应用Web和MATLAB的信号与系统基础 第2版PDF电子书下载

第1章 基本概念 1

1．1 信号与系统 1

1．1．1 信号 1

1．1．2 信号处理 2

1．1．3 系统 2

1．2 连续时间信号 4

1．2．1 阶跃信号和斜变信号 4

1．2．3 周期信号 5

1．2．2 冲激信号 5

1．2．4 时移信号 7

1．2．5 连续和分段连续信号 8

1．2．6 连续时间信号的导数 9

1．2．7 时间分段定义的信号 10

1．2．8 连续时间信号的MATLAB分析 11

3．6．2 连续时间情况 11

1．3 离散时间信号 13

1．3．1 抽样 14

1．3．2 阶跃函数和斜变函数 15

1．3．4 周期的离散时间信号 16

1．3．3 单位脉冲 16

1．3．5 离散时间矩形脉冲 17

1．3．6 数字信号 18

1．3．7 时间平移信号 18

1．3．8 分段定义的离散时间信号 18

1．4 系统实例 19

1．4．1 RC电路 19

1．4．2 平面上的汽车 22

1．4．3 物体-弹簧-阻尼器系统 24

1．4．4 单摆 25

1．4．5 离散时间系统实例 25

1．5 系统的基本性质 28

1．5．1 因果性 28

1．5．2 线性 30

1．5．3 时不变性 33

1．5．4 有限维性 34

习题 37

2．1．1 初始条件 47

2．1 常系数输入/输出微分方程 47

第2章 微分差分方程系统 47

2．1．2 一阶情况 48

2．1．3 二阶或高阶方程的求解 49

2．2 系统建模 49

2．2．1 电路 50

2．2．2 机械系统 52

2．3 常系数线性输入/输出差分方程 54

2．3．1 递归求解 54

2．3．2 完全解 57

2．4 微分方程在时间上的离散化 59

2．4．1 一阶情况 59

2．4．2 二阶情况 62

2．5 时变或非线性方程系统 66

2．5．1 时变系数线性输入/输出微分方程 66

2．5．2 非线性输入/输出微分方程 67

2．5．3 时变非线性离散时间系统 71

习题 72

3．1．1 单位脉冲响应 84

3．1 线性离散时间系统的卷积表示 84

第3章 卷积表示 84

3．2 离散时间信号的卷积表示 86

3．2．1 卷积运算的性质 90

3．2．2 系统输出的计算 92

3．3 线性时不变连续时间系统的卷积表 94

3．3．1 冲激响应 94

3．4 连续时间信号的卷积表示 97

3．4．1 卷积的性质 102

3．4．2 系统输出的计算 104

3．5 数值卷积 105

3．6 线性时变系统 109

3．6．1 离散时间时变系统 109

习题 111

第4章 傅里叶级数与傅里叶变换 121

4．1 信号的频率成分表示法 121

4．1．1 复指数形式 123

4．1．2 线频谱 126

4．2 周期信号的傅里叶级数 127

4．2．1 三角级数 129

4．2．2 Gibbs(吉布斯)现象 130

4．2．3 Parseval定理 133

4．3 傅里叶变换 133

4．3．1 一般情况下的傅里叶变换 137

4．3．2 傅里叶变换的直角和极坐标表达式 140

4．3．3 奇偶对称信号 140

4．3．4 带限信号 142

4．3．5 傅里叶反变换 143

4．4 傅里叶变换的性质 143

4．4．1 线性 144

4．4．2 时移性 144

4．4．3 时间尺度变换特性 145

4．4．4 时域反折 146

4．4．5 频域微分 147

4．4．6 频移特性 148

4．4．7 与正弦信号相乘 149

4．4．8 时域微分 150

4．4．9 时域积分 150

4．4．10 时域卷积 152

4．4．11 时域乘积 153

4．4．12 Parseval定理 153

4．4．13 对称性 154

4．5 广义傅里叶变换 155

4．5．1 周期信号的傅里叶变换 156

4．5．2 单位阶跃函数的傅里叶变换 157

习题 158

第5章 系统频域分析 166

5．1 正弦输入信号的响应 166

5．2 周期输入信号的响应 172

5．2．1 周期输入信号 172

5．3 非周期输入信号的响应 177

5．4 理想滤波器的分析 182

5．4．1 相位函数 184

5．4．2 理想线性相位低通滤波器 185

5．4．3 理想线性相位带通滤波器 188

5．5 抽样 189

5．5．1 信号恢复 190

5．5．2 内插公式 192

5．5．3 混叠 193

习题 194

第6章 傅里叶变换在通信中的应用 206

6．1 模拟调制 206

6．1．1 普通调幅 208

6．1．2 单边带传输 209

6．1．3 角度调制 210

6．1．4 脉冲幅度调制 211

6．2 模拟信号的解调 212

6．2．1 DSB信号的解调 214

6．2．2 SSB信号的解调 215

6．2．3 其他类型信号的解调 215

6．3 多路信号的同时传输 215

6．3．1 FDM 216

6．3．2 TDM 217

6．4 数字调制 219

6．5 基带PAM 221

6．6 带通PAM 224

6．6．1 相移键控 225

6．6．2 频移键控 226

6．6．3 正交幅度调制 226

6．7 数字通信仿真 229

6．7．1 采用方波脉冲的M元PAM 230

6．7．2 抽样函数脉冲元PAM 231

6．7．3 OOK传输 232

6．7．4 FSK传输 233

习题 234

第7章 离散时间信号和系统的傅里叶分析 241

7．1 离散时间傅里叶变换 241

7．1．1 偶对称或奇对称信号 245

7．1．2 离散时间信号的频谱 246

7．1．3 DTFT反变换 248

7．1．4 广义DTFT 248

7．1．5 变换对 249

7．1．6 DTFT的性质 250

7．2 离散傅里叶变换 251

7．2．1 与DTFT的关系 254

7．2．2 截短信号的DFT 259

7．3 DFT的性质 262

7．3．1 线性 262

7．3．2 循环时移 262

7．3．3 时间反折 265

7．3．4 乘以复指数 265

7．3．5 循环卷积 266

7．3．6 时域乘积 268

7．4 利用DTFT和DFT进行系统分析 268

7．4．1 正弦输入的响应 269

7．4．2 理想低通滤波器的分析 270

7．4．3 理想模拟低通滤波器的数字滤波器实现 271

7．4．4 理想低通滤波器的单位脉冲响应 272

7．4．5 因果低通滤波器 272

7．4．6 利用DFT进行系统分析 274

7．5 FFT算法 275

7．6 FFT算法的应用 278

7．6．1 利用FFT计算傅里叶变换 278

7．6．2 快速卷积 280

习题 283

第8章 拉普拉斯变换和传输函数表示 292

8．1 信号的拉普拉斯变换 292

8．1．1 傅里叶变换和拉普拉斯变换的关系 295

8．2．2 时间右移性质 296

8．2．1 线性性质 296

8．2 拉普拉斯变换的性质 296

8．2．3 时间尺度变换 297

8．2．4 乘以t的幂性质 297

8．2．5 乘以指数函数的性质 298

8．2．6 乘以正弦信号的性质 299

8．2．7 时域微分的性质 300

8．2．8 积分性质 301

8．2．9 卷积性质 302

8．2．10 初值定理 303

8．2．11 终值定理 304

8．3 拉普拉斯反变换的计算 306

8．3．1 有理拉普拉斯变换 306

8．3．2 单极点 308

8．3．3 单极点并有两个或多个复数极点 309

8．3．4 重极点 313

8．3．5 极点位置和信号的形式 316

8．3．6 拉普拉斯反变换的数值解 317

8．3．7 M≥N的情况 319

8．3．8 变换中含有指数 320

8．4 输入/输出微分方程的拉普拉斯变换 321

8．4．1 一阶情况 321

8．4．2 二阶情况 323

8．4．3 N阶微分方程的情况 324

8．5 传输函数表示 327

8．5．1 有限维系统 329

8．5．2 传输函数的直接构造 332

8．6．1 并联连接 338

8．6．2 串联连接 338

8．6 方框图的传输函数 338

8．6．3 反馈连接 339

8．6．4 方框图化简 340

8．6．5 梅森定理 343

8．6．6 信号流图 344

习题 344

第9章 基于传输函数的系统分析 355

9．1 稳定性和冲激响应 355

9．1．1 稳定性的其他表征方法 357

9．2 Routh-Hurwitz稳定性判据 358

9．3 阶跃响应的分析 361

9．3．1 一阶系统 362

9．3．2 二阶系统 364

9．3．3 高阶系统 372

9．4 正弦和任意输入的响应 374

9．4．1 任意输入的响应 378

9．5 频率响应函数 379

9．5．1 一阶系统 380

9．5．2 阶系统 382

9．5．3 利用渐近线构造波特图 387

9．6 因果滤波器 394

9．6．1 巴特沃思滤波器(Butterworth) 395

9．6．2 切比雪夫滤波器(Chebyshev) 398

9．6．3 频率变换 401

习题 406

第10章 传输函数在控制中的应用 416

10．1 控制问题简介 416

10．2 跟踪控制 421

10．2．1 阶跃参考信号的跟踪 423

10．3 根轨迹法 430

10．3．1 根轨迹绘制 433

10．4 根轨迹法在控制系统设计中的应用 436

习题 444

第11章 z变换与离散时间系统 454

11．1 离散时间信号的z变换 454

11．1．1 DTFT与z变换之间的关系 457

11．2 z变换的性质 457

11．2．2 x[n]u[n]序列右移 458

11．2．1 线性性质 458

11．2．3 x[n]序列右移 459

11．2．4 x[n]序列左移 459

11．2．5 与n或n2相乘 460

11．2．6 与an相乘 461

11．2．7 与cos或sinΩn相乘 462

11．2．8 部分和 463

11．2．9 卷积 464

11．2．10 初值定理 464

11．2．11 终值定理 465

11．3 z 反变换的计算 466

11．3．1 长除展开法 467

11．3．2 用部分分式展开法计算z反变换 469

11．4 系统的传输函数表示 474

11．4．1 一阶情况 474

11．4．2 二阶情况 476

11．4．3 N阶情况 478

11．4．4 输入/输出卷积和z变换 478

11．4．5 互联系统的传输函数 481

11．5 离散时间系统的稳定性 484

11．5．1 Jury稳定判据 485

11．6 离散时间系统的频率响应 487

11．6．1 频率响应曲线的计算 489

习题 490

第12章 数字滤波器和控制器的设计 500

12．1 连续时间信号与系统的离散化 500

12．1．1 保持法 501

12．1．2 系统的离散化 503

12．2 IIR滤波器的设计 504

12．3 利用MATLAB设计IIR滤波器 508

12．4 FIR滤波器的设计 514

12．4．1 窗函数 521

12．5 数字控制器的设计 524

习题 529

第13章 系统的状态变量分析 534

13．1 状态模型 534

13．1．1 状态方程 535

13．2 状态模型的建立 537

13．2．1 用积分器实现状态模型 539

13．2．2 多输入多输出系统 541

13．3 状态方程的求解 543

13．3．1 强制性方程的求解 544

13．3．2 输出响应 544

13．3．3 利用拉普拉斯变换求解状态方程 545

13．4 离散时间系统 550

13．4．2 利用单位延时单元实现系统 551

13．4．1 状态模型的建立 551

13．4．3 状态方程的解法 552

13．4．4 利用Z变换求解状态方程 553

13．5 等效状态表示 555

13．5．1 对角线形式举例 558

13．6 状态模型的离散化 560

习题 563

附录A 复数变量的基本知识 573

附录B 矩阵及运算的基本知识 576

参考文献 581