信號與係統分析基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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薑建國 著

圖書標籤:

• 信號與係統
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• 通信原理
• 控製係統
• 數學基礎
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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302014157

商品編碼：29604743044

包裝：平裝

齣版時間：1994-02-01

基本信息

書名：信號與係統分析基礎

定價：20.80元

作者：薑建國

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：1994-02-01

ISBN：9787302014157

字數：503000

頁碼：333

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統地介紹瞭信號通過綫性時不變係統的基本理論和分析處理方法。前八章講述確定的分析、變換域分析及濾波器。後四章介紹*信號的分析與處理，包括*信號的描述，綫性時不變係統對*信號的響應，綫性小二乘濾波，譜分析等。為便於讀者比較，前八章采用瞭連續時間信號與係統和離散時間信號與係統和離散時間信號與係統交叉敘述的體係。本書選材簡練，並注意瞭與有關專業的實際應用相結閤。
本書可作為電機工程、自動化、核物理、機械、生物醫學等專業大學本科生教材，也可供有關科技人員參考。

目錄

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章 信號與係統的基本概念
1.1 概述
1.2 信號的分類
1.3 某些典型的信號
1.4 奇異信號
1.5 連續信號的時域分解
1.6 係統的描述
1.7 係統的分類
習題
第2章 單輸入單輸齣係的時域分析
2.1 概述
2.2 連續係統的時域分析
2.3 離散係統的時域分析
2.4 係統的單位衝激響應與單位樣值響應
2.5 捲積積分
2.6 捲積和
習題
第3章 傅裏葉變換
3.1 概述
3.2 非周期信號的傅裏葉變換
3.3 傅裏葉變換的性質
3.4 捲積定理
3.5 周期信號的傅裏葉變換
3.6 抽樣信號的傅裏葉變換與抽樣定理
習題
第4章 離臘傅裏葉變換與快速傅裏葉變換
4.1 概述
4.2 離散傅裏葉變換
4.3 離散傅裏葉變換的性質
4.4 快速傅裏葉變換
4.5 離散傅裏葉變換的應用
習題
……
第5章 拉普拉斯變換和連續時間係統的s域分析
第6章 z變換及其應用
第7章 濾波器
第8章 係統分析的狀態變量法
第9章 信號的描述
0章 信號通過綫性時不變係統
1章 小均方誤差綫性濾波
2章 譜估計
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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探索生命律動：從基本原理到復雜湧現 本書旨在揭示隱藏在自然界、社會結構乃至人類思維深處的普遍規律，通過深入淺齣的方式，引導讀者認識和理解“湧現”這一令人著迷的現象。我們並非要從微觀粒子或基本力的角度齣發，而是聚焦於係統層麵，觀察和分析大量個體相互作用如何催生齣全新的、更高級彆的秩序和行為。 第一章：個體的邊界與交互的能量 在本書的開篇，我們將暫時擱置對構成世界的微小組成單元的探討，轉而關注那些獨立存在的“個體”。這些個體，無論它們是細胞、生物體、社會成員，甚至是抽象的概念，都擁有其內在的屬性和行為模式。然而，孤立的個體往往無法完全展現其潛在的復雜性。真正驅動係統演進的力量，在於個體之間的“交互”。 我們將從“交互”的本質入手，探討不同類型的連接方式：例如，信息傳遞的帶寬與延遲，物質交換的通量與阻礙，以及能量的流動與耗散。理解這些基本交互的特性，是洞察係統行為的關鍵。例如，一個簡單的生態係統中，不同物種之間的捕食關係、共生關係，其交互的強度和頻率直接決定瞭整個食物鏈的穩定性。在經濟係統中，消費者與生産者之間的信息對稱性，交易成本的高低，都會顯著影響市場價格的波動和資源的配置效率。 此外，我們還將審視“邊界”的概念。個體與其所處的環境之間存在著明確或模糊的邊界，這些邊界決定瞭信息、物質和能量的進齣。邊界的通透性、選擇性，以及邊界的動態變化，都是影響係統整體行為的重要因素。一個細胞的細胞膜，就是一個精密的邊界，它既保護瞭細胞內部環境的穩定，又選擇性地吸收營養物質並排齣廢物。一個國傢的邊境，則是一個更為宏觀的邊界，它影響著貿易、文化和人口的流動，從而塑造著國傢的經濟發展和社會形態。 通過對個體屬性的初步認知和對交互能量的量化分析，我們將在後續章節中，逐步構建起理解復雜係統運作的理論框架。本章將強調，即使是最簡單的個體，當它們以特定的方式連接和交互時，也可能蘊含著超越個體之和的巨大潛力。 第二章：網絡的力量：連接的拓撲與信息的流轉 一旦個體之間建立起連接，一個“網絡”便應運而生。本章將深入探討網絡的結構，即“拓撲”，以及信息如何在其中傳播和演化。網絡並非簡單的連接集閤，其內在的結構對係統的整體行為有著決定性的影響。 我們將首先區分不同類型的網絡：從高度有序的規則網絡，到隨機連接的無標度網絡，再到介於兩者之間的復雜網絡。例如，在生物體內，神經元之間的連接構成瞭一個高度復雜的網絡，其特殊的拓撲結構使得信息能夠快速而高效地傳遞，從而實現復雜的神經活動。社會網絡，如人際關係網、社交媒體連接，其無標度網絡的特性，意味著少數“超級連接者”能夠對信息的傳播速度和範圍産生巨大的影響。 接著，我們將關注“信息的流轉”。信息在網絡中的傳播並非總是均勻或隨機的。我們將探討傳播的動力學，包括信息擴散模型、閾值模型等。理解信息流動的模式，有助於我們預測疾病的傳播、謠言的擴散，或者新思想的采納過程。例如，在互聯網上，信息通過鏈接的傳遞，其速度和覆蓋範圍受到網絡拓撲結構和內容吸引力的雙重影響。 此外，我們還將引入“中心性”的概念，用以衡量節點在網絡中的重要性。不同的中心性指標（如度中心性、介數中心性、緊密度中心性）能夠揭示網絡中不同節點的角色和影響力。例如，在傳染病傳播中，具有高介數中心性的個體，由於其連接瞭許多不同的群體，在阻斷傳播鏈中起著至關重要的作用。 通過分析網絡的拓撲結構和信息的流轉機製，我們將為理解“湧現”現象提供一個強有力的工具。我們將會看到，即使是個體行為相對簡單，但一旦它們被組織成特定的網絡結構，其整體行為就可能呈現齣高度的復雜性和不可預測性。 第三章：自組織的力量：秩序的誕生與演化的軌跡 在本章，我們將聚焦於“自組織”這一核心概念。自組織是指係統在沒有外部強製性控製的情況下，通過局部單元之間的相互作用，自發地形成宏觀有序結構或功能的過程。這種秩序的誕生，是許多復雜係統中最令人著迷的特徵之一。 我們將首先區分不同類型的自組織機製。例如，在物理學中，水的結晶過程就是一個典型的自組織現象，水分子在特定溫度下自發地排列成有序的晶格結構。在生物學中，蟻群在尋找食物時，工蟻通過釋放信息素，這種局部的信息交互能夠引導整個蟻群形成高效的覓食路徑，無需任何一隻螞蟻擁有全局的“地圖”。 我們將探討自組織過程中常見的“反饋環路”。正反饋能夠放大微小的擾動，加速結構的形成；而負反饋則能夠穩定係統，維持已有的秩序。理解這些反饋機製，是理解係統如何從無序走嚮有序的關鍵。例如，在經濟係統中，消費者需求的增加（正反饋）可能導緻企業擴大生産，進一步刺激需求，形成一個增長的循環。反之，市場飽和（負反饋）則會抑製生産，使係統趨於穩定。 此外，我們還將研究“相變”的概念。當係統的參數（如溫度、密度、連接強度）發生變化時，係統可能從一種狀態突然躍遷到另一種完全不同的有序狀態。這種突變的發生，往往是係統內部能量和信息重新分布的結果。例如，水在不同溫度下可以呈現固態、液態和氣態，這些不同的相態，都體現瞭水分子之間相互作用在不同條件下的自組織結果。 通過對自組織機製、反饋環路和相變的深入分析，我們將看到，復雜係統並非是靜態的，而是處於不斷動態演化之中。這種演化，是內部驅動和外部環境相互作用的結果，也是湧現齣新模式和新功能的源泉。 第四章：適應與演化：係統對變化的響應與能力的提升 復雜係統並非孤立存在，它們時刻麵臨著外部環境的變化和內部的挑戰。本章將探討係統如何“適應”這些變化，並通過“演化”來提升自身的生存和發展能力。 我們將首先審視“適應性”的內涵。一個具有適應性的係統，能夠在其行為或結構上做齣調整，以更好地應對外部環境的壓力或機遇。例如，生物體的進化，就是對環境變化的一種長期適應。一個社會經濟係統，可以通過政策調整、技術創新等方式來適應經濟周期的波動或全球化帶來的挑戰。 我們將引入“學習”和“記憶”的概念。係統通過對過去經驗的“學習”，能夠形成對環境的“記憶”，從而在未來做齣更優的決策。這種學習可以是顯式的，也可以是隱式的，例如通過基因突變和自然選擇來實現的生物學習。在人工智能領域，機器學習算法正是模擬瞭這種學習過程。 接著，我們將探討“演化”的動力學。演化並非總是綫性的進步，它可能包含著探索、選擇、復製和變異等過程。我們將關注不同的演化模型，例如遺傳算法、進化博弈論等，來理解係統如何通過不斷的試錯和優化來提升自身的適應性。 此外，我們還將討論“湧現”與“演化”之間的協同作用。新的、更復雜的湧現現象，可以為係統提供新的適應性優勢，從而驅動進一步的演化。反之，演化過程中的選擇壓力，也可能催生齣更為豐富和精妙的湧現模式。例如，神經網絡的深度學習，就是通過不斷的演化和優化，湧現齣對圖像、語言等復雜模式的識彆能力。 本章將強調，適應與演化是復雜係統保持活力和生命力的關鍵。通過對這些過程的理解，我們可以更好地預測係統的未來走嚮，並思考如何引導係統的演化朝著更有益的方嚮發展。 第五章：湧現的魅力：從簡單規則到復雜行為的飛躍 在本書的最後一章，我們將匯聚前幾章的知識，全麵探討“湧現”的魅力。湧現是指一個復雜係統所錶現齣的整體屬性，這些屬性無法簡單地從構成該係統的孤立部分的屬性中預測或推導齣來。它是係統內部交互和組織所産生的“整體大於部分之和”的現象。 我們將通過大量生動的實例來闡述湧現。例如，意識的湧現，我們至今仍無法完全理解，但我們可以觀察到，它來自於大腦中數十億神經元之間極其復雜的相互作用。鳥群的飛行模式，單個鳥類隻需遵循簡單的避碰、對齊和聚集規則，就能形成壯觀而有序的空中舞蹈。經濟市場的價格波動，看似是無數個體的零散決策，卻能湧現齣周期性的繁榮與蕭條。 我們將深入分析湧現發生的“條件”。通常，湧現需要具備大量的組成單元、豐富的連接和交互、以及非綫性的動力學過程。這些條件共同作用，使得係統能夠超越局部的限製，展現齣全新的宏觀行為。 此外，我們還將探討“弱湧現”與“強湧現”的區彆。弱湧現是指，盡管整體屬性難以預測，但理論上可以通過對所有組成部分的精確模擬來解釋；而強湧現則認為，新的整體屬性具有真正的本體論上的新穎性，無法完全還原到其組成部分的物理屬性。 最後，我們將展望湧現研究的意義與應用。理解湧現，不僅能幫助我們更深刻地認識自然界的奧秘，還能為我們設計更強大的技術係統、更健康的社會組織提供啓示。從人工智能到城市規劃，從生態保護到金融市場監管，湧現的思想都將指引我們尋找新的解決方案。 通過本書的閱讀，您將能夠以一種全新的視角來審視周圍的世界，認識到隱藏在看似雜亂無章現象背後的深刻規律。您將學會如何從基本原理齣發，去理解那些令人驚嘆的復雜係統，並體會到“湧現”這一普遍存在的、充滿魅力的現象。

評分☆☆☆☆☆

初次捧讀這本《信號與係統分析基礎》，我懷揣著一種混閤著期待與些許忐忑的心情。我對這個領域一直抱有濃厚的興趣，但深知其晦澀與抽象。本書的封麵設計樸實而不失專業感，仿佛預示著其內容的嚴謹與紮實。翻開目錄，章節的劃分清晰明瞭，從最基礎的信號定義，到傅裏葉變換、拉普拉斯變換等核心概念，再到係統分析的各種方法，邏輯層次分明，一步步引導讀者深入。我對其中關於捲積積分的講解尤為期待，那可是理解綫性時不變係統特性的關鍵所在。我也希望書中能夠提供足夠多的例題和圖示，因為我深信，理論的理解離不開生動的實踐和直觀的輔助。畢竟，麵對抽象的數學公式，一個巧妙的圖形或者一個貼切的例子，往往能起到事半功倍的效果。我對本書能否將這些復雜概念解釋得通俗易懂，並讓我在閱讀過程中感受到“豁然開朗”的愉悅，充滿瞭好奇。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象，莫過於其在抽象概念具象化上的努力。例如，在介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）時，書中並沒有止步於枯燥的公式推導，而是花瞭大量的篇幅去解釋頻譜的概念，並通過一係列的圖示，展示瞭不同類型信號在頻域上的不同錶現。我尤其欣賞書中關於周期信號頻譜的講解，它將原本復雜的傅裏葉級數與傅裏葉變換聯係起來，讓我在理解周期性的根本原因上有瞭更深的認識。此外，書中關於采樣定理的論述也十分到位，它不僅解釋瞭奈奎斯特頻率的意義，還深入探討瞭欠采樣和過采樣的後果，並通過模擬信號與數字信號轉換的實際應用場景，讓這個理論不再是空中樓閣。我曾在這方麵感到睏惑，而這本書的講解，如同一盞明燈，照亮瞭我前進的道路，讓我對數字信號處理的基石有瞭更堅實的把握。

評分☆☆☆☆☆

盡管我對這本書的整體評價很高，但仍有一些地方，我感覺尚有提升的空間。例如，在涉及Z變換的章節，我總覺得在理解離散時間捲積與Z域乘積的等價關係時，還需要更多的輔助說明。雖然書中給齣瞭推導過程，但如果能增加一些更具象化的比喻，或者更詳細的實際案例分析，或許能讓一些初學者更容易跨越理解的障礙。再者，關於非綫性係統的分析，書中似乎隻是淺嘗輒止，這一點對於希望全麵掌握信號與係統分析的讀者來說，可能稍顯不足。我知道這本名為《信號與係統分析基礎》的書，其定位並非是深入探討所有分支，但如果有那麼一兩個章節，能稍微拓展一些關於非綫性係統或者更復雜係統分析的思路，那無疑會讓這本書的價值更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往信號與係統分析世界的大門。它並非那種一蹴而就的速成指南，而是一本需要耐心研讀、反復思考的踏實教材。書中關於因果性、穩定性、時不變性等核心概念的闡述，都力求嚴謹而不失清晰。我對其中關於係統響應的分解，以及如何利用係統函數來預測係統行為的部分，印象尤為深刻。它讓原本難以捉摸的“係統”變得可觸可及，仿佛可以透過數學的語言洞察其內在的運行機製。雖然一些高級話題的探討略顯簡略，但作為一本“基礎”讀物，它已經齣色地完成瞭任務。這本書的價值在於，它不僅僅是知識的傳遞，更是思維方式的啓迪，讓我學會如何用一種係統性的、分析性的眼光去看待各種信號和係統。

評分☆☆☆☆☆

對於這本書的整體風格，我隻能用“循序漸進、深度適中”來概括。它似乎非常理解初學者的痛點，不會一開始就拋齣過於復雜的數學工具，而是選擇從最容易理解的信號模型入手，例如階躍信號、指數信號等。在講解傅裏葉變換時，書中花瞭相當大的篇幅來鋪墊，從傅裏葉級數到傅裏葉變換的推導過程，邏輯鏈條非常完整。而對於拉普拉斯變換，書中更是通過與傅裏葉變換的對比，突齣瞭其在分析不穩定係統和處理瞬態響應方麵的優勢。我印象最深刻的是關於係統穩定性分析的部分，書中將代數判據、根軌跡等方法娓娓道來，並結閤實際工程中的例子，讓我明白瞭理論知識的實際應用價值。雖然它並非一本“百科全書”，但對於建立起信號與係統分析的基本框架，這本書無疑是稱職的。