信号与系统这门课程有何价值？ 第1页

我觉得举实际例子最容易让人理解这门课的价值。

那我就举一个吧。

不知道大家有没有觉得这货特别神奇？

（图片来自网络，如有侵权请与本人联系，分分钟删掉）

知道大家爱看美女，但我指的是美女骑的那个东东。

我刚刚看到它的时候，简直觉得这太不可思议了。作为一个轮子，它怎么能就那么站着，那么特立独行，充满性格呢。这不科学。

那么，这样一个高端大气上档次的东西是怎么实现的呢？

要是你来设计，要怎么设计呢？

冥思苦想，辗转反侧三十秒以后，你想到了：反馈。

在这玩意儿上面放一个传感器，这样它要是站不正，系统就知道了。

注意这儿用了一个词：系统。

设计这个金枪不倒的家伙，就是要设计一个系统。

好了，现在我们有了一个传感器，要是机器朝左边偏一度，他就会输出一个信号。这个信号接下来就会传给处理器进行处理。处理器再控制电机，让他驱动轮子产生向左的加速度，加速度就相当于给予系统向右的力，来修正向左的偏移。

看起来很简单哦。小明觉得看上去so easy，妈妈再也不用担心我的设计了。就按照这一思想设计了一个小车车。

请了宾利首席设计师设计了漂亮的流线型踏板，再把轮子设计成哪吒风火轮的模样。组装好了以后准备上路。让女朋友在旁围观。

踏上踏板，一上电，尼玛，他和他的车车就变成了一个节拍器。左边摔一下，右边摔一下。

幸亏小明戴了头盔。

小明觉得被骗了。

找了一本反馈理论来看，原来有些反馈系统是不稳定的。

原来，不是所有负反馈系统都是稳定的，自己设计了一个震荡器啊。

想要这个系统稳定地立着，我该怎么办？小明眼神呆滞，望着天空。

天边传来一个声音：

你要分析环路稳定性呀。

怎么分析呢？

你要从信号传输入手，分析信号的传输函数。

首先，使用小信号模型来建模。

从你的输入开始，假设你的输入信号是一个位移，

然后，这个位移被你的传感器sense到，输出一个误差电流。

电流流过一个滤波器，得到一个电压。

电压送到模数转换器，变成数字信号。

数字信号被处理器处理了一下，使用了某种算法。

算到的结果被传到电机上，控制电机电流，

电流变成对应的加速度。

加速度变成力

速度是加速度的积分

位移是速度的积分。

ok.

现在你输入给系统的位移信号，转了一圈回来了，又变成了一个位移信号。

可是这个过程当中，这个信号被计算（处理）了这么多次。

你需要信号系统的知识，来计算这些传输函数。把时域特性变换成频域来分析系统的稳定性。

打个比方，上面提到了两次积分器，积分器的传输函数是什么呀？

1/s

这个传输函数对应的频域响应是什么啊？

是一条-20db/dec的线。

相位呢？

是九十度的delay.

……

好了，小明建模建好了。他发现自己的系统不能满足奈奎斯特标准，也就是说，没有相位裕度了所以没有办法稳定于是震荡了。

通过分析传输函数，小明发现相位裕度很容易提高，只需要在加一个零点就行。或者增加负载。

小明瞟了一眼旁边的女（胖）朋友，想了一下，嗯，增加负载…

小明后来怎么样了我就不知道了。这全看小明信号与系统的知识学得怎么样，他的计算是不是正确。

嗯。就酱。

另外，在另外一个答案中我简述了复数在信号与系统中出现的原因：

在另外一个答案中，我回答了怎样学好模拟电路。相关地也有涉及学信号与系统对于学习模拟电路的意义。

可作参考。

才吃晚饭，答完题又饿了。