控制工程基础第三版习题答案_清华大学出版社
控制工程基础课后答案
控制工程基础课后答案第一题题目：什么是控制工程？它的主要任务是什么？答案：控制工程是一门工程技术学科，它以数学、物理和工程技术为基础，研究如何通过设计、分析和实现控制系统来实现对动态系统的控制。
控制工程的主要任务是利用反馈原理，通过感知系统输出信号与期望信号之间的差异并使用控制器进行调整，从而使系统达到预期的目标和性能指标。
第二题题目：什么是开环控制系统和闭环控制系统？它们有什么区别？答案：开环控制系统是一种基本控制系统结构，它将输入直接转换为输出，没有考虑实际输出与期望输出之间的差异。
闭环控制系统是在开环控制系统基础上增加了反馈回路，实时监测系统输出，并将实际输出与期望输出进行比较，以校正错误并调整控制器的输出信号。
区别在于开环控制系统没有反馈回路，因此无法纠正系统误差，而闭环控制系统利用反馈回路实现系统的自动校正。
闭环控制系统具有更好的鲁棒性和稳定性，可以使系统在存在不确定性和干扰的情况下仍能达到预期的控制目标。
第三题题目：什么是传递函数？如何将动态系统表示为传递函数？答案：传递函数是用于描述线性时不变系统的数学模型。
它是输出与输入之间关系的比值函数，衡量了系统对输入信号的响应程度。
传递函数可以用于分析和设计控制系统。
将动态系统表示为传递函数需要进行系统的数学建模。
通常，通过对系统的微分方程进行拉普拉斯变换，可以得到系统的传递函数。
拉普拉斯变换将微分方程转换为一个以变量s为复数的函数的代数表达式，其中s表示频域复平面上的复变量。
第四题题目：什么是反馈控制？它在控制系统中起到什么作用？答案：反馈控制是一种控制技术，通过测量系统输出并将其与期望输出进行比较，根据差异调整控制器的输出信号。
反馈控制可以使系统对不确定性和干扰具有鲁棒性，并实现系统的自动校正，使系统能够快速、准确地响应外部变化。
在控制系统中，反馈控制起到了校正系统误差的作用。
通过与期望输出进行比较，反馈控制可以检测到系统偏差，并通过调整控制器的输出信号来纠正这些偏差。
控制工程基础第三版课后答案 董景新 赵长德等
1 ⎤ ⎡1 L−1 [F (s )] = L−1 ⎢ − = 1 − e −t ⎥ ⎣ s s + 1⎦
(2). F (s ) =
s +1 (s + 2)(s + 3) k ⎤ ⎤ s +1 ⎡ k = L−1 ⎢ 1 + 2 ⎥ ⎥ ⎣ s + 2 s + 3⎦ ⎣ (s + 2)(s + 3) ⎦
解： L
−1
[F (s )] = L−1 ⎡ ⎢
⎡ ⎤ s +1 k1 = ⎢ ⎥ (s + 2 ) s = −2 = −1 ⎣ (s + 2 )(s + 3) ⎦ ⎡ ⎤ s +1 k2 = ⎢ ⎥ (s + 3) s = −3 = 2 ⎣ (s + 2 )(s + 3)⎦
1 2 ⎤ ⎡ L−1 [F (s )] = L−1 ⎢− + = 2e −3t − e − 2t ⎥ ⎣ s + 2 s + 3⎦
解：对方程两边求拉氏变换，得：
300 s 300 sX (s ) − 50 + 100 X (s ) = s 50s + 300 k1 k2 X (s ) = = + s (s + 100) s s + 100 k1 = 3 sX (s ) − x(0 ) + 100 X (s ) = k2 = 47 x(t ) = L−1[X (s )] = 3 + 47e −100t , (t ≥ 0)
−0.5t
解： L[ f (t )] = L e
[
cos10t =
]
s + 0.5 (s + 0.5)2 + 100
控制工程基础课后习题及答案
控制工程基础课后习题及答案下面是控制工程基础课后习题及答案的一个示例，供参考。
1.什么是控制工程？答：控制工程是一门研究如何设计、分析和实现控制系统的工程学科。
它涉及到自动控制理论、系统建模、信号处理、电路设计等多个领域。
2.控制系统的基本组成部分有哪些？答：控制系统的基本组成部分包括传感器、执行器、控制器和反馈系统。
传感器用于获取被控对象的状态信息，执行器用于实现控制指令，控制器用于生成控制指令，反馈系统用于将被控对象的输出信息反馈给控制器进行调节。
3.什么是开环控制系统和闭环控制系统？答：开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象输出的影响，只根据预先设定的控制指令进行控制。
闭环控制系统是指控制器的输出根据被控对象的输出进行调节，通过反馈系统实现控制。
4.请简述PID控制器的工作原理。
答：PID控制器是一种常用的控制器，其工作原理基于对误差信号进行比例、积分和微分处理。
比例项根据误差的大小产生控制指令，积分项根据误差的累积产生控制指令，微分项根据误差的变化率产生控制指令。
PID控制器的输出是这三个项的加权和。
5.什么是控制系统的稳定性？答：控制系统的稳定性指的是在系统输入变化或外部干扰的情况下，系统输出能够保持在可接受范围内的能力。
稳定的控制系统可以实现良好的跟踪性能和抗干扰能力。
6.如何评价一个控制系统的稳定性？答：一个控制系统的稳定性可以通过判断系统的极点位置来评价。
如果系统的所有极点都位于左半平面，则系统是稳定的；如果系统存在极点位于右半平面，则系统是不稳定的。
7.什么是系统的过渡过程和稳定过程？答：系统的过渡过程指的是系统从初始状态到稳定状态的过程，包括系统的响应时间、超调量等性能指标。
系统的稳定过程指的是系统在达到稳定状态之后的行为，包括稳态误差、稳定精度等性能指标。
8.如何设计一个稳定的控制系统？答：设计一个稳定的控制系统需要满足系统的稳定性条件，例如极点位置的要求。
可以通过选择合适的控制器参数、采用合适的控制策略等方式来实现系统的稳定性。
控制工程基础第三版习题答案_清华大学出版社
第二章2-1 解：（1）: )](12[)](1[)](5[)]()4[()(t L t t L t L t t L S F ⋅+⋅++=δδ SS S S 215215022++=+++= （2）: )25(253)(2++=s s S F （3）: 11)(2++=-s e S F sπ（4）: )}(1)6(1)]6(2cos 4{[)(5t e t t L S F t ⋅+-⋅-=-ππ5144512426226+++=+++=--S s Se S s Se ss ππ（5）: Se S e S F ss 226600)(--+=+++= （6）: )]4(1)90453cos(6[)(π-⋅--=t t L S F9636)]4(1)4(3cos 6[24224+=+=-⋅-=--S SeS Se t t L S Sππππ（7）: )](18sin 25.0)(18cos [)(66t t e t t e L S F t t ⋅+⋅=--1001288)6(28)6(622222+++=++++++=S S S S S S （8）: 99)20(52022)(262++++++=-s es s S F s π2-2解：（1）: )(1)2()3221()(321t e e S S L t f t t ⋅+-=+++-=--- （2）: )(12sin 21)(t t t f ⋅=（3）: )(1)2sin 212(cos )(t t t e t f t ⋅+=（4）: )1(1)1()(11-⋅=-=---t e S e L t f t s（5）: )(1)22()(2t e e te t f t t t ⋅-+-=---（6）: )(1215sin 15158))215()21(21515158()(2221t t e S L t f t⋅=++⋅=-- （7）: )(1)3sin 313(cos )(t t t t f ⋅+=2-3 解：（1） 对原方程取拉氏变换，得：SS X x S SX x Sx S X S 1)(8)]0()([6)0()0()(2=+-+--⋅∙ 将初始条件代入，得：61)()86(1)(86)(6)(22++=++=+-+-S SS X S S SS X S SX S S X S48724781)86(16)(22+-++=++++=S S S S S S S S S X 取拉氏反变换，得：t t e e t x 42874781)(---+=（2） 当t=0时，将初始条件50)0(=∙x 代入方程，得：50+100x(0)＝300 则x(0)=2.5对原方程取拉氏变换，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 将x(0)=2.5代入，得：S300100X(S)2.5-SX(S)=+1005.03100)S(S 3002.5S X(S)+-=++=s s取拉氏反变换，得：-100t 0.5e -3x(t)=2-4解：该曲线表示的函数为：)0002.0(16)(-⋅=t t u则其拉氏变换为：se s U s 0002.06)(-=2-5 解：)0()0()(3)(2)(2)(30100==+=+i i x y t x dtt dx t y dt t dy 将上式拉氏变换，得：2332)()()()32()()23()(3)(2)(2)(30000++=+=++=+S S S X S Y S X S S Y S S X S SX S Y S SY i i i i23-S 32-S Z p ==∴零点极点又当 时)(1)(t t x i =S S X i 1)(=SS S S X S X S Y S Y i i 12332)()()()(00⋅++=⋅= 3212332)()0(2312332)()(limlim lim lim 000000=⋅++⋅=⋅=∴=⋅++⋅=⋅=∞∴∞→∞→→→S S S S S Y S y S S S S S Y S y s s s s2-6 解：（a ）传递函数：132123233321123233321232333211111H G G G H G G H G G G G H H G G H G G G G H G G H G G G G R C+++=⋅++⋅+++⋅=（b ）传递函数：（ｃ）传递函数：（ｄ）传递函数：32121212211211H G G H H G G H G H G G G R C++++=2-7 解：通过方块图的变换，系统可等价为下图：2-8 解：2-9解：（a）（b）（c）（d）（e）（f）(g)2-10解：（a）（b）（c）2-11解：（a）（b）（c）（d）2-12解：（a）（b）2-13 解：（a）（b）2-14 解：2-15 解：（1（2）2-16解：2-17解：2-18解：以题可画出方块图如下：2-19 解：2-20 解：2-21 解：（1）（2、3、4）缺第三章3-1解：3-23-33-4解：3-53-6解：3-7 解：3-8 解：3-9 解：3-103-113-12 解：3-13 解：3-14解：3-153-163-17 解：3-183-193-203-21 解：3-223-23 解：3-243-25 解：3-26、3-27 缺3-28解：3-29、3-30 缺3-31解：3-32、3-33缺第四章4-1解：4-3 解：4-4 解：4-6解：（a）(b)(c)(d)(e)4-74-8、4-9 缺4-10解：4-11解：4-12解：4-16解：4-17 缺4-18解：4-19、4-20、4-21 缺第五章5-15-2、5-3、5-4 缺5-55-6 缺5-75-85-115-125-13 缺5-145-15 缺5-16解：5-17 缺5-18 5-19解：5-20 5-25解：5-26 缺附题：设单位反馈的开环传递函数为)10)(2()5.0(10)(2+++=S S S S K S G试用乃氏判据确定该系统在K=1和K=10时的稳定性。
控制工程基础习题答案_清华大学出版社_沈艳_孙锐主编
1 ，依题意 s
C ( s)
1 2 1 3s 2 1 s s 2 s 1 ( s 1)(s 2) s C ( s) 3s 2 R( s) ( s 1)(s 2)
G( s)
4 1 k (t ) L1 G ( s ) L1 4e 2t e t s 1 s 2
( s)
F ( s)
?
G1 ( s )
G2 ( s )
G3 ( s )
C (s)
G4 ( s )
解 首先按方框图化简规则，将图 2-34（ a ）化简成图 2-34（ c ） ，应用图 2-34（ c ）
G2 ( s ) G1 ( s ) 可以方便地求出开环传递函数和四种闭环传递函数，即
第二章
2-1 试证明图 2-28 中所示的力学系统(a)和电路系统(b)是相似系统（即有相同形式的数 学模型） 。
解 (a) 取A、B两点分别进行受力分析，如图 解2-2(a)所示。对A点有
y ) f1 ( y y 1 ) k 2 ( x y) f 2 ( x
(1) 对 B 点有
2-3 某位置随动系统原理框图如图 2-31 所示，已知电位器最大工作角度 Qm ＝
3300，功率放大器放大系数为 k3 。 （1） （2） （3） 分别求出电位器的传递函数 k 0 ，第一级和第二级放大器的放大系数 k1 ， k 2 ； 画出系统的结构图； 求系统的闭环传递函数 Qc (s)
Qr (s) 。
1-5 图 1.16 是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。图中电位器 P 1 、 P2 并 联后跨接到同一电源 E 0 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定 元件和测量反馈元件。输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采 用电枢控制的方式工作。试分析系统的工作原理，指出系 统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。
控制工程基础第三版课后答案 董景新 赵长德等
+
- 偏差
信号 e
+
-
换元件
信号 xi
典型的反馈控制系统框图
1-5．反馈控制原理是什么？
反馈控制的基本原理可简单的表述为： a) 测量、反馈：由传感器检测系统的输出变化，通过反馈回路将此信号的部分或全部 反馈到输入端。 b) 求偏差：将反馈回来的信号和输入信号进行比较，可得它们之间的偏差大小，即实 际输出值与给定值的偏差。 c) 纠正偏差：根据偏差的大小和方向对系统进行控制，以改变系统的输出，使偏差减 小的过程。 经过以上三个过程，最终使系统的输出满足要求。
解： L
−1
[F (s )] = L−1 ⎡ ⎢
⎡ ⎤ s +1 k1 = ⎢ ⎥ (s + 2 ) s = −2 = −1 ⎣ (s + 2 )(s + 3) ⎦ ⎡ ⎤ s +1 k2 = ⎢ ⎥ (s + 3) s = −3 = 2 ⎣ (s + 2 )(s + 3)⎦
1 2 ⎤ ⎡ L−1 [F (s )] = L−1 ⎢− + = 2e −3t − e − 2t ⎥ ⎣ s + 2 s + 3⎦
2-3．用拉氏变换法解下列微分方程
（1）
dx(t ) d 2 x(t ) dx(t ) +6 + 8 x(t ) = 1(t ) ，其中 x(0 ) = 1, =0 2 dt dt t = 0 dt
解：对方程两边求拉氏变换，得：
dx(t ) 1 + 6(sX (s ) − x(0 )) + 8 X (s ) = dt t = 0 s 1 s 2 X (s ) − s + 6(sX (s ) − 1) + 8 X (s ) = s 2 2 k k k s + 6s + 1 s + 6s + 1 X (s ) = = = 1+ 2 + 3 2 s s + 6 s + 8 s (s + 2 )(s + 4 ) s s + 2 s + 4 1 k1 = 8 7 k2 = 4 7 k3 = − 8 1 7 7 x(t ) = L−1 [ X (s )] = + e − 2t − e − 4t , (t ≥ 0 ) 8 4 8 dx(t ) （2） + 10 x(t ) = 2 ，其中 x(0 ) = 0 dt s 2 X (s ) − sx(0 ) −
控制工程基础第三版课后答案 (3)
控制工程基础第三版课后答案第一章1.1 分析控制系统的对象控制系统的对象通常指的是待控制的物理系统或过程。
在分析控制系统对象时，首先需要了解系统的动态特性。
为了分析控制系统的特性，我们可以通过选取一个合适的数学模型来描述物理系统的动态行为。
一种常用的方法是通过微分方程来描述系统的动态特性。
例如，对于一个简单的电路系统，可以使用基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律来建立描述电路中电流和电压之间关系的微分方程。
然后，通过求解这个微分方程，我们可以得到系统的传递函数。
另外，我们还可以使用频域分析的方法来分析控制系统的对象。
通过对信号的频谱进行分析，我们可以得到系统的频率响应。
1.2 常见的控制系统对象控制系统的对象存在各种各样的形式，下面列举了一些常见的控制系统对象：•机械系统：例如机器人、汽车悬挂系统等。
•电气系统：例如电路、电机等。
•热力系统：例如锅炉、冷却系统等。
•化工系统：例如反应器、蒸馏塔等。
针对不同的控制系统对象，我们需要选择合适的数学模型来描述其动态特性，并进一步分析系统的稳定性、性能等指标。
第二章2.1 控制系统的数学模型控制系统的数学模型描述了物理系统的动态特性和输入与输出之间的关系。
常见的控制系统数学模型包括：•模型中几何图形法：通过几何图形来描述系统的动态特性。
•传递函数法：采用以系统输入和输出的转移函数来描述系统的动态特性。
•状态方程法：将系统的状态变量与输入变量和输出变量之间的关系用一组偏微分方程或代数方程来描述。
在使用这些模型时，我们可以选择合适的数学工具进行分析和求解，例如微积分、线性代数等。
2.2 传递函数的定义和性质传递函数是描述控制系统输入输出关系的数学函数，通常用G(s)表示。
传递函数的定义和性质如下：•定义：传递函数G(s)是系统输出Y(s)和输入U(s)之间的比值，即G(s) = Y(s)/U(s)。
•零点和极点：传递函数可以有零点和极点，零点是使得传递函数为零的s值，极点是使得传递函数为无穷大的s值。
控制工程基础第三版课后答案__董景新_赵长德等
1-3．何谓开环控制与闭环控制？
开环控制： 系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路， 输出量对系统的控制作用没有 影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。 闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环 的反馈有正反馈和负反馈两种， 一般自动控制系统均采用负反馈系统， 闭环控制系统的特点： 精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。
解： L
−1
[F (s )] = L−1 ⎡ ⎢
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⎡ ⎤ s +1 k1 = ⎢ ⎥ (s + 2 ) s = −2 = −1 ⎣ (s + 2 )(s + 3) ⎦ ⎡ ⎤ s +1 k2 = ⎢ ⎥ (s + 3) s = −3 = 2 ⎣ (s + 2 )(s + 3)⎦
(
)(
)
k3 = 3 ⎡ 2 3s + 3 ⎤ 2 3(s + 1) ⎤ ⎡ −1 − 2t −t L−1 [F (s )] = L−1 ⎢− + 2 = L − + ⎢ ⎥ = −2e + 3e cos t 2 ⎥ ⎣ s + 2 s + 2s + 2 ⎦ ⎣ s + 2 (s + 1) + 1⎦
1-7．试述对控制系统的基本要求。
控制系统的基本要求可由稳、准、快三个字来描述。 1． 稳即稳定性：由于系统存在惯性，当系统的各个参数匹配不妥时，将会引起系统的 振荡而失去工作能力。稳定性是系统工作的首要条件。 2． 准即准确性：输出量与给定量之间的偏差，随时间变化的程度，称动态精度偏差； 调整过程结束后的偏差，称静态精度偏差。 3． 快即快速性：在系统稳定的前提下，消除偏差过程的快速程度。
控制工程基础第三版机械工业课后答案
控制工程基础习题解答第一章1-5．图1-10为张力控制系统。
当送料速度在短时间内突然变化时，试说明该控制系统的作用情况。
画出该控制系统的框图。
图1-10 题1-5图由图可知，通过张紧轮将张力转为角位移，通过测量角位移即可获得当前张力的大小。
当送料速度发生变化时，使系统张力发生改变，角位移相应变化，通过测量元件获得当前实际的角位移，和标准张力时角位移的给定值进行比较，得到它们的偏差。
根据偏差的大小调节电动机的转速，使偏差减小达到张力控制的目的。
框图如图所示。
角位移题1-5 框图1-8．图1-13为自动防空火力随动控制系统示意图及原理图。
试说明该控制系统的作用情况。
该系统由两个自动控制系统串联而成：跟踪控制系统和瞄准控制系统，由跟踪控制系统获得目标的方位角和仰角，经过计算机进行弹道计算后给出火炮瞄准命令作为瞄准系统的给定值，瞄准系统控制火炮的水平旋转和垂直旋转实现瞄准。
跟踪控制系统根据敏感元件的输出获得对目标的跟踪误差，由此调整视线方向，保持敏感元件的最大输出，使视线始终对准目标，实现自动跟踪的功能。
瞄准系统分别由仰角伺服控制系统和方向角伺服控制系统并联组成，根据计算机给出的火炮瞄准命令，和仰角测量装置或水平方向角测量装置获得的火炮实际方位角比较，获得瞄准误差，通过定位伺服机构调整火炮瞄准的角度，实现火炮自动瞄准的功能。
控制工程基础习题解答第二章2-2．试求下列函数的拉氏变换，假定当t<0时，f(t)=0。
(3).()t e t f t 10cos 5.0-=解：()[][]()1005.05.010cos 25.0+++==-s s t e L t f Lt(5).()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=35sin πt t f图1-13 题1-8图敏感元件解：()[]()252355cos 235sin 2135sin 2++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=s st t L t L t f Lπ2-6．试求下列函数的拉氏反变换。
控制工程基础第三版课后答案__董景新_赵长德等
+
- 偏差
信号 e
+
-
换元件
信号 xi
典型的反馈控制系统框图
1-5．反馈控制原理是什么？
反馈控制的基本原理可简单的表述为： a) 测量、反馈：由传感器检测系统的输出变化，通过反馈回路将此信号的部分或全部 反馈到输入端。 b) 求偏差：将反馈回来的信号和输入信号进行比较，可得它们之间的偏差大小，即实 际输出值与给定值的偏差。 c) 纠正偏差：根据偏差的大小和方向对系统进行控制，以改变系统的输出，使偏差减 小的过程。 经过以上三个过程，最终使系统的输出满足要求。
1-2．试述控制系统的工作原理。
控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。 它可分为人 工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统） 。人工控制系统就是 由人来对参量进行控制和调整的系统。 自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的 系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求 出偏差、再用偏差去纠正偏差。
−0.5t
解： L[ f (t )] = L e
[
cos10t =
]
s + 0.5 (s + 0.5)2 + 100
(3). f (t ) = sin ⎜ 5t +
⎛ ⎝
π⎞
⎟ 3⎠
解： L[ f (t )] = L ⎢sin ⎜ 5t +
⎡ ⎣
⎛ ⎝
π ⎞⎤
⎡1 ⎤ 3 5 + 3s cos 5t ⎥ = ⎟⎥ = L ⎢ sin 5t + 2 3 ⎠⎦ 2 ⎣2 ⎦ 2 s + 25
《控制工程基础》第三版课后答案
控制工程基础习题解答第一章1-1．控制论的中心思想是什么？简述其发展过程。
维纳（N.Wiener）在“控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学”中提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三个要素，这就是控制论的中心思想控制论的发展经历了控制论的起步、经典控制理论发展和成熟、现代控制理论的发展、大系统理论和智能控制理论的发展等阶段。
具体表现为：1．1765年瓦特（Jams Watt）发明了蒸汽机，1788年发明了蒸汽机离心式飞球调速器，2．1868年麦克斯威尔（J.C.Maxwell）发表“论调速器”文章；从理论上加以提高，并首先提出了“反馈控制”的概念；3．劳斯（E.J.Routh）等提出了有关线性系统稳定性的判据4．20世纪30年代奈奎斯特（H.Nyquist）的稳定性判据，伯德（H.W.Bode）的负反馈放大器；5．二次世界大仗期间不断改进的飞机、火炮及雷达等，工业生产自动化程度也得到提高；6．1948年维纳（N.Wiener）通过研究火炮自动控制系统，发表了著名的“控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学”一文，奠定了控制论这门学科的基础，提出了控制论所具有的信息、反馈与控制三要素；7．1954年钱学森发表“工程控制论”8．50年代末开始由于技术的进步和发展需要，并随着计算机技术的快速发展，使得现代控制理论发展很快，并逐渐形成了一些体系和新的分支。
9．当前现代控制理论正向智能化方向发展，同时正向非工程领域扩展（如生物系统、医学系统、经济系统、社会系统等），1-2．试述控制系统的工作原理。
控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。
它可分为人工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统）。
人工控制系统就是由人来对参量进行控制和调整的系统。
自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。
它们的基本工作原理就是测量输出、求出偏差、再用偏差去纠正偏差。
控制工程基础答案
控制工程基础习题解答：
《控制工程基础习题解答》是2009年清华大学出版社出版的图书，作者是杜继宏，王诗宓。
内容简介：
《控制工程基础习题解答》是与《控制工程基础》配套的教材，它包含了《控制工程基础》书中全部习题的参考解答（文字解答题除外）。
对每道习题都给出了比较详细的、步骤清晰的解题过程。
对许多习题，在题解之外还附加了一项或几项说明，这些说明或者介绍多种不同的解法，或者对题目没有直接提问的相关问题进行更深入的讨论，或者给出方程在无法采用公式求解时的试探法求解过程。
这些说明可以帮助读者更好地理解题目涉及的基本概念、基本方法，也有助于启发读者对各种问题作进一步的思考和分析，同时了解试探法求解某些方程的过程。
对于频率特性图和根轨迹图的绘制，采用了两种方法，一是手工绘制简单实用的示意图，二是利用MATLAB绘制准确曲线图。
控制工程基础（第4版）习题解：
《控制工程基础（第4版）习题解》是2017年清华大学出版社出版的书籍，作者是董景新、郭美凤、陈志勇、刘云峰。
内容简介：
本书是在《控制工程基础(第3版)习题解》基础上编写而成的，主要是配合董景新、赵长德等编著的《控制工程基础(第4版)》教材(该教材被列为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材)，与该
教材各章后的习题相对应。
该习题解对教材各章后的习题均做了较为详细的解答。
内容包括:概论、控制系统的动态数学模型、时域瞬态响应分析、控制系统的频率特性、控制系统的稳定性分析、控制系统的误差分析和计算、控制系统的综合与校正、根轨迹法、控制系统的非线性问题、计算机控制系统。
该书可供机械类、仪器类及其他非控制专业的师生参考，还可供相关科研和工程技术人员自学参考。
控制工程基础第三版课后答案 董景新 赵长德等
1-6．试述自动控制系统的基本类型。
自动控制系统可按不同的分类方法，分成不同的类型，主要有： 1． 按控制作用的特点分： a) 恒值系统：系统的输入变化很少，主要要求系统输出能保持恒定。 b) 程序控制系统：系统的输入是预先知道的，要求系统能在预定的输入时能使输出也 能按照预定的规律变化。 c) 随动系统：输入信号是一种随机信号，要求系统能快速跟踪随机输入信号的变化。 2． 按系统反应特性分： a) 连续系统：系统中的所有参量都是连续变化的。有线性系统和非线性系统。 b) 离散系统：亦称数字控制系统，系统中的所有参量都是数字量，数值不连续，时间 上也是离散的。 c) 混合系统：系统中的参量既有连续量，也有离散量，一般系统的输出多为连续量，
(
)(
)
k3 = 3 ⎡ 2 3s + 3 ⎤ 2 3(s + 1) ⎤ ⎡ −1 − 2t −t L−1 [F (s )] = L−1 ⎢− + 2 = L − + ⎢ ⎥ = −2e + 3e cos t 2 ⎥ ⎣ s + 2 s + 2s + 2 ⎦ ⎣ s + 2 (s + 1) + 1⎦
(
)
解：对方程两边求拉氏变换，得：
sX (s ) − x(0 ) + 10 X (s ) = sX (s ) + 10 X (s ) =
2 s
2 s k k 2 X (s ) = = 1+ 2 s (s + 10) s s + 10 1 k1 = 5 1 k2 = − 5 1 1 x(t ) = L−1 [ X (s )] = − e −10t , (t ≥ 0) 5 5 dx(t ) （3） + 100 x(t ) = 300 ，其中 x(0 ) = 50 dt
控制工程基础第三版课后答案 董景新 赵长德等
1-2．试述控制系统的工作原理。
控制系统就是使系统中的某些参量能按照要求保持恒定或按一定规律变化。 它可分为人 工控制系统（一般为开环控制系统）和自动控制系统（反馈控制系统） 。人工控制系统就是 由人来对参量进行控制和调整的系统。 自动控制系统就是能根据要求自动控制和调整参量的 系统，系统在受到干扰时还能自动保持正确的输出。它们的基本工作原理就是测量输出、求 出偏差、再用偏差去纠正偏差。
1-3．何谓开环控制与闭环控制？
开环控制： 系统的输出端和输入端之间不存在反馈回路， 输出量对系统的控制作用没有 影响。系统特点：系统简单，容易建造、一般不存在稳定性问题，精度低、抗干扰能力差。 闭环控制：系统的输出端和输入端存在反馈回路，输出量对控制作用有直接影响。闭环 的反馈有正反馈和负反馈两种， 一般自动控制系统均采用负反馈系统， 闭环控制系统的特点： 精度高、抗干扰能力强、系统复杂，容易引起振荡。
解：对方程两边求拉氏变换，得：
300 s 300 sX (s ) − 50 + 100 X (s ) = s 50s + 300 k1 k2 X (s ) = = + s (s + 100) s s + 100 k1 = 3 sX (s ) − x(0 ) + 100 X (s ) = k2 = 47 x(t ) = L−1[X (s )] = 3 + 47e −100t , (t ≥ 0)
2-3．用拉氏变换法解下列微分方程
（1）
dx(t ) d 2 x(t ) dx(t ) +6 + 8 x(t ) = 1(t ) ，其中 x(0 ) = 1, =0 2 dt dt t = 0 dt
解：对方程两边求拉氏变换，得：
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第二章
2-1 解：
（1）: )](12[)](1[)](5[)]()4[()(t L t t L t L t t L S F ⋅+⋅++=δδ S
S
S
S
21521502
2
+
+
=+
++=
（2）: )25(253)(2
++=
s s S F
（3）: 1
1)(2
++=
-s e
S F s
π
（4）: )}(1)6
(1)]6
(2cos 4{[)(5t e
t t L S F t
⋅+-
⋅-
=-π
π
5
14
45
12
42
62
2
6
++
+=
++
+=
-
-
S s Se
S s Se
s
s
π
π
（5）: S
e
S
e
S F s
s
226600)(--+
=+
++= （6）: )]4(1)90453cos(6[)(π
-
⋅--=t t L S F
9
63
6)]4
(1)4
(3cos 6[2
4
2
2
4
+=
+=
-
⋅-
=-
-
S Se
S Se
t t L S
S
π
π
ππ
（7）: )](18sin 25.0)(18cos [)(66t t e t t e L S F t t ⋅+⋅=--
100
1288
)6(28
)6(62
2
2
2
2
+++=
+++
+++=
S S S S S S
（8）: 9
9)
20(520
22)(2
6
2
++
++
++=-
s e
s s S F s
π
2-2 解：
（1）: )(1)2()3
22
1()(321t e
e
S S L t f t
t
⋅+-=++
+-=---
（2）: )(12si n 2
1)(t t t f ⋅=
（3）: )(1)2sin 2
12(cos )(t t t e t f t ⋅+=
（4）: )1(1)1
(
)(1
1
-⋅=-=---t e
S e
L t f t s
2t t t ---
（6）: )(12
15sin
15
158))
215(
)2
1(2151515
8(
)(2
2
2
1
t t e
S L t f t ⋅=
++
⋅
=-
-
（7）: )(1)3si n 3
1
3(cos )(t t t t f ⋅+=
2-3 解：
（1） 对原方程取拉氏变换，得：
S
S X x S SX x Sx S X S 1)(8)]0()([6)0()0()(2
=
+-+--⋅
∙
将初始条件代入，得：
6
1)()86(1)(86)(6)(22
++=
++=+-+-S S
S X S S S
S X S SX S S X S
487
24781
)
86(1
6)(22
+-++=++++=
S S S S S S S S S X
取拉氏反变换，得：
t
t
e
e
t x 428
74781)(---
+=
（2） 当t=0时，将初始条件50)0(=∙
x 代入方程，得：
50+100x(0)＝300
则x(0)=2.5
对原方程取拉氏变换，得： sx(s)-x(0)+100x(s)=300/s 将x(0)=2.5代入，得：
S
300100X(S)2.5-SX(S)=
+ 100
5.03100)
S(S 3002.5S X(S)+-
=
++=
s s
取拉氏反变换，得：
-100t
0.5e
-3x(t)=
2-4
解：该曲线表示的函数为：
)0002.0(16)(-⋅=t t u
则其拉氏变换为：
s
e
s U s
0002.06)(-=
2-5 解：
)0()0()
(3)(2
)(2)(30100==+=+i i x y t x dt
t dx t y dt
t dy
将上式拉氏变换，得：
2
332)
()()()32()()23()
(3)(2)(2)(30000
++=+=++=+S S S X S Y S X S S Y S S X S SX S Y S SY
i i i i
2
3
-S 32-S Z p ==∴零点极点
又当 时)(1)(t t x i =
S
S X i 1)(=
S
S S S X S X S Y S Y i i 1
2332)()
()()(00⋅++=
⋅=
3
2
12332)()0(23
12332)()(lim
lim
lim
lim
000
00
0=
⋅++⋅
=
⋅=
∴=
⋅++⋅=⋅=∞∴∞
→∞
→→→S S S S S Y S y S S S S S Y S y s s s s
2-6
解：
（a ）传递函数：
1
321232333
211
2
32333
212
32333
211111H G G G H G G H G G G G H H G G H G G G G H G G H G G G G R
C +++=
⋅++⋅
+++⋅
=
（b ）传递函数：
（ｃ）传递函数：
（ｄ）传递函数：
3
21212122112
11H G G H H G G H G H G G G R C ++++=
2-7 解：
通过方块图的变换，系统可等价为下图：
2-8 解：
2-9
解：（a）
（b）（c）
（d）
（e）
（f）
(g)
2-10
解：
（a）
（b）（c）
2-11
解：
（a）
（b）（c）
（d）
2-12
解：
（a）
（b）
2-13 解：（a）
（b）
2-14 解：
2-15 解：
（1（2）
2-16
解：
2-17
解：
2-18
解：
以题可画出方块图如下：
2-19 解：
2-20 解：
2-21 解：（1）
（2、3、4）缺
第三章
3-1解：
3-2
3-3
3-4
解：
3-5
3-6
解：
3-7 解：
3-8 解：
3-9 解：3-10
3-11
3-12 解：
3-13 解：
3-14解：
3-15
3-16
3-17 解：
3-18
3-19
3-20
3-21 解：
3-22
3-23 解：
3-24
3-25 解：
3-26、3-27 缺
3-28
解：
3-29、3-30 缺
3-31
解：
3-32、3-33缺
第四章4-1
解：
4-3 解：
4-4 解：
4-6
解：
（a）
(b)
(c)
(d)
(e)
4-7
4-8、4-9 缺4-10
解：
4-11
解：
4-12解：
4-16解：
4-17 缺
4-18
解：
4-19、4-20、4-21 缺
第五章5-1
5-2、5-3、5-4 缺5-5
5-6 缺
5-7
5-8
5-11
5-12
5-13 缺5-14
5-15 缺
5-16
解：
5-17 缺
5-18 5-19
解：
5-20 5-25
解：
5-26 缺
附题：设单位反馈的开环传递函数为
)
10)(2()5.0(10)(2
+++=
S S S S K S G
试用乃氏判据确定该系统在K=1和K=10时的稳定性。
第六章
6-1
（2）
（3）
（4）
＝0 6-2
解：
（1）
(2)
6-3 解：
6-4 解：
6-5 解：
6-6 解：(a)
（b）
6-7
解：
6-8 解：（1）
（2）
6-9 解：（1）
（2）
6-10 解：
6-11 解：（1）
（2）
6-12
解：
6-13 解：
6-14
解：
由于系统不稳定，因此系统误差为无穷大。
6-15
解：
6-16 缺
6-17 解：（1）
6-18 解：
6-19缺6-20 解：。