Ein gutes Lehrbuch zum Entwerfen von Signalfiltern

Seit einigen Monaten beschäftige ich mich aktiv mit der Steuerung dynamischer Systeme.

In den meisten Fällen erfordert der Entwurf einer Steuerung für ein bestimmtes dynamisches System den Einsatz digitaler Signalverarbeitungstechniken, insbesondere im Bereich der Signalfilter.

Da ich keinen regelungstechnischen Hintergrund habe, frage ich mich, ob mir einer von Ihnen Vorschläge für Hörbücher machen kann, die sich eingehend mit Signalfiltern befassen .

Die Lehrbücher sollten idealerweise umfassen:

• Einführung in die gängigsten Filter im Bereich DSP;
• Erklärung ihrer Haupteigenschaften sowohl im Frequenz- als auch im Zeitbereich;
• In welchen Szenarien werden sie allgemein verwendet (Rolle oder Funktion des Filters).

Obwohl es eine naive Frage ist, hoffe ich, dass Sie ein paar Lehrbücher empfehlen können.

Es gibt viele Bücher, aber wenn Sie sich für Steuerungs- und Signalverarbeitung interessieren, empfehle ich Ihnen dringend, einen Blick auf die Stephen Boyd Lectures von Standford zu werfen:

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

Es gibt den ersten, der gesamte Kurs ist wirklich wertvoll und er ist ein großartiger Lehrer.

Abgesehen davon ist hier eine gute Liste meiner bevorzugten Bücher über Signalverarbeitung, einige sind einführender und andere fortgeschrittener:

Grundlagen:

• Signale und Systeme - Oppenheim & Willsky

• Digitale Signalverarbeitung - Proakis & Manolakis

• Diskrete Zeitsignalverarbeitung - Oppenheim & Schafer

Ein bisschen fortgeschrittener und in Bezug auf Kontrolle:

• Optimale Signalverarbeitung - Sophocles J. Orfanidis

• Optimale Filterung - Brian DO Anderson & John B. Moore

• Optimale Kontrolle: Lineare quadratische Methoden - Brian DO Anderson & John B. Moore

Einige zur statistischen Verarbeitung (Fortgeschrittene):

• Statistische Signalverarbeitung - Louis L. Scharf

• Lineare Schätzung - Thomas Kailath, Ali H. Sayed & Babak Hassibi

• Spektralanalyse von Signalen - Petre Stoica & Randolph Moses

Und einige Informationen zur adaptiven Verarbeitung (nützlich in allen Bereichen der Signalverarbeitung und -steuerung):

• Adaptive Filtertheorie - Simon Haykin

• Adaptive Filter - Ali H. Sayed

• Satistische und adaptive Signalverarbeitung - Manolakis, Ingle & Kogon

Und natürlich der Vater aller Lehrbücher der Regelungstechnik:

• Lineare Systeme - Thomas Kailath

Aus Ihrer Frage kann ich nicht wirklich Ihren Hintergrund erraten, aber wenn Sie noch nie ein Thema wie LTI-Systeme, digitale Systeme oder Steuerung studiert haben, würde ich sagen, dass Sie ein paar Jahre vor sich haben, um das Thema wirklich zu lernen und zu beherrschen. Die Bücher, die ich aufgelistet habe, sind die Bücher, auf die in Universitätskursen am häufigsten verwiesen wird, und im Allgemeinen diejenigen, die jeder studiert. Sie sind größtenteils sehr theoretisch, viel Mathe und ähnliches. Aber es ist ein Muss als Referenz. Wenn Sie mehr sofortige Zufriedenheit suchen, würde ich sagen, versuchen Sie einige Kochbücher über digitale Filter oder Steuerung zu googeln, mit den Grundlagen von PID-Reglern, Linearreglern usw.

Ich hoffe es hilft

Ein großartiges Buch zum Erlernen der digitalen Signalverarbeitung im Allgemeinen ist "Understanding Digital Signal Processing" von "Richard Lyons". Amazon-Link . Es ist leicht zu lesen und erfordert keine Vorkenntnisse. Sie werden mit diskreten Signalen vertraut,FFT , filtersund so weiter sehr schnell. In diesem Buch wird die gesamte benötigte Mathematik beschrieben (Sie benötigen keine weiteren Referenzen für die Mathematik). Möglicherweise finden Sie eine günstigere Version dieses Buches bei eurobuch - viel Glück! Vielleicht brauchen Sie für die Entwicklung des perfekten Filters ein weiteres Buch, aber ich denke, es ist das Richtige für den Anfang.

Alle in anderen Antworten aufgeführten Bücher sind empfohlene Bücher, sie sind jedoch nicht spezifisch für Filter und überspringen die Grundlagen. Das Hauptproblem beim Erlernen digitaler Filter ist, dass es den meisten Lernenden unangenehm ist, vom Zeitbereich in den Frequenzbereich zu wechseln. Dann gibt es Mathe, mit der man sich befassen muss. Wenn Sie zu dieser Menge an Fachjargon, die für Filter spezifisch ist, noch weitere hinzufügen, wird das Lernen von Filtern zu einer sehr nicht intuitiven und schwierigen Übung.

Bevor man anfängt, digitale Filter zu lernen, muss man sich mit den Grundkonzepten und der Fachsprache der analogen passiven (RLC) Filter wie Impedanz, Zeiger, Effektivwert, Frequenzdurchlauf, dB-Skala (Oktave / Dekade), Übertragungsfunktion, Filterreihenfolge, Verstärkung, Dämpfung, Stärke und Phase Frequenzgang (Bode Plots), -3 dB (Grenzfrequenz), Roll-Off, Durchlass- / Sperrbereich, Welligkeit, Bandbreite, Resonanzfrequenz, Güte Q-Faktor (Schärfe), Abstimmung, S-Domain (= JW), Domain-Transformationen (Zeitdomäne zu S-Domain zu Z-Domain), Laplace-Transformation, Z-Transformation, Filtertypen (Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Bandsperre, Allpass), Basic Filter 1. Ordnung / 2. Ordnung, Anwendungen von Basisfiltern (Audio, Radio, Anti-Aliasing usw.), Entwerfen von Filtern für gegebene Spezifikationen, Filterstabilitätsanalyse (Pol-Null-Diagramm) usw.

Um einige der obigen Konzepte und Fachausdrücke zu verstehen, schlage ich vor, das Buch zu lesen (in der Reihenfolge wie folgt:

1. Die Kunst der Elektronik von Paul Horowitz und Winfield Hill: Abschnitte 1.3-1-5.1, 1.7, 6.1-6.2 ( 50 Seiten ) und Erlernen der Kunst der Elektronik von Thomas Hayes und Paul Horowitz: Abschnitte 2N, 2L (Labor), 2S, 2W, 3N.1-3N.4 ( 70 Seiten )
2. Eine grundlegende Einführung in Filter - aktive, passive und geschaltete Kondensatoren von Kerry Lacanette ( 24 Seiten) )
3. (Optional) Design und Analyse von Analogfiltern: Eine Signalverarbeitungsperspektive - Kapitel 1 und 2 ( 100 Seiten )

Sobald die obigen Konzepte klar sind, erhalten Sie ein intuitives Verständnis des Filterdesigns. Danach können Sie eines der empfohlenen Designbücher für digitale Filter auswählen und ich versichere Ihnen, dass das meiste davon ein Kuchen ist. In jedem Fall ist hier ein Buch, das ich für den Übergang von passiven analogen zu digitalen Filtern empfehle:

• Digitale Filter für jedermann von Rusty Allred