Dobry podręcznik do projektowania filtrów sygnałów

Od kilku miesięcy temu zacząłem aktywnie uczestniczyć w obszarze kontroli układów dynamicznych.

W większości przypadków zaprojektowanie kontrolera dla danego systemu dynamicznego będzie wymagało zastosowania technik cyfrowego przetwarzania sygnałów, szczególnie w dziedzinie filtrów sygnałów.

Ponieważ nie mam doświadczenia w inżynierii sterowania, zastanawiam się, czy ktoś z was może przedstawić mi sugestie dotyczące podręczników dźwiękowych zajmujących się filtrami sygnałów .

Podręczniki powinny idealnie obejmować:

• Wprowadzenie do najpopularniejszych filtrów w obszarze DSP;
• Wyjaśnienie ich głównych cech w dziedzinie częstotliwości i czasu;
• W jakich scenariuszach są one ogólnie używane (rola lub funkcja filtra).

Chociaż jest to naiwne pytanie, mam nadzieję, że możesz doradzić kilka podręczników.

Istnieje wiele książek, ale jeśli jesteś zainteresowany kontrolą i przetwarzaniem sygnałów, zdecydowanie sugeruję, aby rzucić okiem na wykłady Stephena Boyda z Standford:

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

Jest pierwszy, cały kurs jest naprawdę cenny i jest świetnym Nauczycielem.

Oprócz tego oto lista moich ulubionych książek na temat przetwarzania sygnałów, niektóre są bardziej wstępne, a niektóre są bardziej zaawansowane:

Podstawy:

• Sygnały i systemy - Oppenheim i Willsky

• Cyfrowe przetwarzanie sygnałów - Proakis i Manolakis

• Dyskretne przetwarzanie sygnałów czasowych - Oppenheim i Schafer

Nieco bardziej zaawansowane i związane z kontrolą:

• Optymalne przetwarzanie sygnału - Sophocles J. Orfanidis

• Optymalne filtrowanie - Brian DO Anderson i John B. Moore

• Optymalna kontrola: liniowe metody kwadratowe - Brian DO Anderson i John B. Moore

Niektóre na temat przetwarzania statystycznego (zaawansowane):

• Przetwarzanie sygnałów statystycznych - Louis L. Scharf

• Ocena liniowa - Thomas Kailath, Ali H. Sayed i Babak Hassibi (Uważaj, ten jest naprawdę trudny)

• Analiza spektralna sygnałów - Petre Stoica i Randolph Moses

I niektóre o przetwarzaniu adaptacyjnym (przydatne w każdym obszarze przetwarzania i kontroli sygnału):

• Teoria filtrów adaptacyjnych - Simon Haykin

• Filtry adaptacyjne - Ali H. Sayed

• Satystyczne i adaptacyjne przetwarzanie sygnałów - Manolakis, Ingle & Kogon

I oczywiście, ojciec wszystkich podręczników automatyki:

• Systemy liniowe - Thomas Kailath

Z twojego pytania nie mogę odgadnąć twojego pochodzenia, ale jeśli nigdy nie studiowałeś żadnego tematu, takiego jak systemy LTI, systemy cyfrowe lub sterowanie, powiedziałbym, że masz przed sobą kilka lat, aby naprawdę nauczyć się i zdominować ten temat. Książki, które wymieniłem, to najczęściej cytowane książki na kursach uniwersyteckich i ogólnie te, które wszyscy studiują. Są w większości bardzo teoretyczne, dużo matematyki i tego typu rzeczy. Ale to trzeba mieć w celach informacyjnych. Jeśli szukasz natychmiastowej satysfakcji, powiedziałbym, że spróbuj wyszukać w Google kilka książek kucharskich na temat filtrów cyfrowych lub sterowania, z podstawami sterowników PID, regulatorów liniowych itp.

Mam nadzieję, że to pomoże

Świetną książką do nauki o cyfrowym przetwarzaniu sygnału jest „Zrozumienie cyfrowego przetwarzania sygnałów” autorstwa „Richarda Lyonsa”. Amazon-Link . Jest łatwy do odczytania i nie wymaga wcześniejszej wiedzy. Dostaniesz wygodne z sygnałów dyskretnych FFT, filtersa więc na bardzo szybko. Cała matematyka, której potrzebujesz, jest opisana w tej książce (nie będziesz potrzebować innych odniesień do matematyki). Tańszą wersję tej książki możesz znaleźć na stronie eurobuch - powodzenia! Być może, aby zaprojektować idealny filtr, będziesz potrzebować później kolejnej książki, ale myślę, że na początek jest to wersja ścisła.

Chociaż wszystkie książki wymienione w innych odpowiedziach są książkami zalecanymi, nie są one jednak specyficzne dla filtrów i pomijają podstawy. Głównym problemem podczas uczenia się filtrów cyfrowych jest to, że większość osób uczących się nie czuje się swobodnie przechodząc z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości. Potem jest matematyka, z którą trzeba sobie poradzić. Dodając do tego wiele żargonu specyficznego dla filtrów, sprawia to, że uczenie się filtrów jest bardzo nieintuicyjnym i trudnym ćwiczeniem.

Zanim zacznę uczyć się filtrów cyfrowych, uważam, że trzeba przynajmniej znać podstawowe pojęcia i żargon analogowych filtrów pasywnych (RLC), takich jak impedancja, fazory, RMS, przemiatanie częstotliwości, skala dB (oktawa / dekada), funkcja przenoszenia, kolejność filtrów, wzmocnienie, tłumienie, amplituda i częstotliwość Odpowiedź częstotliwościowa (wykresy Bode), częstotliwość -3dB (odcięcie), roll-off, pasmo pasmowe / pasmo zatrzymania, tętnienie, szerokość pasma, częstotliwość rezonansowa, współczynnik jakości Q (ostrość), strojenie, s-domena (= jw), transformacje domen (domena czasu do s-domena na z-domena), transformata Laplace'a, transformacja z, typy filtrów (dolnoprzepustowy, górnoprzepustowy, pasmowy, passtopowy, wszystkie przebieg), podstawowy Filtry pierwszego rzędu / drugiego rzędu, zastosowania filtrów podstawowych (audio, radiowych, antyaliasingu itp.), Projektowanie filtrów dla danych specyfikacji, analiza stabilności filtrów (wykres biegun-zero) itp.

Aby zrozumieć niektóre z powyższych pojęć i żargonu, sugeruję lekturę książki (w kolejności są następujące:

1. Sztuka elektroniki Paula Horowitza i Winfield Hill: sekcje 1.3-1-5.1, 1.7, 6.1-6.2 ( 50 stron ) oraz nauka sztuki elektroniki Thomasa Hayesa i Paula Horowitza: sekcje 2N, 2L (laboratorium), 2S, 2 W, 3N.1-3N.4 ( 70 stron )
2. Podstawowe wprowadzenie do filtrów - aktywny, pasywny i przełączany kondensator autor: Kerry Lacanette ( 24 strony )
3. (Opcjonalnie) Projektowanie i analiza filtrów analogowych: perspektywa przetwarzania sygnałów - rozdziały 1 i 2 ( 100 stron )

Gdy powyższe pojęcia staną się jasne, zyskasz intuicyjne zrozumienie projektowania filtrów. Tam po tym, jak możesz wybrać jedną z zalecanych książek o projektowaniu filtrów cyfrowych, a zapewniam cię, że większość z nich będzie bułką z masłem. W każdym razie, oto książka, którą zalecam do przejścia z pasywnych filtrów analogowych na cyfrowe:

• Cyfrowe filtry dla każdego autorstwa Rusty Allred