设计信号滤波器的好教科书


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从几个月前开始,我就开始积极参与动力系统的控制领域。

在大多数情况下,为给定的动态系统设计控制器将需要采用数字信号处理技术,尤其是在信号滤波器领域。

由于我没有控制工程专业背景,所以我想知道你们中的任何人是否可以向我提供有关声音信号教科书的建议,这些教科书涉及信号滤波器的某些细节。

理想情况下,教科书应包括:

  • 介绍DSP领域最常见的滤波器;
  • 解释其在频域和时域的主要特征;
  • 它们通常在哪些情况下使用(角色或过滤器功能)。

尽管是一个幼稚的问题,但我希望您可以建议一些教科书。

Answers:


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有很多书籍,但是如果您对控制和信号处理感兴趣,我强烈建议您看一看Standford的Stephen Boyd讲座:

http://www.youtube.com/watch?v=bf1264iFr-w

第一个是,整个课程真的很有价值,他是一位了不起的老师。

这是我最喜欢的有关信号处理的书籍的好清单,有些是入门书籍,有些是更高级的书籍:

基本:

  • 信号和系统-Oppenheim&Willsky

  • 数字信号处理-Proakis和Manolakis

  • 离散时间信号处理-Oppenheim&Schafer

更加高级,并且与控制相关:

  • 最佳信号处理-Sophocles J. Orfanidis

  • 最佳过滤-Brian DO Anderson和John B. Moore

  • 最优控制:线性二次方法-Brian DO Anderson和John B. Moore

一些统计处理(高级):

  • 统计信号处理-Louis L. Scharf

  • 线性估计-Thomas Kailath,Ali H.Sayed和Babak Hassibi(请注意,这确实很困难)

  • 信号的频谱分析-Petre Stoica和Randolph Moses

还有一些关于自适应处理(在信号处理和控制的各个领域都有用):

  • 自适应滤波器理论-Simon Haykin

  • 自适应过滤器-Ali H.Sayed

  • 令人满意的自适应信号处理-Manolakis,Ingle和Kogon

当然,所有控制工程教科书之父:

  • 线性系统-Thomas Kailath

从您的问题中,我无法真正猜出您的背景,但是,如果您从未研究过LTI系统,数字系统或控制之类的主题,那么我想说您还有几年要真正学习并主导该主题。我列出的书是大学课程中引用最多的书,通常是每个人都学习的书。在大多数情况下,它们都是非常理论性的,包括许多数学和类似的东西。但这是必须参考的。如果您想获得更多的即时满意度,我会说尝试用PID控制器,线性调节器等基础知识,搜索一些有关数字滤波器或控制的食谱。

希望能帮助到你


感谢您的及时而准确的回复:好吧,我学习了机械工程。并且只开设了有关机械动力系统LTI控制的本科课程;因此,我确实了解PID调节器,稳定性,频域和时域设计。所有其余的,我将在整个博士学习中学习。
fpe 2014年

嗯,我知道,在那种情况下,我想说的是“卡尔曼滤波器”及其许多变化形式是DSP应用于控制的中央滤波器。因此,任何涉及该主题的书籍都一定会对您有用。凯拉特(Kailath)的线性估计(Linear Estimation)上有一章,任何有关最佳或鲁棒控制的好书都应提及它。

这对我有帮助
拿督datuashvili 2014年

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这是一本伟大的书,可从“理查德·里昂”(Richard Lyons)的《理解数字信号处理》一书中学习数字信号处理。亚马逊链接。这很容易阅读,不需要任何以前的知识。您将对离散信号感到满意FFTfilters等速度非常快。本书内对所有您需要的数学进行了描述(数学不需要其他参考)。您可能会在eurobuch上找到这本书的廉价版本-祝您好运!也许,要设计出完美的滤波器,之后您还需要另一本书,但我认为这是一本严谨的书。


你知道的,我也被推荐过这本书,我看了一眼,认为它在某些主题上缺乏深度。但是里昂似乎是一位非常有名望的作家。

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这本书可能缺乏深度,但绝对不会缺乏理解力。我认为这对初学者很重要。如果您掌握了数字信号处理的主要思想,那么您可以而且应该继续学习。更先进。我认为有关DFT / FFt和复杂信号的章节确实具有描述性。关于过滤器的章节可能会更详细。
SemjonMössinger2014年

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尽管其他答案中列出的所有书籍都是推荐书籍,但它们并非特定于过滤器和跳过基础知识。学习数字滤波器时的主要问题是,大多数学习者在从时域转换到频域时感到不舒服。然后有一个数学需要处理。除了过滤器专用的大量术语外,学习过滤器也变得非常不直观且艰巨。

在开始学习数字滤波器之前,我认为至少要熟悉模拟无源(RLC)滤波器的基本概念和术语,例如阻抗,相量,RMS,频率扫描,dB标度(八度/十进制),传递函数,滤波器阶数,增益,衰减,幅度和相位频率响应(波德图),-3dB(截止)频率,滚降,通带/阻带,波纹,带宽,谐振频率,质量Q因子(清晰度),调谐, s域(= jw),域变换(时域到s域到z域),拉普拉斯变换,z变换,滤波器类型(低通,高通,带通,带阻,全通),基本一阶/二阶滤波器,基本滤波器的应用(音频,无线电,抗混叠等),为给定规格设计滤波器,滤波器稳定性分析(零极点图)等。

为了理解上面的一些概念和行话,我建议读这本书(顺序如下:

  1. Paul Horowitz和Winfield Hill撰写的《电子艺术》:第1.3-1-5.1、1.7、6.1-6.2节(共50页); Thomas Hayes和Paul Horowitz的《学习电子艺术》:第2N,2L(lab),2S节, 2W,3N.1-3N.4(70页
  2. 滤波器的基本介绍—有源,无源和开关电容,作者:Kerry Lacanette(24页
  3. (可选)模拟滤波器的设计和分析:信号处理的观点-第1章和第2章(100页

一旦明确了上述概念,您将对过滤器设计有一个直观的了解。在那之后,您可以选择任何推荐的数字滤波器设计书籍,我向您保证,其中绝大部分都是轻而易举的事。无论如何,我建议您读一本书,以实现从无源模拟到数字滤波器的过渡:

  • Rusty Allred 为所有人提供数字滤波器
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