医学类-离散信号与系统时域分析课件.ppt

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1、离散信号与系统时域分析离散信号与系统时域分析 7-1 离散时间信号离散时间信号 一、定义一、定义:只在一系列离散的时只在一系列离散的时间点上才有确定值的信号。间点上才有确定值的信号。取样间隔一般取均匀间隔取样间隔一般取均匀间隔 而在其它的时间上无意义而在其它的时间上无意义,因此它在时间上是不连续的序列因此它在时间上是不连续的序列,并是离并是离散时间变量的散时间变量的tk函数。函数。获取方法获取方法:1)直接获取直接获取2)连续信号取样连续信号取样表示方法表示方法:1)图形表示图形表示2)数据表格数据表格t 0.10.20.30.40.50.60.7u(t)1.21.41.31.71.11.91

2、.83)序列表示序列表示一般简化记为一般简化记为f(n)f(n)或或f(k)f(k)例例:试写出其序列形式并画出图形。试写出其序列形式并画出图形。解解:序列形式序列形式波形波形:序列的几种形式序列的几种形式单边序列单边序列:双边序列双边序列:-k,f(k)0有限序列有限序列:k1kk2,f(k)0左序列左序列:k 0,f(k)=0右序列右序列:k0时为零时为零,因而在因而在k 0时时,系系统的单位序列响应与该系统的零输入响应的函数形式相同。这样就把求单位统的单位序列响应与该系统的零输入响应的函数形式相同。这样就把求单位序列响应的问题转换为求差分方程齐次解的问题序列响应的问题转换为求差分方程齐次

3、解的问题,而而k=0处的值处的值h(0)可按零状可按零状态的条件由差分方程确定。态的条件由差分方程确定。2、高阶系统高阶系统:递推法、等效初值法、传输算子法递推法、等效初值法、传输算子法传输算子法求解传输算子法求解h(k)步骤步骤:2、高阶系统高阶系统:递推法、等效初值法、传输算子法递推法、等效初值法、传输算子法解解:例例1:求单位序列响应求单位序列响应h(k),已知描述系统的差分方程为已知描述系统的差分方程为递推求初值递推求初值:代入通解求待定系数代入通解求待定系数:例例2:求系统单位序列响应求系统单位序列响应h(k),已知描述系统的传输算子分别为已知描述系统的传输算子分别为解解:一、系统零

4、状态响应一、系统零状态响应7-5 离散系统时域卷积和分析法离散系统时域卷积和分析法y(k)=yx(k)+yf(k)记作记作:yf(k)=f(k)*h(k)yx(k):取决于系统自然频率和初始值取决于系统自然频率和初始值yf(k):取决于系统自然频率和激励取决于系统自然频率和激励(k)h(k)(k-m)h(k-m)f(m)(k-m)f(m)h(k-m)此称为此称为f(k)与与h(k)的卷积和的卷积和(Convolution)f(k)=f(k)*(k)二、常用信号的卷积和二、常用信号的卷积和二、常用信号的卷积和二、常用信号的卷积和2、f(k)与单位阶跃序列卷积与单位阶跃序列卷积1、f(k)与单位序

5、列信号卷积与单位序列信号卷积三、卷积和的性质三、卷积和的性质三、卷积和的性质三、卷积和的性质1交换律交换律 2.2.分配律分配律分配律分配律3.3.结合律结合律结合律结合律3、U(k)与与akU(k)卷积卷积四、卷积和的计算四、卷积和的计算四、卷积和的计算四、卷积和的计算例例:f(k)=akU(k),h(t)=bkU(k),求卷积和求卷积和y(k)=f(k)*h(k).1利用定义计算利用定义计算 2.2.利用常用信号卷积与有关性质计算利用常用信号卷积与有关性质计算利用常用信号卷积与有关性质计算利用常用信号卷积与有关性质计算3.3.利用卷积求和表计算利用卷积求和表计算利用卷积求和表计算利用卷积求

6、和表计算4.4.利用图解法计算利用图解法计算利用图解法计算利用图解法计算1)f(k)、h(k)f(m)、h(m)2)h(m)h(-m)(折叠折叠)3)h(k-m)(平移平移)4)f(m)h(k-m)(相乘相乘)5)求和计算求和计算5.5.利用数值求和法计算利用数值求和法计算利用数值求和法计算利用数值求和法计算例例例例:用图解法求图示信号的卷积和用图解法求图示信号的卷积和用图解法求图示信号的卷积和用图解法求图示信号的卷积和y(k)=f(k)*h(k)y(k)=f(k)*h(k)。0.120.090.060.0300.080.060.040.020.08 0.06 0.04 0.02 0.08 0

7、.06 0.04 0.020.04 0.03 0.02 0.016.6.利用列表法计算利用列表法计算利用列表法计算利用列表法计算7、序列相乘法、序列相乘法f(k):0 0.4 0.3 0.2 0.1 0h(k):0 0.3 0.2 0.2 0.2 0.1X 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.08 0.06 0.04 0.02 0 0.12 0.09 0.06 0.03 00.12 0.17 0.20 0.21 0.16 0.09 0.04 0.01 0说明说明:若若f(k)非零值非零值N个个,

8、位于位于h(k)非零值非零值M个个,位于位于则则:y(k)=f(k)*h(k)的非零值有的非零值有(N+M-1)个个,位于位于 离散系统的零状态响应等于系统激励与系统单位序列响应的卷积和。即离散系统的零状态响应等于系统激励与系统单位序列响应的卷积和。即分析步骤分析步骤:1)求单位序列响应求单位序列响应;2)计算卷积和计算卷积和五、离散系统卷积和分析五、离散系统卷积和分析五、离散系统卷积和分析五、离散系统卷积和分析例例1解解:例例2解解:例例3:单位阶跃响应：当激励为单位阶跃响应：当激励为U（k）时系统的零状态响应即：）时系统的零状态响应即：例例4:解解:本章要点本章要点 1、离散信号基本概念、

9、离散信号基本概念:定义、分类、常用离散信号特性定义、分类、常用离散信号特性(k)、U(k)、ak(k)、GN(k)等等;2、离散信号时域变换与运算、离散信号时域变换与运算:折叠、时移、展缩、倒相折叠、时移、展缩、倒相;相加、相乘、相加、相乘、数乘、差分和累加和数乘、差分和累加和;3、离散系统的基本概念、离散系统的基本概念:定义、分类、线性时不变系统的特性定义、分类、线性时不变系统的特性;4、时域经典法、时域经典法:差分方程与传输算子、差分方程求解、系统自然频率差分方程与传输算子、差分方程求解、系统自然频率及其求解方法、全响应三种分解形式及其求解方法、全响应三种分解形式;5、时域卷积和法、时域卷

10、积和法:h(k)求解方法、零状态响应卷积和计算求解方法、零状态响应卷积和计算(卷积和定卷积和定义、运算规律、主要性质、计算方法义、运算规律、主要性质、计算方法)现今医学分为传统医学、基于“生物-医学模式”近代发展起来的西医，20世纪西医又发展到“社会-心理-生物医学”或综合医学模式，后基因组时代系统生物学的兴起，形成了系统医学在全球的迅速发展，成为继传统医学、西医学之后中、西医学汇通的未来医学。当代中国医学类专业比较优秀的学校有北京大学、华中科技大学、郑州大学等学校。中医即中国传统医药学，是形成于数千年前的中国，是建立在人们与疾病长期斗争的经验总结及阴阳五行、八纲脏腑辨证基础上，运用朴素辩证法

11、及思辨推理方法，认识机体、自然、疾病三者关系，发展起来的一门以“功能人”包括功能脏器为概念的独特的医学哲学理论体系。在治疗上，除了药物外，还有针灸、推拿气功、耳针等特殊疗法，它是世界传统医学中最完善的一种医学理论体系。它为人类尤其为中国人民健康和民族繁衍做出了巨大贡献。西医学是最近三四百年来建立在解剖学、生物学及现代科学技术基础上、发展起来的一门以“解剖人、肉体人”为概念的、新兴的现代医学科学理论体系。主要采用科学实验方法，从宏观到微观，直至目前的分子基因层次水平，发展极为迅速，超过其它任何一门医学科学，成为世界医学史上的主流。可见中西医学，一个是以“功能人”为概念的独特的哲学医学理论体系，一

12、个是以“解剖人、肉体人”为概念的新兴的现代医学科学理论体系，二者都不是以完整人为研究对象的科学，从理论讲二者都不是科学的，势必影响各自发展。事实也证明这一切，中医长期停滞不前、疗效也不确实。西医尽管发展到目前的基因分子层次，但疾病发病率居高不下，对绝大部分疾病发病原因认识不清、发病机理弄不明白，治疗受到制约，在小小SARS、禽流感面前竟束手无策，在糖尿病、癌症、心脑血管疾病、尿毒症等相当多疾病面前更是不得不求助或借助中医治疗。一个是疗效不确实，一个是有些甚至相当多疾病无法治疗，这就是中西医学结合的缘由。然而，由于二者是两套理论、两股道上跑的车，风马牛不相及，从理论上讲就没有结合的可能，只是形式

13、上的融合罢了。故出现西医对治疗不了的疾病只好求助中医，而中医则往往采用西医诊断中医治疗，以及中西治疗法一块用的局面。至于循证医学、比较医学、后现代医学、行为医学等所谓“医学”，都称不上一门独立的医学科学，关于这一点在灵魂医学有关章节中将有相关点评。总之，目前以中西医学为主的世界各种医学科学都存在不完整性的瑕疵，即都是以不完整的人为研究对象的医学科学，故不能解决目前存在于中西医学甚至人文社会科学史上一切疑难模糊问题，成为阻碍医学科学前进的羁绊。的确，要解决目前存在于中西医学甚至人文社会科学上一切疑难模糊问题，显然已完全超出了中西医学所涉及的范畴，我们必须跳出中西医学的理论框架，建立起一个新的医学

14、理论体系-东方医学和西方医学（即西医）的融合形成现代系统医学。该体系所涉及的一切问题不管从广度上，还是从深度上，都应该远远超过现有的中西医学理论，并将现有中西医学理论纳入自己的理论框架范围之内。为了肩负起这一历史使命，原创人生、医学理论体系灵魂医学 soul medicine应运而生，她不但从宏观上或战略上圆满解释并解决了存在于人类医学及人文社会科学史上的一切疑难模糊问题，而且还能够使人们得以启迪人生，不得不重新认识人类自身、不得不重新认识人类赖以生存的这个多维世界。医学化验医学定义（medicine），是处理人健康定义中人的生理处于良好状态相关问题的一种科学，以治疗预防生理疾病和提高人体生理

15、机体健康为目的。狭义的医学只是疾病的治疗和机体有效功能的极限恢复，广义的医学还包括中国养生学和由此衍生的西方的营养学。现在世界上医学主要有西方微观西医学和东方宏观中医学两大系统体系。医学的科学性在与应用基础医学的理论不断完善和实践的验证，例如生化、生理、微生物学、解剖、病理学、药理学、统计学、流行病学，中医学及中医技能等，来治疗疾病与促进健康。虽然东西方由于思维方式的不同导致研究人体健康与外界联系及病理机制的宏观微观顺序不同，但在不远的将来中西医实践的丰富经验的积累和理论的形成必将诞生新的医学-人类医学。不同于现代医学，不同于传统中医，金水医学诞生了，金水医学是以驱除病理，恢复生理为主张的全新

16、医学，走出了人类医学的误区，治疗疾病的特色鲜明，不论是任何疾病都能做到从危为安，由重到轻的恢复办法。金水医学认识到人体是生命体，生命体有自己的强大的生理自我愈合功能，帮助生命体恢复自主作用才是治疗疾病的根本。针对当今现代文明病，现代疑难病，现代慢性病，亚健康，一体多病，取得了巨大的成功，治疗法则为“胃肠洁，气血流，玄府开，营卫昌”人生命体运动符合自然节律，最终达到人体生理增强，消灭疾病的目的。编辑本段医学的分类 医学研究医学可分为现代医学（即通常说的西医学）和传统医学（包括中医学、藏医学、蒙医学等）多种医学体系。不同地区和民族都有相应的一些医学体系，宗旨和目的不相同。印度传统医学系统也被认为很

17、发达。研究领域大方向包括基础医学、临床医学、检验医学、预防医学、保健医学、康复医学等。基础医学包括：医学生物数学,医学生物化学,医学生物物理学,人体解剖学,医学细胞生物学,人体生理学,人体组织学,人体胚胎学,医学遗传学,人体免疫学,医学寄生虫学,医学微生物学,医学病毒学,人体病理学,病理生理学,药理学,医学实验动物学,医学心理学,生物医学工程学,医学信息学,急救学,护病学,新中心法则。临床医学包括：临床诊断学 实验诊断学.影像诊断学+放射诊断学+超声诊断学+核医诊断学*临床治疗学 职能治疗学 化学治疗学 生物治疗学 血液治疗学 组织器官治疗学 饮食治疗学 物理治疗学 语言治疗学 心理治疗学 内

18、科学 外科学 泌尿科学 妇产科学 儿科学 老年医学 眼科学 耳鼻喉科学 口腔医学 传染病学 皮肤医学 神经医学 精神病学 肿瘤医学 急诊医学 麻醉学 护理学 家庭医学 性医学 临终关怀学 康复医学 保健医学 听力学。编辑本段医学的起源 手术治疗中、西医学的起源大致相同。主要包括：救护、求食的本能行为。如动物受伤会舐其伤口、遇热会避入水中，人与动物一样有着本能救护。人类的求食本能在寻找食物时，逐渐发现了葱、姜、蒜、粳米、薏米等虽为食物或调味品，却具有治病作用；生活经验创造了医学。先古人类通过劳动制造出利器，从而产生了砭石、骨针等医疗器具，逐渐掌握了运用工具治疗疾病的经验。与此同时，人们发现活动肢

19、体可以舒筋活络，强身健体，“导引术”、“五禽戏”的形成，也是古代人们积累生活经验后产生的保健养生观；医、巫的合与分。由于原始人受制于智力尚未开化，对自然界的变化以及宇宙间的一切反常现象，心存恐惧，难以做科学、合理的解释，因而误以为有超自然的力量主宰其中。故巫、医合流曾是中、西医学共有的一段历史。在中医学的历史进程中，“祝由”术沿袭数千年，属于元明临床“十三”科之一，但以医学为目的的解剖可追溯到公元11年(西汉王莽新朝三年)，是中国古老的实证医学萌芽。由于儒、释、道三教合流所形成的中国文化格局，“重道轻器”衍生出的务虚倾向，重体悟而疏实证，必然缺少逻辑推理，致使中国的实证医学成就在日后难以与西方

20、医学同日而语。古埃及医师运用念咒、画符和草药治病，前二者就是巫医。西医在古希腊时期就开始医巫分家，亚里士多德曾详细描述了动物的内脏和器官，古希腊医学最高成就的代表人物希波克拉底将唯物主义哲学运用于医学之中，在论圣病中说：“被人们称为神圣的疾病(指癫痫和一些精神患者)，在我看来一点也不比其他病症更神、更圣，与其他任何疾病一样起源于自然的原因。只因这些病症状奇异，而人们对它们又一无所知，充满疑惑，故而将其原因和性质归之于神灵。”亚里士多德所创立的唯物主义医学体系，加快了医学科学化的进程；轴心时代中、西医学的峰巅之作。雅斯贝而斯曾说：“如果历史有一个轴心，那么我们就必须将这轴心作为一系列对全部人类都

21、有意义的事件，发生于公元前800至200年间的这种精神历程似乎构成了这样一个轴心。非凡的事件都集中发生在这个时期。并且是独立地发生在中国、印度和西方”。这一阶段，是东、西方哲学、科学、文化发展的重要时期。此时诸子蜂起，儒家、墨家、道家、法家学派林立，形成了空前绝后的学术繁荣局面，对中华文化的发展起了奠基作用；处在古典希腊文明的开创时期，出现了德谟克利特、费底亚斯、阿基米德、苏格拉底等哲人和智者。在东、西方科学和文化昌明的大背景下，黄帝内经和希波克拉底全集代表着中、西两座医学的峰巅之作便自然而然的诞生了。内经的问世，标志着中医学已从简单的临床经验积累，升华到系统的理论总结。关于希波克拉底全集，意

22、大利著名医史学家卡斯蒂格略尼认为：“是自然科学几乎没有萌芽的时代，在医术上具有先进性的最宝贵的代表文献。希波克拉底学派的医学虽然在解剖学、生理学、病理学的知识上有缺陷，虽然只是很少而粗略地研究过动物，但是它主要是建立在临床实验和哲学推理的基础上，终能使医学提高到难以超过的高度。这是历史上最有意义的现象之一，并可能是最重要的，因为它说明通过经验，实际观察和正确的推理，可以得到极有价值的宝贵材料，他的确解决了医学历史上具有决定性倾向的开端。”比较黄帝内经和希波克拉底全集，二者的理论建构有诸多相似之处：废巫存医、整体观念、调节平衡、哲学思辩、临床实践。其中黄帝内经强调以五脏为中心的整体观，从外测内，可以不依赖解剖形态学而照样诊治疾病。其理论体系是自洽的，难以突破；希波克拉底全集虽然没有系统的解剖学和生理学等基础知识，但却强调具体的解剖结构，为医学的实证开了先河。这些差异为中、西医学的日后分向而行埋下了伏笔。本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏。