工程控制基础习题解答

第1章导论

要点提示

1.1自动控制系统的基本原理和组成

1.2控制系统的分类

习题解答

第2章控制系统的数学模型

要点提示

2.1控制系统的时域数学模型——微分方程

2.2控制系统的复域数学模型——传递函数

2.3控制系统的频域数学模型——频率特性

2.4控制系统的方块图

2.5信号流图

习题解答

第3章自动控制系统的时域分析

要点提示

3.1控制系统的稳定性分析

3.2控制系统的稳态特性——稳态误差分析

3.2.1稳态误差定义

3.2.2稳态误差系数和稳态误差计算

3.2.3几点结论

3.3控制系统的动态特性——动态响应分析

3.3.1控制系统动态响应指标

3.3.2一阶系统的单位阶跃响应

3.3.3二阶系统的单位阶跃响应

3.3.4欠阻尼二阶系统的单位阶跃响应主要指标

3.3.5高阶系统的动态响应

3.3.6主导极点、偶极子和附加零极点

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第4章根轨迹法

要点提示

4.1根轨迹的幅值条件和相角条件

4.2绘制根轨迹的基本规则

习题解答

第5章线性系统的频域分析——频率响应法

要点提示

5.1频率特性

5.2频率特性图

5.2.1奈奎斯特（Nyquist）图

5.2.2伯德（Bode）图

5.2.3尼科尔斯（Nichols）图

5.3最小相位系统和非最小相位系统

5.4频域中的稳定性判据

5.4.1奈氏稳定性判据

5.4.2增益裕度GM

5.4.3相位裕度γ

5.5基于闭环频率特性的系统动态性能分析

习题解答

第6章线性控制系统的设计

要点提示

6.1常见的几种校正装置连接方式

6.2不同域中系统动态性能指标的相互关系

6.3串联超前校正

6.3.1伯德图法

6.3.2根轨迹法

6.4串联滞后校正

6.4.1伯德图法

6.4.2根轨迹法

6.5串联超前滞后校正

6.6局部反馈校正

6.7PID控制器

6.8前馈补偿与复合控制

6.8.1按输入补偿的复合控制系统

6.8.2按扰动补偿的复合控制系统

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第7章非线性反馈控制系统

要点提示

7.1非线性控制系统的概述

7.2描述函数法

7.2.1描述函数

7.2.2描述函数分析

7.3相平面法

7.3.1相轨迹的基本概念

7.3.2奇点和极限环

7.3.3相轨迹的绘制

7.3.4非线性系统的相平面分析

习题解答

第8章计算机控制系统

要点提示

8.1计算机控制系统的硬件组成

8.2采样与恢复

8.2.1采样过程

8.2.2采样定理

8.2.3信号恢复

8.3z变换

8.3.1z变换的定义

8.3.2z变换的基本性质

8.3.3z变换的求法

8.3.4z反变换的求法

8.4脉冲传递函数

8.4.1数字部分的脉冲传递函数

8.4.2连续部分的脉冲传递函数

8.4.3闭环脉冲传递函数

8.5离散控制系统的性能分析

8.5.1离散控制系统的稳定性分析

8.5.2离散控制系统的动态性能和稳态性能分析

8.6数字控制器的设计

习题解答

本书是与上海交通大学国家精品课程“自动控制原理”主讲教材《工程控制基础》配套的学习辅导书和辅助教学用书。本书以国家精品教材《工程控制基础》为主线，参考教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会对与“自动控制原理”课程相关的知识领域、知识单元、知识点的要求，本着“加强基础、削枝强干、注重应用、逐步更新”的原则，力图通过教材的要点提示和典型例题的分析求解，为广大读者学习此课程提供必须掌握的基础理论和基本方法。本书可作为高等学校工科各专业，如电子信息类、机械工程类、电气工程类、仪器仪表类、工程物理类等专业本科生学习控制理论的辅导书，也可供相关领域专业技术人员参考。

本书的选题比较侧重于基本训练，同时考虑到部分同学报考硕士研究生的需求，选题时还参考了相关学校的研究生入学考试，扩大了本书的适用面。习题分为四种类型：基本题、深入题、实际题和MATLAB题，分别作为基本要求、进一步掌握以及学会运用现代计算机手段分析控制系统的训练要求。力求做到：
（1）在知道思想上，强调与IT技术结合；
（2）在内容安排上，坚持“加强基础，削枝强干”；
（3）在体系结构上，理清“三纵三横”。“三纵”指系统的“三域”模型（时域、复域、频域），“三横”指基于“三域”的控制系统“三性”（稳定性、动态特性、稳态特性）分析。