书名：水质系统信息学
定价：198.0
ISBN：9787030836038
作者：刘鸿,陈昭明
版次：1
出版时间：2025-12

内容提要：

本书是水质工程科学与系统科学、信息科学融合渗透的成果，旨在为读者提供一个全面的理论框架和实践指南，以应对日趋复杂严峻的水质管控挑战。全书包括三篇：水质系统的信息与信号、线性水质系统、非线性水质系统。
　　本书从信息空间的新视野来认知水质系统，深入浅出地阐述水质系统的基础理论和系统控制的原理方法，可为水质系统的信息获取与信号分析、精准控制与智能控制等提供基本的理论知识和技术方法。

目录：
目录
第一篇 水质系统的信息与信号
第1章 绪论 3
1.1 基本概念 3
1.2 水质系统的动态属性 5
1.2.1 水质信号的运动及其数学描述 5
1.2.2 水质信号运动的速率与频率 6
1.2.3 水质信号的复数描述 7
1.3 水质系统的分析与管理 8
1.3.1 输入-输出映射 8
1.3.2 线性-非线性分析 9
1.3.3 水质系统的管控 12
1.3.4 水质系统的信息获取与仿真模拟 12
1.4 水质系统信息学概述 14
1.5 本章小结 15
第2章 水质系统的信号基础 16
2.1 水质信息与水质信号 16
2.1.1 水质信息 16
2.1.2 水质信号 17
2.2 水质信号的数学表达式 18
2.3 常用的水质信号 20
2.3.1 水质系统基本信号 20
2.3.2 水质系统组合信号 26
2.4 水质信号的基本性质 28
2.5 水质信号的时域处理 30
2.5.1 信号的运算 30
2.5.2 信号的分解 34
2.6 本章小结 36
第3章 水质信号的傅里叶分析 37
3.1 信号的频率 37
3.2 频域分析的基本信号 39
3.3 周期信号的傅里叶级数 40
3.4 非周期信号的傅里叶变换 44
3.5 傅里叶级数与傅里叶变换的关系 45
3.6 常用水质信号的傅里叶变换 47
3.7 傅里叶变换的性质 48
3.8 本章小结 50
第4章 水质信号的变换域分析 51
4.1 拉普拉斯变换(拉氏变换)及其基本性质 51
4.1.1 拉氏变换的定义与收敛域 51
4.1.2 拉氏变换的基本性质 53
4.2 常用水质信号的拉氏变换 55
4.3 拉氏逆变换 56
4.4 Z变换及基本性质 60
4.4.1 Z变换及收敛域 60
4.4.2 Z变换的基本性质 61
4.5 常用序列的Z变换 63
4.6 逆Z变换 66
4.7 三种变换之间的关系 69
4.8 本章小结 71
第二篇 线性水质系统
第5章 线性水质系统外部分析 75
5.1 线性水质系统的构成 75
5.2 线性水质系统的模型 76
5.3 线性时不变水质系统及其基本特性 78
5.4 LTI连续水质系统的时域分析 80
5.4.1 LTI连续水质系统的响应 80
5.4.2 LTI连续水质系统的冲激响应与阶跃响应 83
5.5 卷积及其运算 85
5.5.1 卷积的定义 85
5.5.2 卷积的性质 86
5.5.3 卷积的计算 87
5.6 LTI连续水质系统的频域分析 90
5.6.1 系统频率响应 90
5.6.2 系统无失真传输条件 92
5.7 LTI连续水质系统的复频域分析 93
5.7.1 水质系统微分方程的变换域求解 93
5.7.2 水质系统函数及其零极点分析 95
5.7.3 系统函数与时域响应、频域响应 97
5.7.4 水质系统的因果性、稳定性 99
5.8 一阶和二阶LTI水质系统的参数分析 100
5.9 本章小结 104
第6章 线性水质系统内部分析 105
6.1 系统状态变量与状态方程 105
6.1.1 状态及状态变量 105
6.1.2 状态方程和输出方程 106
6.2 系统信号流图 109
6.3 系统状态方程的构建与求解 113
6.3.1 由函数关系式直接构建状态方程 113
6.3.2 由信号流图间接构建状态方程 114
6.3.3 由系统方框图间接构建状态方程 116
6.3.4 状态方程的求解 118
6.4 状态矢量的线性变换与对角化 121
6.5 水质系统稳定性与可观可控性判别 123
6.5.1 由状态方程判断系统稳定性 124
6.5.2 水质系统可控性和可观性的判别 124
6.5.3 系统可观可控性与系统传递函数间的关系 127
6.6 水质系统可观可控性案例分析 128
6.7 本章小结 132
第7章 线性水质系统的控制与校正 134
7.1 线性水质系统自动控制的基本概念 134
7.1.1 自动控制方式 134
7.1.2 自动控制的构成环节 136
7.1.3 自动控制的性能要求 137
7.2 线性水质控制系统的时域模型构建 139
7.3 线性水质控制系统的复频域模型构建 143
7.3.1 典型环节的复频域模型 143
7.3.2 复频域建模 148
7.4 线性水质控制系统的结构图及等效变换 153
7.4.1 控制系统结构图的组成 153
7.4.2 结构图的等效变换及简化 154
7.4.3 线性水质系统对给定输入与扰动输入的传递函数 156
7.5 线性水质控制系统根轨迹分析 159
7.5.1 根轨迹法基本概念 159
7.5.2 根轨迹绘制规则及方法 161
7.5.3 根轨迹分析水质控制系统的动态特性 165
7.6 线性水质控制系统的校正及设计 167
7.6.1 基本概念 167
7.6.2 线性水质控制系统校正 170
7.6.3 线性水质控制系统的工程设计方法 175
7.7 本章小结 178
第8章 线性水质系统的模拟仿真 179
8.1 系统仿真技术及其优势 179
8.2 线性水质系统仿真模型的构建与简化 183
8.2.1 构建传递函数的仿真模型 183
8.2.2 传递函数的仿真求解 185
8.2.3 方框图及信号流图的仿真模型简化 188
8.3 线性水质系统动态特性仿真分析 192
8.3.1 水质系统时域仿真分析 192
8.3.2 水质系统频域仿真分析 195
8.3.3 水质系统根轨迹仿真分析 198
8.4 线性水质系统仿真校正及性能优化 202
8.4.1 串联校正器设计 202
8.4.2 …控制器设计 206
8.5 本章小结 207
第三篇 非线性水质系统
第9章 非线性水质系统特性及分析 211
9.1 非线性水质系统的特性及分析方法 211
9.1.1 基本特性 211
9.1.2 分析方法 215
9.2 相平面法 215
9.2.1 相轨迹与相平面图 215
9.2.2 相轨迹的绘制 216
9.2.3 相轨迹的时间信息 220
9.2.4 非线性水质系统的相平面分析 221
9.3 描述函数法 223
9.3.1 描述函数定义 223
9.3.2 非线性环节的描述函数 224
9.3.3 描述函数法分析非线性水质系统的稳定性 227
9.4 逆系统法 230
9.4.1 逆系统分析方法 230
9.4.2 非线性水质系统的逆系统设计 231
9.5 本章小结 235
第10章 非线性水质系统的智能控制 236
10.1 智能控制概述 236
10.1.1 智能控制的定义及特点 236
10.1.2 智能控制类型及技术实现 237
10.2 非线性水质系统的模糊控制 238
10.2.1 基本原理 238
10.2.2 模糊控制器的设计 240
10.2.3 非线性水质系统PID控制参数的模糊自适应优化 244
10.3 非线性水质系统的神经网络控制 247
10.3.1 原理及特点 247
10.3.2 神经网络控制的主要结构 248
10.3.3 神经网络控制器的设计 251
10.3.4 基于神经网络控制的水质系统调节 253
10.4 非线性水质系统混合控制 256
10.5 本章小结 260
第11章 水质系统随机信号分析 261
11.1 水质系统随机信号的来源及其影响 261
11.2 水质异常信号的贝叶斯分析 262
11.2.1 贝叶斯定理 262
11.2.2 贝叶斯定理的应用 264
11.3 污染物排放中异常信号的贝叶斯推理 269
11.3.1 贝叶斯推理流程分析 269
11.3.2 贝叶斯推理过程的函数计算 270
11.4 水质异常信号溯源 273
11.5 本章小结 276
主要参考文献 277
附录 数学基础 278
一、三角函数及复数运算 278
二、微积分基础 280
三、矩阵运算 283
四、数理统计基础 287