控制工程基础（第4版）习题解

该习题解是配合董景新、赵长德、郭美凤、陈志勇、刘云峰、李东峰编著的普通高等教育“十二五”普通高等教育国家级规划教材《控制工程基础》（第4版）编印的。该习题解是《控制工程基础》精品教材立体配套的一部分，对于新教材各章后的习题全部提供解答过程，以便教师和学生自学参考。

1概论1

2控制系统的动态数学模型5

3时域瞬态响应分析27

4控制系统的频率特性46

5控制系统的稳定性分析63

6控制系统的误差分析和计算81

7控制系统的综合与校正92

8根轨迹法109

9控制系统的非线性问题117

10计算机控制系统131

附录A课程考试样题及解答149

主要参考文献1562100433B

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。

该教材是在董景新、赵长德、郭美凤、陈志勇、李冬梅编著的《控制工程基础》第3版的基础上重新编写的。《控制工程基础》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相继出版以来，该教材随着“控制工程基础”课程在全国各高等院校的机械类、仪器类等非控制专业逐渐普遍开设，以及本教材声誉的不断提升，对教材的需求量也稳步增加。自出版以来根据需求该教材多次重新印刷，第1版11年时间累计印刷11次，总印数达53000册；第2版5年多时间累计印刷10次，总印数达60000册；第3版不到5年时间就累计12次印刷，总印数已达62500册。

本课程相继被评为清华大学、北京市和国家级精品课程，国家级精品资源共享课；清华大学等院校也将本课程确定为机械学院平台课。除本校使用该教材外，另有约100所兄弟院校的仪器仪表类和机械类专业将我们编著的教材选为使用教材和研究生入学考试参考书。随着需求量的增加，我们深感责任的加重，促使我们对于教材的编写精益求精、与时俱进，于是由目前在教学第一线的教师进一步编写了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基础上各章都作了或多或少的补充和修改。鉴于LabVIEW是更加直观方便的图形化程序编译平台，在控制工程中得到越来越多的应用，增加了LabVIEW工具在控制工程应用的内容，独立成章，该章节由刘云峰副教授完成。该章介绍了借助LabVIEW，进行控制系统的数学建模、时间响应分析、频域响应分析、系统稳定性分析和系统综合校正设计等。同时，为了方便更好地理解掌握教材其他章节论述的概念和方法，特基于LabVIEW设计编写了配合教材使用的控制系统动态仿真、分析、演示软件，不仅可以完成对控制系统在时域和频域进行特性仿真分析，还可以动态地分析和演示控制系统中不同参数及参数变化对系统特性的影响。

另外，根据实际工程和科研的基本需求和多年的教学经验，在各章节内容论述上力求概念表达清楚准确，加强对问题的归纳说明，同时也适当增加了一些诸如内模原理和内模控制简要介绍的内容。

全书由董景新教授整理统编。

该教材广泛参考了国内外同类教材和其他有关文献，保持并突出以下特点:第4版前言控制工程基础（第4版）(1) 突出机械运动作为主要受控对象，并对其数学模型和分析综合重点研究;

(2) 对自动调节原理基本内容表达清楚，着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容;

(3) 引入和编写较多的例题与习题，便于自学;

(4) 反映机电一体化新技术和新分析方法。

对于属于该书领域的非基本内容，但在本领域文献中时有出现的较为繁难的部分，该教材中也作了一定介绍，其有关章节前注以“”号。

在有关LabVIEW章节的编写中，得到NI公司中国区刘洋工程师在实验设备和技术方面的支持帮助，并提供了部分素材，在此致谢！

该教材的编写得到了国家高等教育精品课建设项目、北京市高等教育精品教材建设项目和清华大学精品课建设项目经费的支持，纳入985清华大学名优教材立项资助，在此表示衷心感谢。

编者2014年10月

• 配套教材

该教材配有辅助教材《控制工程基础（第3版）习题解》《控制工程基础实验指导》和教师用《控制工程基础习题解》。

• 课程资源

该教材还配有和多媒体课件。

控制工程基础（第3版）修订情况

该教材是在董景新、赵长德等编著的《控制工程基础（第2版）》的基础上，引入相关内容的发展重新编写的，主要面向机械类、仪器类及其他非控制专业本科生。

该教材被纳入普通高等教育“十一五”国家级规划教材，得到了国家高等教育精品课建设项目、北京市高等教育精品教材建设项目和清华大学精品课建设项目经费的资助。

该教材在原书的基础上各章都做了补充和修改。其中，主要的变动如下：①第2版第5章“控制系统的稳定性分析”中的乃奎斯特判据证明，由原来米哈伊洛夫定理作为引理改为采用映射定理证明，以更适应当前学生的知识结构，该部分由陈志勇完成；②第6章增加了干扰引起系统误差的分析和解决方法的内容，第9章“控制系统的非线性问题”增加了李雅普诺夫方法和计算机仿真方法的内容，由董景新完成。③第10章“计算机控制系统”按照更加便于工程应用的原则由李冬梅重写；④第11章“MATLAB软件工具在控制系统分析和综合中的应用”的内容分散到各章，并做了补充和扩展，该部分由郭美凤完成。全书由董景新整理统编。该教材参考了中国国内外同类教材和其他有关文献。

控制工程基础（第3版）出版工作

2009年6月1日，该教材由清华大学出版社出版；2014年4月，由清华大学出版社重印。