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第1章 信号、系统与控制的基本概念 1

1.1信号 1

1.1.1信号的大小 1

1.1.2信号的分类 3

1.1.3信号的基本处理方法 6

1.1.4典型的信号模型 7

1.2线性系统 12

1.2.1系统分类 13

1.2.2脉冲响应函数与卷积积分 17

1.2.3线性系统的数学模型 19

1.3自动控制系统 24

1.3.1开环控制与闭环控制 24

1.3.2信号调节器与控制器 26

本章小结 27

习题 29

第2章 连续时间信号的傅里叶分析 31

2.1矢量空间与基函数 31

2.1.1信号与矢量 31

2.1.2信号的相似度及相关函数 35

2.1.3基于正交函数系的信号表示方法 38

2.2周期信号的频谱 40

2.2.1三角傅里叶级数 41

2.2.2指数傅里叶级数 48

2.3非周期信号的频谱 52

2.3.1傅里叶变换 52

2.3.2傅里叶变换的性质 59

2.4傅里叶变换的应用实例 64

2.4.1信号通过线性定常系统 64

2.4.2理想滤波器和实际滤波器 66

2.4.3调制与解调 68

本章小结 72

习题 74

第3章 离散时间序列的傅里叶分析 79

3.1采样定理 79

3.1.1采样信号及其频谱 79

3.1.2信号重构 80

3.1.3频谱重构 83

3.2离散时间序列 84

3.2.1序列及其表示方法 84

3.2.2几种常用序列 85

3.2.3序列的基本运算 89

3.3离散时间傅里叶变换 93

3.3.1离散时间傅里叶变换的基本概念 93

3.3.2离散时间傅里叶变换的对称性 96

3.3.3离散时间傅里叶变换的性质 98

3.4离散傅里叶变换 100

3.4.1傅里叶变换的数值计算 100

3.4.2离散傅里叶变换的性质 106

3.4.3快速傅里叶变换算法 107

3.4.4离散傅里叶变换的应用实例 110

本章小结 116

习题 117

第4章 线性系统的输入-输出模型 120

4.1拉普拉斯变换 120

4.1.1拉普拉斯变换的定义 120

4.1.2拉普拉斯变换的性质 123

4.1.3拉普拉斯逆变换的计算方法 127

4.2连续时间系统的传递函数 136

4.2.1传递函数 136

4.2.2方框图模型 140

4.2.3建立系统数学模型的示例 148

4.3离散时间系统的脉冲传递函数 152

4.3.1 z变换的定义 152

4.3.2 z变换的主要性质 156

4.3.3 z逆变换的计算方法 159

4.3.4脉冲传递函数 164

本章小结 166

习题 167

第5章 线性系统分析 171

5.1连续时间系统的稳定性分析 171

5.1.1稳定性与冲激响应 171

5.1.2劳斯稳定判据 173

5.1.3应用MATLAB分析系统的稳定性 176

5.2连续时间系统的瞬态响应分析 178

5.2.1一阶系统的响应 178

5.2.2二阶系统的响应 179

5.2.3高阶系统的瞬态响应特性 182

5.2.4零、极点对瞬态响应特性的影响 186

5.3连续时间系统的频率响应分析 188

5.3.1系统的稳态响应 188

5.3.2一阶和二阶系统的频率响应 190

5.3.3高阶系统伯德图的绘制方法 195

5.3.4利用MATLAB绘制频率响应曲线 199

5.3.5最小相位系统 201

5.4离散时间系统分析 204

5.4.1离散时间系统的响应序列 204

5.4.2离散时间系统的稳定性分析 205

5.4.3离散时间系统的零、极点分析 208

本章小结 213

习题 213

第6章 线性滤波器设计 217

6.1模拟滤波器的频率特性 217

6.1.1零、极点分布对频率响应特性的影响 217

6.1.2低通滤波器和高通滤波器 219

6.1.3带通滤波器和带阻滤波器 221

6.1.4实际滤波器的频率特性 223

6.2原型滤波器设计 225

6.2.1巴特沃斯低通滤波器 225

6.2.2切比雪夫低通滤波器 231

6.2.3椭圆低通滤波器 236

6.3原型滤波器的频率变换 237

6.3.1高通滤波器设计 237

6.3.2带通滤波器设计 239

6.3.3带阻滤波器设计 241

6.4数字滤波器设计 244

6.4.1 IIR滤波器的间接设计方法 244

6.4.2 FIR滤波器的设计方法 251

6.4.3数字滤波器的实现方法 257

本章小结 258

习题 259

第7章 反馈控制原理 262

7.1反馈控制系统 262

7.1.1反馈控制系统的基本概念 262

7.1.2反馈控制系统的稳态误差 270

7.1.3反馈控制理论的基本问题 273

7.2根轨迹分析法 276

7.2.1根轨迹的基本概念 277

7.2.2连续反馈控制系统的根轨迹分析法 281

7.2.3离散反馈控制系统的根轨迹分析法 289

7.3奈奎斯特稳定判据 292

7.3.1伯德图中的奈奎斯特稳定判据 292

7.3.2连续反馈控制系统的稳定性分析 297

7.3.3离散反馈控制系统的稳定性分析 301

本章小结 303

习题 304

第8章 反馈控制系统的校正方法 307

8.1反馈控制系统的校正问题 307

8.1.1反馈控制系统的性能指标 307

8.1.2串联与反馈校正方式 313

8.1.3复合校正方式 314

8.2基于伯德图的串联校正方法 317

8.2.1理想的频率响应特性 318

8.2.2相位超前校正 318

8.2.3相位滞后校正 323

8.2.4相位滞后-超前校正 329

8.3基于根轨迹图的串联校正方法 332

8.3.1 PID控制器 332

8.3.2零-极点对消校正 337

8.4采样控制系统设计 339

8.4.1数字化模拟控制器 339

8.4.2具有最少拍响应的采样控制系统 345

本章小结 348

习题 349

第9章 状态空间法 352

9.1线性系统的状态空间描述 352

9.1.1连续时间系统的状态空间表达式 352

9.1.2状态变量变换 357

9.1.3传递矩阵与交链解耦 359

9.1.4传递函数的最小实现 363

9.1.5离散时间系统的状态空间表达式 369

9.2线性系统的状态空间分析法 372

9.2.1连续时间系统的状态转移方程 372

9.2.2离散时间系统的状态转移方程 376

9.2.3李亚普诺夫稳定判据 378

9.2.4可控性和可观测性 381

9.3反馈控制系统的状态空间设计法 387

9.3.1利用状态反馈配置闭环极点 388

9.3.2带有积分器的状态反馈控制系统 390

9.3.3全维状态观测器 392

本章小结 397

习题 397

附录 401

附表1连续时间傅里叶变换的主要性质 401

附表2离散时间傅里叶变换的主要性质 401

附表3拉普拉斯变换的主要性质 402

附表4 z变换的主要性质 403

附表5常见的广义傅里叶变换对 403

附表6常见的离散时间傅里叶变换对 404

附表7常见的拉普拉斯变换对 404

附表8常见的z变换对 405

参考文献 407