信號與動態測量係統(工業和信息化部“十二五”規劃教材) 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　本書從動態測量的角度係統介紹信號與綫性係統的相關理論與知識，闡述信號與綫性係統的關係。全書以減小動態測量誤差為基本齣發點分析綫性時不變係統，明確信號有效頻帶、測量係統工作頻帶的概念，係統地闡明瞭工程不失真測試條件，為設計和分析動態測控係統奠定必要的理論基礎。��
　　全書共10章，主要內容包括信號與動態測量係統的基本概念、建立測試係統數學模型的方法、綫性時不變測試係統的時域分析方法及其動態響應特性的時域描述、基於傅裏葉級數和傅裏葉變換的信號頻譜分析和測試係統頻域響應分析、基於拉普拉斯變換的綫性時不變測試係統復頻域分析，還從數字仿真應用的角度分析瞭離散時間係統的特性，討論瞭數字仿真方法，最後介紹瞭改善測量係統動態特性以及進行動態測量誤差修正的方法等。��
　　本書可作為測控類相關專業的教學用書，也可作為選擇、設計、分析和應用動態測量係統時的參考資料。

目錄

目　錄

第1章　概論　1
1．1　引言　1
1．2　信號的錶達、分類及其特徵描述　3
1．2．1　信號的錶達方法　3
1．2．2　信號的分類　4
1．2．3　信號的特徵描述　11
1．3　信號失真與動態測量誤差　16
1．3．1　理想測量係統與信號相似　16
1．3．2　信號失真及其描述　17
1．3．3　動態測量與動態測量誤差　18
1．4　測量係統的基本構成、分類及其數學模型　20
1．4．1　測量係統的基本功能單元　20
1．4．2　測量係統分類　21
1．4．3　測量係統的數學模型　23
1．5　實際動態測量中的信號　25
習題　26

第2章　集中參數係統數學建模　27
2．1　引言　27
2．2　綫性集中參數電路係統建模　29
2．3　綫性集中參數機械係統建模　36
2．4　集中參數熱力係統建模　40
2．5　仿真建模方法　44
2．6　微分算子與算子傳遞函數　50
2．7　連續時間係統數學模型錶達形式的相互轉換　53
2．7．1　狀態方程模型轉化為輸入輸齣方程　53
2．7．2　輸入輸齣方程轉化為狀態方程模型　55
2．8　離散時間係統的數學模型與數字仿真　58
2．8．1　綫性時不變離散時間係統的數學模型　58
2．8．2　數字仿真引論　61
習題　63

第3章　綫性(測量)係統分析方法概論　69
3．1　測量係統分析的基本任務　69
3．2　連續時間係統響應的經典求法　69
3．2．1　係統響應與常微分方程解的對應關係　69
3．2．2　一階係統響應求解　70
3．2．3　高階係統響應求解　71
3．3　離散時間係統響應的求法　73
3．3．1　零輸入響應求解　73
3．3．2　零狀態響應求解　74
3．4　綫性時不變係統的基本性質　74
3．4．1　綫性時不變連續時間係統的基本性質　74
3．4．2　綫性時不變離散時間係統的基本性質　76
3．5　綫性時不變測量係統的工程分析方法　77
習題　78

第4章　綫性時不變(測量)係統時域分析　80
4．1　時域分析的基本信號　80
4．1．1　單位階躍信號　80
4．1．2　單位衝激信號　81
4．1．3　單位樣值信號　83
4．2　信號的時域分解　84
4．2．1　連續時間信號分解成單位階躍信號的綫性組閤　84
4．2．2　連續時間信號分解成單位衝激信號的綫性組閤　86
4．2．3　離散時間信號的時域分解　87
4．3　綫性時不變係統零狀態響應的時域求取方法　87
4．3．1　單位樣值響應與捲積和　87
4．3．2　單位衝激響應與捲積積分　92
4．3．3　單位階躍響應與疊加積分　96
4．3．4　單位階躍響應與單位衝激響應的關係　96
4．3．5　連續時間係統串、並聯組閤的單位衝激響應　97
4．3．6　離散時間係統串、並聯組閤的單位樣值響應　98
4．4　典型一階(測量)係統的時域響應分析　98
4．4．1　典型一階係統的零輸入響應　99
4．4．2　典型一階係統的零狀態響應　99
4．5　求解單位衝激響應的“δ匹配”方法　102
4．6　典型二階係統的時域響應分析　107
4．6．1　典型二階係統的零輸入響應　108
4．6．2　典型二階係統的零狀態響應　110
4．7　綫性時不變係統的時域特性　115
4．7．1　時域響應成份辨析　115
4．7．2　響應分析舉例　116
4．7．3　測量係統動態響應特性的時域描述　116
4．7．4　典型係統動態測量誤差的時域估計　119
4．8　信號的相關分析　121
4．8．1　信號的相似性與相關函數　121
4．8．2　自相關函數　124
4．8．3　互相關的計算方法　126
習題　130

第5章　頻域分析方法(傅裏葉變換方法)　133
5．1　頻域分析方法的基本信號　133
5．1．1　三角諧波信號　133
5．1．2　虛指數諧波信號　135
5．2　周期信號的諧波分解——傅裏葉級數展開　136
5．2．1　三角諧波分解　136
5．2．2　虛指數諧波分解　137
5．2．3　周期信號的離散頻譜　139
5．2．4　周期信號頻譜的求取　143
5．3　非周期信號的諧波分解——傅裏葉變換　146
5．3．1　時限信號的諧波分解與傅裏葉變換　147
5．3．2　頻譜密度函數及其物理意義　149
5．3．3　幅度譜(密度)與相位譜(圖)　150
5．3．4　非周期信號頻譜的特點　150
5．4　傅裏葉變換的基本性質　150
5．4．1　綫性性質　150
5．4．2　尺度變換性質　151
5．4．3　時移性質　152
5．4．4　頻移性質　152
5．4．5　像原互易性質(像原對稱性質)　153
5．4．6　時域微、積分性質　154
5．4．7　捲積定理　154
5．4．8　頻域微分和積分性質　155
5．5　典型信號的頻譜(密度)　156
5．5．1　門信號(矩形脈衝信號)　156
5．5．2　反對稱正負矩形脈衝信號　157
5．5．3　單邊指數信號　157
5．5．4　(對稱)雙邊指數信號　158
5．5．5　反對稱雙邊指數信號　159
5．5．6　對稱三角脈衝信號　160
5．5．7　反對稱鋸齒脈衝信號　161
5．5．8　對稱半正弦(半餘弦)信號　161
5．5．9　正矢信號(升餘弦脈衝信號)　162
5．5．10　衝激信號的頻譜　163
5．5．11　直流信號的頻譜　163
5．5．12　階躍信號的頻譜　163
5．5．13　一般周期信號的頻譜密度函數　163
5．6　能量譜和功率譜　165
5．6．1　周期信號的功率譜　165
5．6．2　瞬變信號(能量信號)的能量譜(密度)　169
5．6．3　各態曆經的平穩隨機信號的功率譜(密度)　170
5．6．4　能量譜、功率譜(密度)與自相關函數的關係　171
5．7　信號的有效頻帶　172
5．7．1　周期信號的有效頻帶　172
5．7．2　時限信號的有效頻帶　176
5．7．3　各態曆經的平穩隨機信號的有效頻帶　179
5．8　信號頻譜的數值計算方法與離散傅裏葉變換　180
5．8．1　引言　180
5．8．2　香農離散采樣定理與信號恢復　582
5．8．3　周期信號頻譜的數值計算與離散傅裏葉級數　185
5．8．4　非周期信號頻譜(密度)的數值計算與離散傅裏葉變換　188
5．9　動態測量係統的頻域響應特性　193
5．9．1　綫性時不變係統的頻響函數　194
5．9．2　幅頻特性、相頻特性及其對稱性　194
5．9．3　頻響函數的物理意義　195
5．9．4　頻響函數的求取方法及頻響特性圖繪製　196
5．9．5　特殊係統的頻響特性　201
5．9．6　組閤係統的頻響特性　205
5．10　測量係統的工作頻帶與工程失真測量條件　207
5．10．1　工作頻帶的概念與工程失真測量條件　207
5．10．2　工作頻帶求取　209
5．10．3　頻域失真及動態失真的頻域估計　215
習題　217

第6章　復頻域分析方法(拉普拉斯變換方法)　222
6．1　拉普拉斯變換與信號分解　222
6．1．1　拉普拉斯變換的信號分解含義　222
6．1．2　單邊拉普拉斯變換與雙邊拉普拉斯變換　224
6．1．3　拉普拉斯變換的收斂域　225
6．1．4　拉普拉斯逆變換的積分路徑與信號的復頻域分解方案　226
6．1．5　拉普拉斯變換與傅裏葉變換的關係　227
6．2　常用信號的拉普拉斯變換　228
6．3　拉普拉斯變換的基本性質　228
6．3．1　綫性性質　228
6．3．2　尺度變換　229
6．3．3　時移特性　229
6．3．4　頻移特性　229
6．3．5　時域微分　230
6．3．6　時域積分　230
6．3．7　復頻域微分　231
6．3．8　捲積定理　231
6．4　拉普拉斯變換的求解方法　231
6．4．1　拉普拉斯正變換的計算　231
6．4．2　拉普拉斯逆變換的計算　232
6．5　利用拉普拉斯變換求解綫性時不變係統的時域響應　238
6．5．1　求解原理　238
6．5．2　求解實例　239
6．6　綫性時不變係統的傳遞函數　246
6．6．1　傳遞函數的定義與求法　246
6．6．2　傳遞函數的描述——係統的零、極點分布圖　248
6．6．3　係統的極點分布與其穩定性　249
6．6．4　傳遞函數與頻響函數的關係　251
6．6．5　組閤係統的傳遞函數　254
習題　255

第7章　動態測量係統綜閤分析　259
7．1　高階係統的分解　259
7．2　典型係統分析　260
7．2．1　理想放大係統　260
7．2．2　典型一階係統　261
7．2．3　典型二階係統　261
7．2．4　理想積分係統　265
7．2．5　理想微分係統　267
7．2．6　一階微分係統　269
7．2．7　二階微分係統　269
7．3　綫性時不變係統串聯組閤的特性分析　271
7．4　係統動態特性實例分析　271
7．5　動態失真情況分析　281
7．6　動態均方根誤差及其求法　286
習題　293

第8章　離散時間係統分析與數字仿真　295
8．1　離散時間係統響應求解　296
8．1．1　“遞推法”求解單位樣值響應　296
8．1．2　“餘函數法”求解單位樣值響應　297
8．2　Z變換及其在離散時間係統響應分析方麵的應用　297
8．2．1　離散時間信號的指數分解與Z變換　298
8．2．2　Z變換的收斂域　299
8．2．3　Z變換的基本性質　300
8．2．4　Z逆變換的求取　301
8．3　離散傳遞函數與離散頻響函數　305
8．4　數字仿真方法　308
8．4．1　時域響應不變法　308
8．4．2　反嚮等效法　311
8．4．3　微分方程差分離散化　312
8．4．4　雙綫性變換法　314
8．5　離散時間係統的實現方法　319
習題　321

第9章　動態特性補償與動態誤差修正　325
9．1　測量係統的動態特性補償　325
9．1．1　動態特性補償目標　325
9．1．2　模擬補償方法　338
9．1．3　數字補償方法　342
9．2　動態測量誤差修正　344
習題　346

第10章　動態測量係統辨識概論　348
10．1　引言　348
10．2　諧波激勵式係統辨識　349
10．3　瞬態激勵式係統辨識　356
10．3．1　瞬態激勵下的頻域辨識　356
10．3．2　瞬態激勵下的時域辨識　357
10．4　各態曆經平穩隨機激勵下的係統辨識　358
習題　359

參考文獻　361

前言/序言

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