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目录 1

译者序 1

前言 1

作者简介 1

第1章　线性系统引论 1

1.1　连续和离散信号与线性系统 2

1.1.1　连续和离散信号与采样 2

1.1.2　连续时间和离散时间系统 4

1.2　系统线性性与时不变性 11

1.2.1　系统的线性性 11

1.2.2　线性系统的时不变性 14

1.3　系统的数学建模 15

1.4　系统分类 21

1.5 MATLAB系统分析与设计 22

1.6　本书的组织 23

1.7　总结 23

1.8　参考文献 24

1.9　习题 25

第2章　信号引论 29

2.1　线性系统中常用的信号 29

2.1.1　脉冲δ信号 37

2.2　信号运算 44

2.3　信号分类 48

2.4　信号的MATLAB实验 50

2.5　总结 51

2.6　参考文献 53

2.7　习题 55

第一部分　频域技术 62

第3章　傅里叶级数与傅里叶变换 62

3.1　傅里叶级数 62

3.1.1　从傅里叶级数到傅里叶变换 71

3.2　傅里叶变换及其性质 73

3.2.1　傅里叶变换的性质 74

3.2.2　逆傅里叶变换 86

3.3　系统分析中的傅里叶变换 89

3.3.1 系统传递函数和系统响应 89

3.3.2　频谱 92

3.4　系统分析中的傅里叶级数 96

3.4.1　对周期性输入的系统响应 96

3.4.2　对正弦波输入的系统响应 101

3.5　从傅里叶变换到拉普拉斯变换 104

3.6　傅里叶分析MATLAB实验室的实验 106

3.7　总结 107

3.8　参考文献 110

3.9　习题 110

第4章　拉普拉斯变换 120

4.1　拉普拉斯变换和它的性质 121

4.1.1　定义和存在条件 121

4.1.2　拉普拉斯变换的性质 123

4.2　逆拉普拉斯变换 130

4.3　线性系统分析中的拉普拉斯变换 137

4.3.1　系统传递函数与脉冲响应 138

4.3.2　系统零状态响应 142

4.3.3　单位阶跃响应和斜坡响应 144

4.3.4　全系统响应 146

4.3.5　实例研究 150

4.4　方框图 153

4.5　从拉普拉斯变换到Z变换 158

4.6 MATLAB实验室的实验 159

4.7　总结 160

4.8　参考文献 163

4.9　习题 164

第5章　Z变换 174

5.1　Z变换和它的性质 175

5.2　Z变换的逆 186

5.3　线性系统分析中的Z变换 191

5.3.1　离散时间线性系统的两个公式 191

5.3.2　利用积分公式求系统响应 194

5.3.3　利用微分公式求系统响应 203

5.3.4　实例分析：一个ATM计算机网络交换机 209

5.4　框图 213

5.5　离散时间频谱 216

5.5.1　正弦输入的系统响应 218

5.6 Z变换的MATLAB实验 219

5.7　总结 220

5.8　参考文献 224

5.9　习题 224

第二部分 时域技术 234

第6章　卷积 234

6.1　连续时间信号卷积 234

6.1.1　图形卷积 238

6.2　线形连续时间系统的卷积 245

6.3　离散时间信号的卷积 248

6.3.1 滑动带（Sliding Tape）方法 250

6.4　线性离散时间系统的卷积 254

6.5　使用MATLAB进行数值卷积 256

6.6.1　信号的卷积 259

6.6 卷积的MATLAB实验 259

6.6.2　线性动态系统的卷积 260

6.7　总结 261

6.8　参考文献 262

6.9　习题 262

第7章　时域的系统响应 268

7.1　求解线性微分方程 268

7.2　求解线性差分方程 275

7.3　离散时间系统的脉冲响应 282

7.3.1　求脉冲响应的直接法 282

7.3.2　利用线性和时不变性求脉冲响应 284

7.4　连续时间系统的脉冲响应 289

7.5　连续时间系统的完全响应 293

7.6　离散时间系统的完全响应 294

7.7　连续时间线性系统的稳定性 296

7.7.1　连续时间线性系统的内部稳定性 296

7.7.2 劳思-赫维茨（Routh-Hurwitz）稳定性判据 299

7.7.3 连续时间线性系统有界输入有界输出（BIBO）稳定性 306

7.8　离散时间线性系统的稳定性 307

7.8.1　离散时间线性系统的内部稳定性 307

7.8.2　离散系统稳定性检验的代数方法 309

7.8.3　离散时间线性系统BIBO稳定性 312

7.9 连续时间系统MATLAB实验 313

7.10 离散时间系统MATLAB实验 314

7.11 总结 315

7.12　参考文献 319

7.13　习题 320

第8章　状态空间法 327

8.1　状态空间模型 330

8.2　状态空间方程的时间响应 334

8.2.1 时域解 334

8.2.2　使用拉普拉斯变换求解 338

8.2.3　状态空间模型和传递函数 341

8.2.4　脉冲响应和阶跃响应 342

8.3　离散时间模型 343

8.3.1　差分方程与状态空间形式 344

8.3.2　连续时间系统的离散化 344

8.3.3　离散时间状态空间方程的求解 347

8.3.4　使用Z变换的解 348

8.3.5　离散时间脉冲和阶跃响应 351

8.4　系统特征方程和特征值 354

8.5　凯莱-哈密顿定理 356

8.6　非线性系统的线性化 360

8.7 状态空间MATLAB实验 367

8.7.1　实验1——倒立摆 367

8.7.2　实验2——连续系统的响应 368

8.7.3　实验3——离散系统的响应 370

8.8　总结 371

8.9　参考文献 375

8.10　习题 376

9.1　采样定理 388

第9章　数字信号处理中的信号 388

第三部分 电气工程中的线性系统 388

9.1.1 理想采样器采样和DTFT 393

9.1.2　物理可实现采样器采样 394

9.2 离散时间傅里叶变换（DTFT） 395

9.2.1 线性系统中的DTFT 401

9.2.2　从DTFT到双边Z变换 403

9.3　双边Z变换 404

9.3.1　线性系统中的双边Z变换 408

9.4　离散傅里叶变换（DFT） 409

9.4.1　快速傅里叶变换（FFT） 412

9.5　离散时间傅里叶级数（DFS） 413

9.6　离散时间信号的相关性 415

9.7　IIR和FIR滤波器 417

9.8　信号处理实验 418

9.9　总结 419

9.10　参考文献 422

9.11　习题 423

第10章　通信系统中的信号 427

10.1　通信系统中的信号传输 428

10.2　信号相关、能量和功率谱 431

10.3　希尔伯特变换 434

10.4　理想滤波器 437

10.5　调制和解调 438

10.6　数字通信系统 444

10.7　通信系统实验 445

10.8　总结 446

10.9　参考文献 448

10.10　习题 449

第11章　线性电路 451

11.1　基本关系 452

11.1.1 电压源和电流源之间的等效关系 454

11.2　一阶线性电路 456

11.2.1　RC电路 456

11.2.2　RL电路 460

11.3　二阶线性电路 464

11.3.1 串联LC电路，电压源驱动 465

11.3.2　R，L和C元件的串联 467

11.4　高阶线性电路 469

11.3.3　R，L和C元件的并联 469

11.5　MATLAB实验 472

11.6　总结 473

11.7　参考文献 473

11.8　习题 474

第12章　线性控制系统 478

12.1　反馈的本质 479

12.2　二阶系统的瞬态响应 483

12.2.1　高阶系统的瞬态响应 487

12.3　反馈系统稳态误差 488

12.4　反馈系统频率特性 491

12.5　伯德图 493

12.6 常用动态控制器：PI，PD和PID 503

12.7　控制系统实验 505

12.8　总结 506

12.9　参考文献 508

12.10　习题 509

附录A　线性代数 512

参考文献 518

附录B　微积分的一些结果 519

参考文献 521

附录C　MATLAB的介绍 522

参考文献 531

附录D　Simulink简介 533

参考文献 535