控制工程基礎（第4版）習題解

該習題解是配合董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、劉云峰、李東峰編著的普通高等教育“十二五”普通高等教育國家級規(guī)劃教材《控制工程基礎》（第4版）編印的。該習題解是《控制工程基礎》精品教材立體配套的一部分，對于新教材各章后的習題全部提供解答過程，以便教師和學生自學參考。

1概論1

2控制系統(tǒng)的動態(tài)數學模型5

3時域瞬態(tài)響應分析27

4控制系統(tǒng)的頻率特性46

5控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析63

6控制系統(tǒng)的誤差分析和計算81

7控制系統(tǒng)的綜合與校正92

8根軌跡法109

9控制系統(tǒng)的非線性問題117

10計算機控制系統(tǒng)131

附錄A課程考試樣題及解答149

主要參考文獻1562100433B

本書是在《控制工程基礎(第3版)習題解》基礎上編寫而成的，主要是配合董景新、趙長德等編著的《控制工程基礎(第4版)》教材(該教材被列為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材)，與該教材各章后的習題相對應。該習題解對教材各章后的習題均做了較為詳細的解答。內容包括:概論、控制系統(tǒng)的動態(tài)數學模型、時域瞬態(tài)響應分析、控制系統(tǒng)的頻率特性、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的誤差分析和計算、控制系統(tǒng)的綜合與校正、根軌跡法、控制系統(tǒng)的非線性問題、計算機控制系統(tǒng)。

該書可供機械類、儀器類及其他非控制專業(yè)的師生參考，還可供相關科研和工程技術人員自學參考。

該教材是在董景新、趙長德、郭美鳳、陳志勇、李冬梅編著的《控制工程基礎》第3版的基礎上重新編寫的。《控制工程基礎》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相繼出版以來，該教材隨著“控制工程基礎”課程在全國各高等院校的機械類、儀器類等非控制專業(yè)逐漸普遍開設，以及本教材聲譽的不斷提升，對教材的需求量也穩(wěn)步增加。自出版以來根據需求該教材多次重新印刷，第1版11年時間累計印刷11次，總印數達53000冊；第2版5年多時間累計印刷10次，總印數達60000冊；第3版不到5年時間就累計12次印刷，總印數已達62500冊。

本課程相繼被評為清華大學、北京市和國家級精品課程，國家級精品資源共享課；清華大學等院校也將本課程確定為機械學院平臺課。除本校使用該教材外，另有約100所兄弟院校的儀器儀表類和機械類專業(yè)將我們編著的教材選為使用教材和研究生入學考試參考書。隨著需求量的增加，我們深感責任的加重，促使我們對于教材的編寫精益求精、與時俱進，于是由目前在教學第一線的教師進一步編寫了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基礎上各章都作了或多或少的補充和修改。鑒于LabVIEW是更加直觀方便的圖形化程序編譯平臺，在控制工程中得到越來越多的應用，增加了LabVIEW工具在控制工程應用的內容，獨立成章，該章節(jié)由劉云峰副教授完成。該章介紹了借助LabVIEW，進行控制系統(tǒng)的數學建模、時間響應分析、頻域響應分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和系統(tǒng)綜合校正設計等。同時，為了方便更好地理解掌握教材其他章節(jié)論述的概念和方法，特基于LabVIEW設計編寫了配合教材使用的控制系統(tǒng)動態(tài)仿真、分析、演示軟件，不僅可以完成對控制系統(tǒng)在時域和頻域進行特性仿真分析，還可以動態(tài)地分析和演示控制系統(tǒng)中不同參數及參數變化對系統(tǒng)特性的影響。

另外，根據實際工程和科研的基本需求和多年的教學經驗，在各章節(jié)內容論述上力求概念表達清楚準確，加強對問題的歸納說明，同時也適當增加了一些諸如內模原理和內?？刂坪喴榻B的內容。

全書由董景新教授整理統(tǒng)編。

該教材廣泛參考了國內外同類教材和其他有關文獻，保持并突出以下特點:第4版前言控制工程基礎（第4版）(1) 突出機械運動作為主要受控對象，并對其數學模型和分析綜合重點研究;

(2) 對自動調節(jié)原理基本內容表達清楚，著重基本概念的建立和解決機電控制問題的基本方法的闡明，并簡化或略去與機電工程距離較遠、較艱深的嚴格數學推導內容;

(3) 引入和編寫較多的例題與習題，便于自學;

(4) 反映機電一體化新技術和新分析方法。

對于屬于該書領域的非基本內容，但在本領域文獻中時有出現的較為繁難的部分，該教材中也作了一定介紹，其有關章節(jié)前注以“”號。

在有關LabVIEW章節(jié)的編寫中，得到NI公司中國區(qū)劉洋工程師在實驗設備和技術方面的支持幫助，并提供了部分素材，在此致謝！

該教材的編寫得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經費的支持，納入985清華大學名優(yōu)教材立項資助，在此表示衷心感謝。

編者2014年10月

• 配套教材

該教材配有輔助教材《控制工程基礎（第3版）習題解》《控制工程基礎實驗指導》和教師用《控制工程基礎習題解》。

• 課程資源

該教材還配有和多媒體課件。

控制工程基礎（第3版）修訂情況

該教材是在董景新、趙長德等編著的《控制工程基礎（第2版）》的基礎上，引入相關內容的發(fā)展重新編寫的，主要面向機械類、儀器類及其他非控制專業(yè)本科生。

該教材被納入普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，得到了國家高等教育精品課建設項目、北京市高等教育精品教材建設項目和清華大學精品課建設項目經費的資助。

該教材在原書的基礎上各章都做了補充和修改。其中，主要的變動如下：①第2版第5章“控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析”中的乃奎斯特判據證明，由原來米哈伊洛夫定理作為引理改為采用映射定理證明，以更適應當前學生的知識結構，該部分由陳志勇完成；②第6章增加了干擾引起系統(tǒng)誤差的分析和解決方法的內容，第9章“控制系統(tǒng)的非線性問題”增加了李雅普諾夫方法和計算機仿真方法的內容，由董景新完成。③第10章“計算機控制系統(tǒng)”按照更加便于工程應用的原則由李冬梅重寫；④第11章“MATLAB軟件工具在控制系統(tǒng)分析和綜合中的應用”的內容分散到各章，并做了補充和擴展，該部分由郭美鳳完成。全書由董景新整理統(tǒng)編。該教材參考了中國國內外同類教材和其他有關文獻。

控制工程基礎（第3版）出版工作

2009年6月1日，該教材由清華大學出版社出版；2014年4月，由清華大學出版社重印。