《信號與系統(tǒng)》課程教學大綱

《信號與系統(tǒng)》教學大綱一、課程基本信息課程名稱信號與系統(tǒng)SignalsandSystems課程編碼CTL122711020開課院部控制科學與工程學院課程團隊信號與系統(tǒng)學分2.0課內(nèi)學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時32適用專業(yè)自動化授課語言雙語先修課程線性代數(shù)、高等數(shù)學（2-1）、高等數(shù)學（2-2）、電路分析、復變函數(shù)與積分變換課程簡介（必修）本課程是自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課，重點介紹確定信號的特性、線性時不變系統(tǒng)的特性、信號通過線性時不變系統(tǒng)的基本分析方法以及信號與系統(tǒng)分析方法在本專業(yè)相關(guān)工程領(lǐng)域的應用。通過該課程的學習，使學生掌握信號分析與系統(tǒng)分析的基本思想，熟悉信號與系統(tǒng)的基本理論及基本分析方法，加深對系統(tǒng)分析問題的理解，奠定學生在系統(tǒng)分析理論與應用方面的扎實基礎(chǔ)，為學習后續(xù)的數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理等專業(yè)課程、進行科研以及實際工作等都打下良好的理論基礎(chǔ)，同時讓學生了解中國信號與系統(tǒng)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，激發(fā)學生的愛國主義熱情。Thiscourseisarequiredcourseforautomationmajor,focusingonthecharacteristicsofdeterminingsignals,lineartime-invariantsystems,thebasicanalysismethodofsignalthroughlineartime-invariantsystemandtheapplicationofsignalandsystemanalysismethodinrelevantengineeringfieldsofthisspecialty.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicideasofsignalanalysisandsystemanalysis,befamiliarwiththebasictheoriesandbasicanalysismethodsofsignalsandsystems,anddeepentheirunderstandingofsystemanalysisproblems,layasolidfoundationforstudentsinthetheoryandapplicationofsystemanalysis,andlayagoodtheoreticalfoundationforlearningsubsequentprofessionalcoursessuchasdigitalsignalprocessinganddigitalimageprocessing,scientificresearchandpracticalwork,atthesametime,letstudentsunderstandthecurrentsituationinthefieldofsignalsandsystemsinChinaandstimulatestudents'patrioticenthusiasm.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1：掌握用于解決自動化領(lǐng)域復雜工程問題所需的信號和系統(tǒng)的概念、性質(zhì)、分類及描述方法。是1.22M2目標2：能夠運用高等數(shù)學、復變函數(shù)和大學物理等知識建立自動化領(lǐng)域系統(tǒng)的數(shù)學模型，將工程問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學問題。是1.33M3目標3：掌握用于解決自動化領(lǐng)域復雜工程問題所需的系統(tǒng)的時域、頻域、復頻域的分析方法。是2.14M4目標4：掌握自動化領(lǐng)域的中英文專業(yè)詞匯，能夠閱讀并理解外文科技文獻，了解專業(yè)領(lǐng)域的國際發(fā)展狀況，在跨文化背景下進行溝通和交流。是10.3三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)1第1章信號與系統(tǒng)本章重點：信號的基本運算，系統(tǒng)的描述及系統(tǒng)特性，沖激函數(shù)的性質(zhì)。本章難點：沖激函數(shù)的性質(zhì)。/////21.1緒言系統(tǒng)與信號的概念，信號與信息的關(guān)系，介紹信息傳遞的發(fā)展歷史，信號與系統(tǒng)的關(guān)系，信號分析，信號處理，信號綜合，系統(tǒng)分析，系統(tǒng)綜合。介紹信號與系統(tǒng)的發(fā)展史，以中國著名公司為例，讓學生了解中國信號處理與系統(tǒng)分析領(lǐng)域的現(xiàn)狀，激發(fā)學生的愛國主義熱情，讓學生能夠自主的投入到信號與系統(tǒng)課程的學習。M1,M40.5講授/討論0.5作業(yè)/自學31.2信號連續(xù)與離散、周期與非周期、實信號與復信號、能量信號與功率信號4種信號分類方法，常見信號的數(shù)學表示式。M1,M41講授/討論1作業(yè)/自學41.3信號的基本運算信號的加法、乘法、反轉(zhuǎn)、平移及尺度變換。M1,M41.5講授/討論1.5作業(yè)/自學51.4階躍函數(shù)和沖激函數(shù)階躍函數(shù)和沖激函數(shù)的定義及二者關(guān)系，沖激函數(shù)的性質(zhì)。M1,M41.5講授/討論1.5作業(yè)/自學61.5系統(tǒng)的描述系統(tǒng)的常見描述形式，系統(tǒng)的分類，輸入輸出方程的建立，系統(tǒng)的框圖表示，將框圖轉(zhuǎn)化為輸入輸出方程。M2,M41講授/討論1作業(yè)/自學71.6系統(tǒng)的特性和分析方法系統(tǒng)線性、時不變性、因果性及穩(wěn)定性的定義。M1,M41.5講授/討論1.5作業(yè)/章測試/自學8第2章連續(xù)系統(tǒng)的時域分析本章重點：微分方程的經(jīng)典解，卷積積分的計算，卷積積分的性質(zhì)。本章難點：卷積積分的計算。/////92.1LTI連續(xù)系統(tǒng)的響應微分方程的經(jīng)典解，0-與0+值，零輸入響應，零狀態(tài)響應，全響應。M2,M3,M42講授/討論2作業(yè)/自學102.2沖激響應及階躍響應沖激響應的定義及求解，階躍響應的定義及求解，沖激響應與階躍響應間的關(guān)系，沖激響應與階躍響應的系統(tǒng)屬性。M2,M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學112.3卷積積分卷積積分的定義，零狀態(tài)響應的卷積積分求解法，卷積積分的圖示求解法和解析法。M2,M3,M42講授/討論2作業(yè)/自學122.4卷積積分的性質(zhì)卷積積分的代數(shù)運算性質(zhì)、與沖激函數(shù)的卷積、卷積的微積分性質(zhì)。M3,M42講授/討論2作業(yè)/章測試/自學13第3章LTI連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析本章重點：周期信號的傅里葉級數(shù)，非周期信號的傅里葉變換，傅里葉變換的性質(zhì)，LTI系統(tǒng)的頻域分析，取樣定理。本章難點：周期信號的傅里葉級數(shù)，非周期信號的傅里葉變換，LTI系統(tǒng)的頻域分析。/////143.1信號分解為正交函數(shù)正交函數(shù)集的定義，信號的正交分解公式。M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學153.2傅里葉級數(shù)三角及指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)分解公式，傅里葉級數(shù)的物理含義，奇、偶、奇諧等函數(shù)傅里葉級數(shù)的特點M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學163.3周期信號的頻譜周期信號單邊譜、雙邊譜、幅度譜、相位譜的概念，周期性矩形脈沖串頻譜的特點M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學173.4非周期信號的頻譜傅里葉變換的定義，部分常見信號傅里葉變換的計算M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學183.5傅里葉變換的性質(zhì)傅里葉變換的線性、奇偶性、對稱性、尺度變換性質(zhì)、時移性質(zhì)、頻移性質(zhì)、卷積定理、時域微積分性質(zhì)、頻域微積分性質(zhì)。M3,M43講授/討論3作業(yè)/自學193.6周期信號的傅里葉變換兩種計算周期信號傅立葉變換的方法。M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學203.7LTI系統(tǒng)的頻域分析頻率響應的定義，連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析方法。通過展示頻域分析方法在自動化領(lǐng)域的應用實例，使學生認識到可以采用多種方法解決自動化的復雜工程問題，從而引導學生綜合運用所學知識和多種方法解決問題。M2,M3,M42講授/討論2作業(yè)/自學213.8抽樣定理信號的抽樣，時域抽樣定理。M3,M42講授/討論2作業(yè)/章測試/自學22第4章LTI連續(xù)系統(tǒng)的s域分析本章重點：拉普拉斯變換及其性質(zhì)，系統(tǒng)的S域分析。本章難點：拉普拉斯逆變換，系統(tǒng)的S域分析。/////234.1拉普拉斯變換拉普拉斯變換的定義及收斂域，常用信號的拉普拉斯變換。M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學244.2拉普拉斯變換的性質(zhì)拉普拉斯變換的線性、尺度變換性質(zhì)、時移性質(zhì)、復頻移性質(zhì)、時域微積分性質(zhì)、卷積定理、S域微積分性質(zhì)、初值和終值定理。M3,M41講授/討論1作業(yè)/自學254.3拉普拉斯逆變換部分分式展開法，利用拉普拉斯變換的性質(zhì)進行逆變換。M3,M42講授/討論2作業(yè)/自學264.4復頻域（S域）分析微分方程的S域求解法，系統(tǒng)函數(shù)，連續(xù)系統(tǒng)的S域分析方法。M2,M3,M42講授/討論2作業(yè)/自學/章測試四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每章布置1~2次作業(yè)，平均每次作業(yè)10道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對信號與系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、計算題。15%2章測試每章結(jié)束進行一次章測試，考核學生對基礎(chǔ)知識的理解程度及靈活應用知識的能力。20%3期末考試1.成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.采用英語命題，主要考核學生對信號與系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，以及對自動化領(lǐng)域英文專業(yè)詞匯的掌握程度，題型主要有簡答題、作圖題、計算題等。60%4考勤隨機點名、刷卡點名等。5%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作業(yè)抄襲，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。2M1章測試20%系統(tǒng)自動評分。3M1期末考試60%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作弊，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。4M2平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作業(yè)抄襲，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。5M2章測試20%系統(tǒng)自動評分。6M2期末考試60%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作弊，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。7M3平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作業(yè)抄襲，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。8M3章測試20%系統(tǒng)自動評分。9M3期末考試60%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案正確。B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式較合理、答案較正確。C-獨立思考、按時完成，作圖基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案有少量錯誤。D-作弊，或未能按時完成，或作圖不規(guī)范，解題思路混亂，答案大量錯誤。10M4期末考試100%A-完全掌握自動化領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯，完全領(lǐng)會題意。B-較好地掌握自動化領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯，較準確地領(lǐng)會題意。C-基本掌握自動化領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯，基本領(lǐng)會題意。D-沒有掌握自動化領(lǐng)域的英文專業(yè)詞匯，不能領(lǐng)會題意。 11/考勤100%A-全勤，B-缺勤1次，C-缺勤2-3次，D-缺勤3次以上。評分等級說明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材與參考資料序