《信號(hào)與系統(tǒng)》哈工大講義.ppt

信號(hào)與系統(tǒng) SignalsandSystems哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制研究所 劉旺逸夫樓609室86413532 860913895788959 課程學(xué)習(xí)要求 保持良好的課堂秩序嚴(yán)格遵守上課紀(jì)律 隨機(jī)抽查三次曠課或6次遲到 早退取消考試資格 認(rèn)真完成課后作業(yè) 作業(yè)缺1 3取消考試資格 積極完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)缺1 3取消考試資格 主要講述章節(jié) 第1章第2章第3章第4章第5章第6 2 6 3 6 4小節(jié)第7章第8章第12章 參考文獻(xiàn) Alanv Oppenheim 劉樹(shù)棠譯 信號(hào)與系統(tǒng) 西安交通大學(xué)出版社王寶祥 信號(hào)與系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社陸哲明 趙春暉 孫圣和 信號(hào)與系統(tǒng)學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo) 科學(xué)出版社 學(xué)習(xí)目的和意義 后續(xù)課程 通信 控制和數(shù)字信號(hào)處理 基礎(chǔ)實(shí)際工程 IT行業(yè) 股票分析 醫(yī)學(xué) 航天航空 地質(zhì) 基礎(chǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)研究 圖像處理 語(yǔ)音處理 數(shù)據(jù)挖掘 先導(dǎo)課程考研 專業(yè)基礎(chǔ)課 第一章緒論 本章主要研究?jī)?nèi)容 信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容信號(hào)描述與信號(hào)運(yùn)算信號(hào)分解 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 一 信號(hào)1 概念 消息 信號(hào) 信息 函數(shù)MessageSignalInformationFunction具體內(nèi)容 表現(xiàn)形式 消息有效成分 信號(hào)表達(dá)式 單值函數(shù) 信號(hào) 消息的運(yùn)載工具和表現(xiàn)形式 消息傳遞方式的歷史 光信號(hào)聲信號(hào)電信號(hào)現(xiàn)代 GPS 網(wǎng)絡(luò) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 2 分類 信號(hào)函數(shù)表達(dá)式確定性確定信號(hào) 能表示成時(shí)間確定函數(shù) 用在控制系統(tǒng)中 隨機(jī)信號(hào) 不能表示成時(shí)間確定函數(shù) 只能知道其概率分布 用在通信系統(tǒng)中 周期性周期 非周期 偽隨機(jī) T很大的周期信號(hào) 混沌 Chaos 信號(hào) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 時(shí)間函數(shù)取值連續(xù)性 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 例1 判斷信號(hào)類型 習(xí)題1 1 連續(xù)時(shí)間信號(hào)模擬信號(hào) 連續(xù)時(shí)間離散幅度信號(hào) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 例1 判斷信號(hào)類型 習(xí)題1 1 離散時(shí)間信號(hào)數(shù)字信號(hào) 離散時(shí)間信號(hào)抽樣信號(hào) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 例1 判斷信號(hào)類型 習(xí)題1 1 離散時(shí)間信號(hào)數(shù)字信號(hào) 離散時(shí)間信號(hào)數(shù)字信號(hào) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 自變量個(gè)數(shù) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 能量和功率特性 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 調(diào)制系統(tǒng)中 調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào) 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 3 信號(hào)分析 信號(hào)描述 運(yùn)算 分解 頻譜分析 相關(guān)分析 信號(hào)檢測(cè)4 信號(hào)變換 源自信號(hào)的正交分解 傅氏變換 拉氏變換 Z變換 DTFT DFT5 信號(hào)處理 信號(hào)變換是其中一部分 服務(wù)于信號(hào)傳輸 變換 濾波 壓縮 增強(qiáng) 分割 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 二 系統(tǒng)1 概念 系統(tǒng) 若干相互作用和相互依賴的事物所組成的具有特定功能的整體 系統(tǒng) 電路 網(wǎng)絡(luò) i 系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)功能與特性 關(guān)心全局 ii 電路強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與參數(shù) 關(guān)心局部 廣義系統(tǒng)分類物理 非物理 自然 人工 e t r t 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 2 信號(hào)與系統(tǒng)關(guān)系相輔相成 離開(kāi)信號(hào) 系統(tǒng)無(wú)存在必要 信號(hào)必須通過(guò)系統(tǒng)得以傳輸和處理3 分類 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 L C微分 差分方程 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 線性系統(tǒng) 疊加性 均勻性 非線性系統(tǒng) 時(shí)變 參數(shù)隨時(shí)間變化 時(shí)不變 參數(shù)不隨時(shí)間變化 a1e1 t a2e2 t e1 t e2 t r1 t r2 t a1r1 t a2r2 t e t r t e t t0 r t t0 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 4 線性時(shí)不變系統(tǒng) LinearTimeInvariant LTI LTI系統(tǒng) 滿足疊加性 滿足均勻性 滿足時(shí)不變特性 線性 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 滿足微 積 分特性 因果特性 若不存在激勵(lì) 且起始狀態(tài)為0 則線性常系數(shù)微分方程描述的系統(tǒng)滿足因果性 即 線性時(shí)不變系統(tǒng)未必就滿足因果性 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 例2 判斷下列系統(tǒng)特性 因果 線性 時(shí)不變 穩(wěn)定 i 線性 ii 時(shí)不變 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 iii 因果 iv 穩(wěn)定 i 線性 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 ii 時(shí)變 iii 非因果 iV 穩(wěn)定 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 r t e t cos t i 線性 ii 時(shí)變 iii 因果 iv 穩(wěn)定 r t e t cos t 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 r t i 非線性 ii 時(shí)不變 iii 因果 iv 穩(wěn)定 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 5 系統(tǒng)分析 已知e t 和系統(tǒng)求響應(yīng)r t 步驟i 建立數(shù)學(xué)模型 用框圖或數(shù)學(xué)表達(dá)式描述ii 求解數(shù)學(xué)模型 已知數(shù)學(xué)模型或輸入激勵(lì) 方法i 描述方法 輸入 輸出描述法 狀態(tài)變量描述法ii 求解方法 時(shí)域 經(jīng)典 卷積 數(shù)值 和變換域 頻域 復(fù)頻域 Z域 FFT iii 非線性方法 人工神經(jīng)網(wǎng) 遺傳算法 模糊理論 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 i 相加ii 倍乘 iii 積分 框圖中三種基本單元 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 例3 根據(jù)圖寫(xiě)微分方程或根據(jù)微分方程畫(huà)框圖 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 解 令 根據(jù)此方程 可以畫(huà)出方框圖為 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容 6 系統(tǒng)綜合 已知激勵(lì)和響應(yīng) 求系統(tǒng) 關(guān)系 分析是綜合的基礎(chǔ)7 系統(tǒng)工程學(xué) 利用系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)和優(yōu)化系統(tǒng)工程 作業(yè) 1 2 1 3 5 1 3 1 19 1 20 1 3 5 7 1 21 1 23 1 1信號(hào)與系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容