MATLAB for Engineers

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出版者:Pearson/Education
作者:Moore, Holly
出品人:
页数:624
译者:
出版时间:2010-5
价格:$ 106.79
装帧:平装
isbn号码:9780131362178
丛书系列:
图书标签:
  • 数字图像处理
  • 图像处理
  • Matlab
  • MATLAB
  • 工程数学
  • 数值计算
  • 科学计算
  • 算法
  • 数据分析
  • 信号处理
  • 控制系统
  • 图像处理
  • 建模仿真
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具体描述

MATLAB for Engineers, 2e is ideal for Freshman or Introductory courses in Engineering and Computer Science. With a hands-on approach and focus on problem solving, this introduction to the powerful MATLAB computing language is designed for students with only a basic college algebra background. Numerous examples are drawn from a range of engineering disciplines, demonstrating MATLAB's applications to a broad variety of problems. Note: This book is included in Prentice Hall's ESource series. ESource allows professors to select the content appropriate for their freshman/first-year engineering course. Professors can adopt the published manuals as is or use ESource's website www.prenhall.com/esource to view and select the chapters they need, in the sequence they want. The option to add their own material or copyrighted material from other publishers also exists.

信号处理与系统分析:从理论基石到实际应用 作者: [此处留空,意指专业领域专家撰写] 出版社: [此处留空,意指权威学术出版社] --- 概述:驾驭动态世界的数学工具 在现代工程、物理学、经济学乃至生物科学领域,处理和理解随时间或空间变化的现象是核心挑战。《信号处理与系统分析:从理论基石到实际应用》 是一部全面而深入的教科书,旨在为读者构建一个坚实的理论框架,并提供将这些理论应用于解决复杂工程问题的实用方法。本书的重点在于揭示系统如何响应外部激励,并精确地描述和操纵信息载体——信号。 本书的叙事逻辑从最基础的数学描述开始,逐步过渡到高级的系统建模、分析技术以及前沿的数字实现方法。它不仅仅是一本理论导论,更是一本面向实践的指南,强调对信号和系统本质的深刻理解,而非仅仅停留在公式的机械应用上。 第一部分:系统的数学基石与时域分析 本部分致力于建立分析任何线性时不变(LTI)系统的数学语言。我们将从对信号和系统的基本定义入手,区分连续时间(CT)和离散时间(DT)系统的特性。 1. 信号与系统的基本构成: 详细探讨了周期信号、非周期信号、能量信号与功率信号的分类。对于系统,我们深入解析了因果性、稳定性、线性与时不变性这四大核心属性的严格数学定义及其相互关系。 2. 卷积的威力:LTI系统的核心: 卷积积分(连续时间)和卷积和(离散时间)被置于核心地位。我们不仅推导了 LTI 系统响应的卷积公式,更阐释了其物理意义——如何将系统建模为对冲激函数响应的叠加。通过大量实例,读者将掌握如何利用卷积来预测任何已知输入信号在特定系统中的输出。 3. 傅里叶分析的引入:从时域到频域的桥梁: 本章是全书的转折点。我们详尽介绍了傅里叶级数和傅里叶变换(FT)。重点关注傅里叶变换的性质,特别是时域的乘法对应于频域的卷积,以及频移、时间反转等关键对偶关系。通过实际的频谱图示分析,读者将直观理解信号在不同频率上的能量分布。 第二部分:频域分析与系统的频率响应 掌握了傅里叶变换后,本部分将重点分析系统在频域中的行为,这是设计滤波器和进行频谱分析的基础。 4. 系统的频率响应: 深入探讨 LTI 系统对正弦输入信号的稳态响应。频率响应函数 $H(jomega)$ 被定义为输入信号在不同频率下被放大的倍数和相移的角度。本书通过大量的波特图(Bode Plot)绘制练习,训练读者快速评估系统的增益裕度和相位裕度。 5. 拉普拉斯变换与 Z 变换:系统分析的通用工具: 拉普拉斯变换(用于CT系统)和 Z 变换(用于DT系统)被引入,以处理更广泛的一类非周期信号和稳定性问题。我们详细分析了收敛域(ROC)的概念,这是确保变换逆运算唯一性的关键。利用这些工具,系统的微分方程和差分方程能够被代数为有理函数,极大地简化了系统的求解过程,特别是对于复杂的初始条件。 6. 系统函数与框图表示: 系统函数 $H(s)$ 和 $H(z)$ 成为分析和构建系统的核心工具。本书将介绍如何利用传递函数来描述级联、并联和反馈连接的系统,并讲解如何通过对传递函数的杆(Poles)和零点(Zeros)进行分析,来预判系统的时域瞬态响应和稳定性。 第三部分:离散时间信号处理与数字化基础 随着数字技术成为主流,本部分专注于离散时间(DT)信号处理的独特挑战和强大能力。 7. 采样理论与量化效应: 详细阐述奈奎斯特-香农采样定理,解释如何从连续信号中无失真地提取数字信息。同时,本书不回避实际工程中的非理想情况,深入探讨了混叠(Aliasing)现象的成因和避免方法。此外,量化误差和噪声的影响也在本章进行了严格的数学建模。 8. 离散傅里叶变换 (DFT) 与快速傅里叶变换 (FFT): DFT 是将有限长度的离散信号转换到离散频率域的关键。本书提供了DFT的严格推导,并着重介绍 FFT 算法(如蝶形运算)的原理和实现效率,这是所有现代频谱分析的基础。读者将学习如何正确选择窗口函数(如汉宁窗、海明窗)来最小化频谱泄露。 第四部分:滤波器设计与实际应用 理论的最终目的是应用。本部分聚焦于如何根据特定的性能指标设计满足要求的数字滤波器。 9. 数字滤波器分类与设计方法: 系统区分了无限脉冲响应(IIR)滤波器和有限脉冲响应(FIR)滤波器。 FIR 滤波器设计: 详细介绍窗函数法,并引入频率采样法,使读者能够精确设计具有线性相位特性的滤波器。 IIR 滤波器设计: 重点讲解如何利用连续时间滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫)通过双线性变换或脉冲响应不变法转换为离散时间滤波器,并分析其在相位线性性上的固有局限性。 10. 随机信号处理导论: 将分析扩展到包含随机成分的信号。本章引入了概率密度函数、均值、方差等统计量,并定义了平稳随机过程。功率谱密度(PSD)的概念被详细阐述,它揭示了随机信号在不同频率上的能量分布,是通信和噪声抑制系统的核心分析工具。 总结与展望 《信号处理与系统分析:从理论基石到实际应用》 旨在培养工程师和科学家对动态系统的直觉理解和精确分析能力。本书的深度和广度使其成为研究生课程的理想教材,同时也是需要扎实理论基础的专业人士的必备参考书。通过严格的数学推导、丰富的工程实例以及对算法效率的考量,本书确保读者不仅知道“如何做”,更理解“为什么”。本书的读者将能够自信地构建、分析和实现从通信系统、控制回路到医学成像等领域的复杂信号处理方案。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一个偏向于通过实践来学习的人,而《MATLAB for Engineers》恰好抓住了我这一点。这本书的每一章都配有大量的、精心设计的例题,而且这些例题的难度梯度非常合理,从最基础的语法练习,到能够解决实际工程问题的综合案例,应有尽有。更让我惊喜的是,书中很多例题的源代码都提供了下载,我可以直接拿来运行,看看结果,然后尝试去修改和扩展。我记得有一次,我在学习“数据可视化”这一章,书中提供了一个关于绘制工程图表的例子,我用那个例子绘制了我正在做的项目中的一些关键数据,效果非常好,一下子就让我的报告增色不少。这本书的实践性,让我感觉学习过程不再枯燥,而是充满了探索的乐趣。

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不得不说,《MATLAB for Engineers》在讲解概念的方式上,真的做到了“润物细无声”。比如,当我们学习到“矩阵运算”这个重要的章节时,它并没有直接堆砌矩阵的定义和各种运算规则,而是先抛出了一个工程中常见的例子,比如如何处理一组传感器采集到的数据,这些数据天然地就可以用矩阵来表示。然后,作者循序渐进地介绍了如何利用MATLAB强大的矩阵操作功能,高效地进行数据筛选、转换和分析。我尤其喜欢作者在解释某些复杂算法时,会辅以大量的图形化展示,比如在讲到傅里叶变换时,书中就用了非常直观的二维和三维图像来描绘信号在时域和频域之间的转换,这比我之前在其他地方看到的纯数学公式推导要容易理解得多。这本书让我感觉,它不仅仅是在教你“怎么做”,更是在帮你建立“为什么这么做”的认知。

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我一直认为,一本好的技术书籍,不仅仅是传授知识,更重要的是能够激发读者的学习兴趣和探索欲望。《MATLAB for Engineers》在这方面做得非常出色。书中不仅提供了扎实的理论基础和丰富的实践案例,还穿插了许多关于MATLAB“为什么这么设计”、“这样做的好处是什么”的讨论。这些内容让我觉得,作者不仅仅是在教我如何使用MATLAB,更是在分享他对MATLAB的理解和工程实践的经验。我经常会在读完一个章节后,主动去尝试书中的一些“思考题”或者“扩展练习”,因为我对接下来会学到什么,充满了好奇。

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《MATLAB for Engineers》在语言风格上,也是我非常喜欢的。它不像很多技术书籍那样,充满了生硬的术语和复杂的句子结构。作者的文字非常流畅,而且充满了启发性。读这本书的时候,我经常会有“原来是这样”的恍然大悟的感觉。他善于用类比和比喻来解释抽象的概念,让这些概念变得更加生动有趣。比如,在讲到“循环”和“条件语句”的时候,他会用一些生活中的场景来类比,让我更容易理解这些编程逻辑。这本书让我感觉,学习MATLAB可以是一件轻松而愉快的事情,而不是一项艰巨的任务。

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与其他我读过的MATLAB入门书籍相比,《MATLAB for Engineers》在对“工程应用”这一核心主题的把握上,可以说达到了一个全新的高度。它不是泛泛而谈地介绍MATLAB的各种功能,而是将这些功能紧密地与具体的工程学科和应用场景相结合。比如,在讲解“数值积分”时,它会立刻引申到如何计算不规则形状的面积,或者如何估算流体体积,这些都是工程中常见的计算需求。书中还涉及到了许多高级的主题,比如“优化算法”和“统计分析”,并且都给出了相应的工程应用示例。这让我感觉,这本书不仅仅适合初学者,对于有一定MATLAB基础,但希望将其更深入应用于工程实践的工程师来说,也是一本非常有价值的参考书。

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在学习《MATLAB for Engineers》的过程中,我最深刻的体会之一就是作者对于“代码规范”和“效率优化”的重视。书中不仅提供了可运行的代码,还会在适当的时候,给出编写高质量代码的建议,比如如何给变量命名,如何编写清晰的注释,以及如何选择更高效的算法来解决问题。这对于初学者来说,是非常宝贵的指导。我记得有一次,我按照书中提到的方法,优化了我之前写的一段处理大量数据的代码,运行速度竟然提升了好几倍。这本书不仅仅教会了我如何让代码“跑起来”,更教会了我如何让代码“跑得更好”。这种对工程实践细节的关注,让我受益匪浅。

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《MATLAB for Engineers》在讲解一些稍有难度的概念时,作者的叙述方式非常有条理。他不会一下子把所有信息都丢给你,而是将一个大的问题分解成几个小的、易于理解的部分。比如,在介绍“文件I/O”时,他会先讲如何读入简单的文本文件,然后是二进制文件,最后是结构化数据文件(如Excel、CSV)。每一步都有清晰的步骤和对应的代码示例。我特别欣赏作者在解释代码逻辑时,会使用很多“注释”和“解释性文字”,就像一个经验丰富的老师在旁边耐心讲解一样,让你很容易就能明白每一行代码的作用。这种循序渐进的教学方法,对于我这种非科班出身的工程师来说,真的太友好了。

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第一次接触《MATLAB for Engineers》这本书,纯粹是因为我所在的工程领域越来越离不开数值计算和仿真分析,而MATLAB又似乎是这方面的“标配”。拿到书的时候,说实话,我心里还是有点忐忑的,毕竟我对编程的理解停留在比较基础的层面,担心这本书会像很多技术书籍一样,一开始就抛出大量晦涩的概念和复杂的代码,让我望而却步。然而,从翻开第一页开始,这种担忧就逐渐消散了。作者在开篇就非常巧妙地将MATLAB的强大功能与工程实际问题紧密结合,比如在介绍基础语法时,他就用了一个非常贴近我们日常工作的例子——如何用MATLAB来求解一个简单的电路方程,或者计算一个物体的运动轨迹。这种“问题导向”的学习方式,让我立刻就看到了学习这本书的价值,知道自己不是在学一堆死的代码,而是在学习一种解决问题的工具。

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说实话,在读《MATLAB for Engineers》之前,我对MATLAB的认知仅仅停留在它是个“高级计算器”。但这本书彻底颠覆了我的看法。它让我意识到,MATLAB不仅仅是用来做数值计算的,它更是一个强大的工程仿真和建模平台。比如,书中有一个章节专门介绍了如何利用Simulink来搭建动态系统模型,并且进行仿真分析。我当时就觉得非常震撼,因为在我们实验室,很多复杂的系统仿真都是依赖于专业软件,而MATLAB的Simulink提供了一个更加灵活和直观的解决方案。书中通过一个简单的机械臂控制系统的例子,清晰地展示了Simulink的建模过程和仿真调试方法,这让我看到了未来在项目开发中,可以利用MATLAB来大大提高效率。

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这本书给我最大的启发,在于它让我看到了MATLAB在解决“真实世界”工程问题中的强大潜力。书中有很多章节,都是直接围绕着我们工程领域经常会遇到的实际问题展开的,比如信号处理、图像处理、控制系统设计等。作者不是那种只会讲理论的“纸上谈兵”,而是真的能够拿出实际的工程案例来分析和解决。我记得有一个章节讲的是如何利用MATLAB进行振动分析,他结合了一个桥梁结构的实际例子,从模型的建立,到数据采集,再到最终的分析报告,都讲解得非常到位。这让我深切地感受到,学习MATLAB,不仅仅是学习一种工具,更是在学习一种解决工程难题的思维方式。

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真的很棒,为了初学者做了很多考虑,非常简单

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真的很棒,为了初学者做了很多考虑,非常简单

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顺便科普了高中物理化学之类

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真的很棒,为了初学者做了很多考虑,非常简单

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