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1、信号与系统3教学大纲一、课程基本信息课程名称信号与系统Signals and Systems课程编码CTL122821030开课院部控制科学与工程学院课程团队信号与系统学分3.0课内学时52讲授40实验12上机0实践0课外学时32适用专业电气工程及其自动化授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、线性代数、电路分析、复变函数与积分变换课程简介（限选）“信号与系统”课程是电气工程及其自动化的一门专业基础课程，重点介绍确定信号的特性、线性时不变系统的特性、信号通过线性 时不变系统的基本分析方法以及信号与系统分析方法在本专业相关工程领域的应用。通过该课程的学习，使学生掌握系统分析的基本理论 及基本分析
2、方法，能对工程中应用的简单系统建立数学模型，对数学模型求解，并对求解结果赋予物理意义。该课程是学习自动控制理 论等后续课程的理论基础。The course is a professional basic course of electrical engineering and automation, which focuses on the characteristics of determining signals, linear time-invariant systems, the basic analysis method of signal through linear time-i
3、nvariant system and the application of signal and system analysis method in relevant engineering fields of this specialty. Through the study of this course, students can master the basic theory and basic analysis methods of system analysis, establish mathematical models for simple systems applied in
4、 engineering, and solve mathematical models, and give physical meaning to the solution results. This course is the theoretical basis for learning follow-up courses such as automatic control theory.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：掌握用于解决电气专业领域复杂工程问题所需的信号和系统的概念、性质、分类及描述方 法。是1.21.22M2目标2
5、：掌握用于解决电气领域复杂工程问题所需的信号与系统的时域、频域、复频域分析方法。是1.31.3三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章信号与系统本章重点难点：信号的基本运算，系统的描述及系统特性，冲 激函数的性质/0/21. 1绪言系统与信号的概念，信号与信息的关系，介绍信息传递的发展 历史，信号与系统的关系，信号分析，信号处理，信号综合， 系统分析，系统综合。介绍信号与系统的发展史让学生了解中 国通信领域的现状，以及华为近年来一直专注于第五代通信 （5G）技术，激发学生的爱国主义热情，让学生能够自主的投 入到信号与系统课程的学习。Ml
6、1讲授/讨论1作业/自学31.2信号连续与离散、周期与非周期、实信号与复信号、能量信号与功 率信号4种信号分类方法，常见信号的数学表示式。Ml0.5讲授/讨论0.5作业/自学41.3信号的基本运算信号的加法、乘法、反转、平移及尺度变换Ml1讲授/讨论1作业/自学51.4阶跃函数和冲激函 数阶跃函数和冲激函数的定义及二者关系，冲激函数的性质。Ml1.5讲授/讨论1作业/自学61.5系统的描述系统的常见描述形式，系统的分类，输入输出方程的建立，系 统的框图表示，将框图转化为输入输出方程。Ml1.5讲授/讨论1作业/自学71.6系统的特性和分析 方法系统线性、时不变性、因果性及稳定性的定义Ml1.5
7、讲授/讨论1作业/章测 试/自学8实验1信号基本运算利用matlab编程绘制基本信号的波形、实现信号的基本运算： 力口、减、乘等Ml, M22实验1撰写预习 报告撰写 实验报告9第2章连续系统的时域分 析本章重点难点：微分方程的经典解，卷积积分的计算，卷积积 分的性质/102. 1LTI连续系统的响 应微分方程的经典解，0-与0+值，零输入响应，零状态响应，全 响应Ml, M23讲授/讨论2作业/自学112.2冲激响应及阶跃响 应冲激响应的定义及求解，阶跃响应的定义及求解，冲激响应与 阶跃响应间的关系，冲激响应与阶跃响应的系统属性。Ml, M22讲授/讨论1作业/自学122.3卷积积分卷积积分
8、的定义，零状态响应的卷积积分求解法，卷积积分的 图示求解法和解析法。Ml, M22讲授/讨论1作业/自学132.4卷积积分的性质卷积积分的代数运算性质、与冲激函数的卷积、卷积的微积分 性质Ml, M22讲授/讨论1作业/章测 试/自学14实验2系统仿真利用matlab编程求解微分方程,并利用simulink进行系统仿 真Ml, M22实验1撰写预习 报告撰写 实验报告15第3章LTI离散系统的时 域分析本章重点难点：差分方程的经典解，卷积和及其性质/163. 1LTT离散系统的响 应差分和差分方程的定义，差分方程的迭代法、经典解法、零输 入响应、零状态响应、全响应。Ml, M21讲授/讨论1作
9、业/自学173.2单位序列和单位序 列响应单位序列响应和阶跃响应的定义、求解过程及二者关系Ml, M21.5讲授/讨论1作业/自学183.3卷积和卷积和的定义，零状态响应的卷积和求解法，卷积和的列表法 和解析法，卷积和的性质。Ml, M21.5讲授/讨论1作业/章测 试/自学19第4章LTI连续系统的频 域分析本章重点难点：周期信号的傅里叶级数，非周期信号的傅里叶 变换，傅里叶变换的性质，LTT系统的频域分析，取样定理/204. 1信号分解为正交函 数正交函数集的定义，信号的正交分解公式Ml1讲授/讨论1作业/自学214.2傅里叶级数三角及指数形式的傅里叶级数分解公式，傅里叶级数的物理含 义，
10、奇、偶、奇谐等函数傅里叶级数的特点Ml1讲授/讨论1作业/自学224.3周期信号的频谱周期信号单边谱、双边谱、幅度谱、相位谱的概念，周期性矩 形脉冲串频谱的特点Ml, M21讲授/讨论1作业/自学234.4非周期信号的频谱傅里叶变换的定义，部分常见信号傅里叶变换的计算Ml, M21讲授/讨论1作业/自学244.5傅里叶变换的性质傅里叶变换的线性、奇偶性、对称性、尺度变换性质、时移性Ml, M23讲授/讨论1. 5作业/自学质、频移性质、卷积定理、时域微积分性质、频域微积分性 质。254.6周期信号的傅里叶 变换两种计算周期信号傅立叶变换的方法Ml, M21讲授/讨论1作业/自学264.7LTI
11、系统的频域分 析频率响应的定义，连续系统的频域分析方法。并介绍频域分析 在信息处理中的应用。在授课过程中结合不同分析方法使学生 认识到到解决复杂工程问题存在多种方法，引导学生综合运用 所学知识和多种方法解决问题。Ml, M22讲授/讨论1作业/自学274.8抽样定理信号的抽样，时域抽样定理Ml, M22讲授/讨论1作业/章测 试/自学28实验3信号的分解与合成主要内容有3个：信号源实验;周期矩形脉冲信号的分解;周期 矩形脉冲信号的合成。其中信号源实验的目的是让学生熟悉信 号箱中信号源的使用，为后续实验做准备。周期矩形脉冲信号 的分解实验目的是：1）分析典型的周期矩形脉冲信号，了解周 期矩形脉冲
12、信号谐波分量的构成；2）观察周期矩形脉冲信号通 过多个数字滤波器后，分解出各谐波分量的情况。周期矩形脉 冲信号的合成实验目的是：1）进一步了解波形分解与合成原 理；2）进一步掌握用傅里叶级数进行谐波分析的方法；3）观 察矩形脉冲信号分解出的各谐波分量可以通过叠加合成出原矩 形脉冲信号。Ml, M25实验2撰写预习 报告撰写 实验报告29实验4抽样定理与信号恢 复实验目的：1）研究连续信号的离散化，观察抽样脉冲参数对输 出波形的影响；2）用实验的方法验证抽样定理。Ml, M23实验2撰写预习 报告撰写 实验报告30第五章LTI连续系统的s 域分析本章重点难点：拉普拉斯变换及其性质，系统的s域分析
13、/315. 1拉普拉斯变换拉普拉斯变换的定义及收敛域，常用信号的拉普拉斯变换Ml, M21讲授/讨论0.5作业/自学325.2拉普拉斯变换的性 质拉普拉斯变换的线性、尺度变换性质、时移性质、复频移性质、时域微积分性质、卷积定理、s域微积分性质、初值和终Ml, M21讲授/讨论0.5作业/自学值定理335.3拉普拉斯逆变换部分分式展开法，利用拉普拉斯变换的性质进行逆变换Ml, M23讲授/讨论1.5作业/自学345.4复频域（S域）分 析微分方程的S域求解法，系统函数，连续系统的S域分析方法Ml, M23讲授/讨论1.5作业/自学 /章测试四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .
14、每章布置一定量的作业题目2 .成绩采用白分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3 .考核学生对信号与系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有作图题 和计算题。10%2章测试每章都设置章测试，以考查学生对基础知识的理解及知识的运用。10%3出勤随机点名、刷卡点名等5%4期末考试1.开卷考试（或一页A4纸开卷考试），成绩采用百分制，卷面成绩总分10。分。3.主要考核学生对信号与系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简 答题、作图题、计算题等。60%5实验1 .本课程12个学时实验，共四次实验。2
15、.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3 .考核学生对信号与系统知识的应用能力，针对复杂系统问题，能够根据用户需求确定设计目标，获得有效结论15%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业10%A-按时提交作业，对基本知识点理解无误。B-按时提交作业，对基本知识点理解存在少量错误。2Ml实验15%A-按时提交预习报告及实验报告，实验过程操作规范，数据正确，实验报告数据分析符合规范，结论无 误。B-按时提交预习报告及实验报告，数据基本正确，数据分析基本规范，结论基本正确。C-按时提交 预习报告及实验报告，实验过程操作较规范，实验数据或数据分析过程存在问题。D-发生安全事故3
16、Ml期末考试60%（见试卷评分标准）4Ml章测试10%系统自动评分5M2平时作业10%A-按时提交作业，对基本知识点理解无误。B-按时提交作业，对基本知识点理解存在少量错误。6M2期末考试60%（见试卷评分标准）7M2实验15%A-按时提交预习报告及实验报告，实验过程操作规范，数据正确，实验报告数据分析符合规范，结论无 误。B-按时提交预习报告及实验报告，数据基本正确，数据分析基本规范，结论基本正确。C-按时提交 预习报告及实验报告，实验过程操作较规范，实验数据或数据分析过程存在问题。D-发生安全事故8M2章测试10%系统自动评分9/出勤0%A.全勤B.缺勤1次C.缺勤2-3次D.缺勤3次以上
17、评分等级说明：A, B, C, D, E = 90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; M, N = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1信号与线性系统分析，吴大正，高等教育出版社，2006, ISBN:9787040174014. （*主教材）2图书|信号与系统，郑君里，高等教育出版社，2011, ISBN:9787040315196.3图书1信号与线性系统，管致中，高等教育
18、出版社，2015, ISBN:9787040446654.4图书|信号与系统，奥本海姆，电子工业出版社，2013, TSBN:9787121194276.5图书|信号与线性系统分析学习指导，郑杰、周鹏，石油大学出版社，2017, ISBN:9787563657674 .七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1信号源实验电子线路实验室基础实验楼B507301基础必做验证性否2信号基本运算302基础必做设计性是3系统仿真302基础必做设计性是4周期矩形脉冲信号的分解电子线路实验室基础实验楼B507302专业基础必做验证性否5周期矩形脉冲信号的合成电子线路实验室基础实验楼B507302专业基础必做验证性否6取样定理的验证电子线路实验室基础实验楼B507302专业基础必做验证性否