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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DTFT393

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DTFT401

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PID503

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