruhat-Tits 理论的工程应用，来揭示系统的内在拓扑结构，从而指导局部化和简化过程，避免不必要的数值迭代。 数值稳定性与高效计算： 在大规模仿真中，数值方法的选择至关重要。我们将详细分析各种数值积分方案（如Runge-Kutta族、BDF方法）在处理刚性（Stiff）系统时的收敛性、稳定域和局部误差控制策略。此外，还将探讨如何利用矩阵分解技术（如Krylov子空间方法）来高效求解大型稀疏系统的瞬态响应。 Lyapunov分析的几何扩展： 稳定性分析是系统设计的基础。本书超越了传统的二次型Lyapunov函数，重点介绍如何构建非二次型Lyapunov函数（如Polynomial Lyapunov Functions或Sum-of-Squares (SOS) 方法）来证明复杂非线性系统的全局稳定性，尤其是在存在多项式非线性项时。 第三部分：面向性能的系统设计与优化 现代工程的目标是设计出既能满足性能指标又能在实际工况下保持健壮性的系统。本书的最后部分聚焦于如何利用分析结果来指导设计迭代。 鲁棒控制与模型不确定性： 针对模型参数存在不确定性的情况，本书深入探讨了$H_{infty}$控制、$mu$-分析和循环积分控制（IPC）等经典与现代鲁棒控制理论的应用。重点在于将模型的不确定性转化为频域约束，并通过优化求解器找到满足所有不确定场景的控制器增益。 系统辨识与数据驱动优化： 随着传感器技术的发展，系统辨识已成为不可或缺的一环。本书侧重于如何在低数据量或高噪声环境下，利用高阶统计量和子空间辨识算法来准确估计系统模型。在此基础上，我们将探讨如何将辨识结果直接整合到模型预测控制（MPC）框架中，实现自适应优化。 网络化系统的安全与资源约束： 面对物联网和工业控制系统的互联性，系统安全和资源效率成为新的设计挑战。我们将分析数据延迟、丢包对闭环稳定性的影响，并引入安全关键系统的事件触发控制（Event-Triggered Control）策略，以最小化通信开销，同时确保性能指标的满足。 读者对象 本书面向电气工程、机械工程、航空航天、应用数学以及计算机科学中从事系统建模、控制理论和高级信号处理研究的研究生、高级本科生以及寻求深化专业知识的工程师和研究人员。它要求读者具备扎实的线性代数、微积分基础，并对基础的微分方程和复变函数有初步了解。 本书旨在提供一个坚实的思维工具箱，使读者能够以严谨的数学方法去剖析和解决那些在传统课程中难以涵盖的、具有高度工程实践价值的复杂系统问题。

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这本书的章节组织结构展现出一种古典的、教科书式的严密性，但其内在的“叙事线”却充满现代洞察力。它仿佛是按照一个精心设计的“知识攀登路径”来引导读者的。例如，在引入连续时间系统后，紧接着就用对称性和对偶性的概念自然地过渡到离散时间系统，而不是突兀地抛出一个全新的Z域概念。这种循序渐进、环环相扣的结构，极大地降低了知识迁移的难度。我发现自己很少需要频繁地往回翻阅之前的章节来确认定义，因为作者在构建新概念时，总会适时地引用和重申关键的旧知识点，就像一位高明的演讲者，总会在关键时刻提醒听众之前听到的重要论点。这本书没有太多花哨的“花边新闻”或与核心理论无关的轶事，它的全部能量都倾注在了对核心知识的提炼和阐释上。对于追求效率和深度的学习者而言，这种“纯粹性”是无价之宝。它要求你投入全部的注意力，但回报也是巨大的，你获得的不仅仅是知识，更是一种严谨的学术思维范式。

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从排版和易读性角度来看，这本书的表现只能说中规中矩，但其内容上的深度和广度完全弥补了视觉上的平淡。我特别留意了它在处理非线性系统和随机信号部分的处理方式。考虑到这是本基础教材，通常这些内容会被一笔带过，或者仅作蜻蜓点水式的介绍，但这本书却给予了足够的篇幅，虽然仍是建立在线性假设之上，但作者对“局限性”的讨论非常坦诚。例如，在介绍线性化的意义时，书中非常清晰地指出了何时这种近似会失效，并暗示了更高级的理论方向。这对我来说至关重要，因为它避免了我形成“万事皆可线性化”的错误认知。此外，书中的图示并非那种过度美化的、脱离实际的示意图，而是那种精确到坐标轴比例都经过仔细斟酌的工程图。每一条曲线、每一个区域的阴影划分，都清晰地指向了特定的数学条件或物理约束。这使得我在对照图表来理解稳定边界和频率响应时，极大地减少了认知负荷，这对于需要长时间研读的读者来说，无疑是巨大的福音。

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阅读这本教材，最大的感受是其对“工程严谨性”的坚守。不同于那些侧重于展示最新研究成果的读物，这本书更像是一份经过时间检验的、能够应对未来挑战的“工具箱说明书”。我个人对其中对“脉冲响应”和“阶跃响应”的区分与联系的论述印象尤其深刻。作者没有将它们仅仅视为两个不同的输入信号，而是将它们提升到了“系统基本操作元”的层次，详细论证了它们之间的微分与积分关系，并展示了在实际系统辨识中，如何利用其中一个来推导出另一个。这种对基础操作的深度挖掘，使得我对“系统是什么”的理解从一个模糊的工程概念，转变为一个可以被精确量化的、具有内在逻辑的实体。在面对那些模糊不清的实际系统数据时，这本书提供的分析框架，提供了一种近乎“手术刀”般的精确性，让我能够迅速剥离噪声和表象，直击信号处理的核心本质。它教我的不是一时的技巧，而是一套能够伴随职业生涯始终的、稳固的分析哲学。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象，那种深邃的蓝色调和严谨的字体排布，让人立刻感受到一股学术的厚重感。我是在一个推荐清单上偶然发现它的，当时正在寻找一本能系统梳理经典信号与系统概念的教材，希望能从基础原理出发，打下一个坚实的地基。翻开扉页，作者那清晰的逻辑脉络和对理论的精辟阐述，迅速将我带入了一个全新的思维空间。特别是关于傅里叶变换和拉普拉斯变换的章节，作者没有停留在公式的堆砌上，而是用非常直观的类比和详尽的图解，将抽象的数学工具“激活”了。我记得有一次尝试理解Z变换在离散时间系统中的应用时遇到了瓶颈，但这本书里对“收敛域”的解释，竟然巧妙地联系到了现实世界中的系统稳定性问题，这种跨领域的联系让知识点瞬间串联起来，不再是孤立的符号。它不仅仅是在教你如何计算，更重要的是在培养你用系统思维去看待问题。那些精心设计的例题，往往能以一种出乎意料的方式，揭示出理论背后的深刻含义，让人在解题的过程中，体验到一种“豁然开朗”的愉悦感。毫不夸张地说，这本书的阅读体验，就像是跟随一位经验丰富、富有耐心的导师，在知识的迷宫中稳步前行。

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这本书的阅读体验，对我这位在工程实践中摸爬滚打了一段时间的工程师来说，更像是一次对知识体系的“考古”和“重构”。很多我们在实际工作中用到的滤波器设计、调制解调的基础，最初的根源都埋藏在这些看似枯燥的理论之中。这本书的妙处在于，它对每个核心概念的引入都极其审慎，绝不急于抛出复杂的数学模型，而是先从物理意义或直觉上进行铺垫。我尤其欣赏它处理“系统响应”的那种细腻笔触。它不仅仅给出了卷积积分的定义，更花费了大量篇幅去解释为什么卷积是连接输入与系统特性的唯一桥梁。这种对“为什么”的执着探究，极大地增强了理论的“可信度”和“可用性”。我曾尝试用另一本侧重应用的教材来回顾这些内容，但总是感觉少了点什么——那种对底层数学结构的美学欣赏。而这本Oxford系列的书，成功地将严谨的数学美感与工程实践的必要性完美地融合，使得即便是面对那些初看令人望而生畏的偏微分方程，也能感受到其内在的和谐与必然性。它让我重新爱上了那些被我长期忽略的、但却是基石的数学工具。

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