信号与系统教程及实验

本书以全新的编排方式，由浅入深，循循渐进，并吸收现代计算方法介绍信号与系统的基本内容，包括:信号与系统分析的基本概念与方法；连续时间系统与离散时间系统的时域分析；连续信号的傅里叶变换与系统的频域分析；连续信号的拉普拉斯变换与系统的S域分析；离散信号与系统的Z变换域分析；在上述内容的基础上介绍了系统的状态空间分析方法。每章配有例题与MATLAB仿真实验原程序。本书配有两个附录:附录A———信号流图；附录B———凯里-哈尔米顿定理。
本书可作为高等学校工科(理科)的自动化类、电子类、通信类和电气类学生的教材，也可供相关科研与工程技术人员自学参考。

杜尚丰，男，博士，教授，博士生导师，党员。“新世纪人才工程”很好骨干青年教师，2003年度中国农业大学很好教师，2007年度中国农业大学十大杰出教师。国家自然科学基金项目同行评审专家；国家863专题项目同行评审专家：高等院校博士点基金项目同行评审专家。长期从事信号与系统、控制理论教学。主要研究方向有复杂系统理论、智能控制、农业生产过程自动化等。

第1章信号与系统概述
1.1绪言
1.2信号
1.3信号的基本运算
1.4阶跃函数和冲激函数
1.5系统的描述
1.6系统的性质
1.7LTI系统分析方法概述
习题
第2章系统的时域分析
2.1LTI连续系统的响应
2.1.1微分方程的经典解
2.1.2零输入响应和零状态响应
2.1.3冲激响应和阶跃响应
2.1.4卷积积分
2.2离散系统的时域分析
2.2.1LTI离散系统的响应
2.2.2差分方程的经典解
2.2.3零输入响应和零状态响应
2.2.4单位序列和单位序列响应
2.2.5卷积和
习题
第3章连续信号的傅里叶变换与频域分析
3.1非周期信号的傅里叶变换
3.2傅里叶变换的性质
3.3周期信号的傅里叶变换
3.3.1正弦、余弦信号的傅里叶变换
3.3.2一般周期信号的傅里叶变换
3.4采样信号的傅里叶变换与采样定理
3.4.1采样信号的傅里叶变换
3.4.2采样定理
3.5傅里叶变换的应用
3.5.1频域法求系统的响应
3.5.2无失真传输
3.5.3理想低通滤波器
3.5.4调制与解调
3.6连续信号傅里叶变换的MATLAB应用实例
本章小结
习题
第4章拉普拉斯变换和连续时间系统的S域分析
4.1拉普拉斯变换
4.2拉普拉斯变换的性质
4.3拉普拉斯逆变换
4.4拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系
4.5用拉普拉斯变换求解线性系统的响应
4.5.1微分方程的S域求解
4.5.2S域元件模型
4.6系统函数
4.6.1系统函数
4.6.2系统的联结
4.6.3系统的S域框图
4.7系统函数的零、极点分布对系统时域特性的影响
4.7.1H(s)零、极点分布与h(t)波形特征的对应
4.7.2H(s)、F(s)极点分布与自由响应、强迫响应特征的对应
4.7.3H(s)、F(s)极点分布与暂态响应、稳态响应特征的对应
4.8系统函数零、极点与系统频率响应特性的关系
4.9系统函数零、极点分布与系统稳定性的关系
4.10MATLAB仿真实现连续系统的S域分析
习题
第5章离散时间信号与系统的Z域分析
5.1Z变换
5.1.1Z变换的定义
5.1.2Z变换的收敛域
5.1.3典型序列的Z变换
5.1.4逆Z变换
5.1.5Z变换的性质
5.2离散时间系统的Z域分析
5.2.1利用Z变换解差分方程
5.2.2离散时间系统的系统函数
5.2.3系统的Z域框图
5.3离散时间系统函数与系统特性
5.3.1系统函数的零、极点分布与系统时域特性的关系
5.3.2系统函数的零、极点分布与系统频率响应的关系
5.3.3系统函数的零、极点分布与系统稳定性的关系
5.4Z变换与拉普拉斯变换的关系
5.5利用MATLAB对离散系统进行Z域分析
习题
第6章离散傅里叶变换(DFT)与频域分析
6.1离散傅里叶级数
6.1.1离散傅里叶级数的定义
6.1.2离散傅里叶级数的性质
6.2离散傅里叶变换
6.2.1四种信号及其傅里叶变换
6.2.2离散信号傅里叶变换的定义
6.2.3离散傅里叶级数(DFS)与离散傅里叶变换(DFT)的关系
6.3离散傅里叶变换的性质
6.4线性卷积的计算
6.5频率采样定理
6.5.1Z变换与DFT的关系
6.5.2不失真条件
6.5.3F(z)的内插表达式
6.6离散傅里叶变换的应用
6.7MATLAB仿真
习题
第7章系统分析的状态变量法
7.1系统的状态空间描述
7.1.1状态空间基本概念
7.1.2根据系统物理模型建立状态方程
7.1.3由系统的输入—输出方程建立状态方程
7.1.4将系统函数分解建立状态方程
7.2系统函数（传递函数）
7.2.1系统函数（传递函数）矩阵
7.2.2系统函数描述和状态空间描述的比较
7.3状态方程的求解
7.3.1线性连续系统状态方程的解
7.3.2线性离散系统状态方程的解
7.4能控性与能观性
7.4.1系统的能控性
7.4.2系统的能观性
7.5MATLAB应用于状态变量分析
7.5.1利用MATLAB求解状态空间表达式
7.5.2状态方程求解
7.5.3用MATLAB判断线性系统的能控性和能观性
习题
附录A系统的信号流图与梅森公式
附录B哈密顿凯莱定理
参考答案
参考文献