控制工程基础董景新第四版
控制工程基础1章
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月27 日上午3 时53分 20.10.2 720.10. 27
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月27 日星期 二上午3 时53分 23秒03 :53:232 0.10.27
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 上午3时 53分20 .10.270 3:53Oc tober 27, 2020
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四、本章基本要求和难点
掌握有关自动控制的基本概念，明确控 制系统的任务、组成及控制装置各部分 的作用。
了解系统的基本控制方式及特点，正确 理解负反馈控制原理
控制工程基础
教材：董景新《控制工程基础》
参考：胡寿松《自动控制原理》
绪芳胜彦《现代控制工程》
MATLAB在控制系统分析与设计 中的应用类的书籍
1
第一章 绪 论 一、概述
1、自动控制与自动控制系统
– 自动控制：就是在没有人直接参与的情况下， 使生产过程或被控对象的某些物理量准确地 按照预期的规律变化，使其具有希望的状态 和功能。
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月27日 星期二3 时53分 23秒T uesday , October 27, 2020
相信相信得力量。20.10.272020年10月 27日星 期二3 时53分2 3秒20. 10.27
谢谢大家！
正确理解对控制系统稳、准、快的要求 通过学习，掌握由系统工作原理图画出
控制工程基础教案
第一讲绪论控制工程基础教案（一）一、课程的地位与作用随着科学技术、特别是信息技术的突飞猛进，自动控制技术越来越广泛地应用于工农业生产、交通运输、国防、宇航及日常生活的各个领域。
掌握和了解自动控制的基本理论和方法，对从事工程技术类各专业的科学技术人员是十分必要的。
本课程具有科学方法论的鲜明特点，研究的问题带有普遍性，是广泛意义上的方法论。
这将对学生提高分析问题和解决问题的能力，奠定坚实的理论基础。
控制工程基础是工科许多专业一门学科基础课。
目前在我校有六个专业大类中的12个专业将该课程设置成学科基础课，有三个专业大类中的4个专业将该课程设置为学科选修课，电气信息类及机械类培优班均将该课程设置成学科基础课。
该课程在各专业的学习过程中起着非常重要的作用。
它既是前期基础课向专业课的转折，又是后续专业课的一个重要基础课。
作为培养工程技术人员的学科基础课，该课程使学生首次学习控制和控制系统的概念，系统地学习控制理论的经典方法。
该课程的学习是专业学习过程中的一个重要环节。
二、课程简介控制工程基础是研究各类控制系统共性的一门技术基础科学。
教学内容以反馈控制理论为核心，介绍控制系统建模方法，介绍线性系统的时域、频域和根轨迹的分析与设计方法。
本课程具有科学方法论的鲜明特点，研究的问题带有普遍性，对工程实践具有重要的指导意义。
教学方式以讲授为主，辅以多媒体CAI及课堂讨论。
课程的教学目标是，使学生掌握有关自动控制的基本概念、基本理论和基本方法，能够自觉运用反馈原理解决实际工程中的相关问题，进一步提高分析问题和解决问题的能力。
三、课程的教学目标与基本要求通过本课程的学习，使学生掌握有关自动控制、自动控制系统的基本概念，掌握有关经典控制理论的基本概念、基本理论和基本方法，能够运用反馈原理解决实际中的相关问题，提高分析问题和解决问题的能力。
要求掌握自动控制系统的基本组成、线性系统数学建模以及系统分析与设计的基本方法，能进行典型控制系统的分析和设计。
控制工程基础 清华大学 董景新 第二章 控制系统的动态数学模型
2.1 基本环节数学模型
数学模型是描述物理系统的运动规律、特性 和输入输出关系的一个或一组方程式。 系统的数学模型可分为静态和动态数学模型。 静态数学模型：反映系统处于平衡点（稳态） 时，系统状态有关属性变量之间关系的数学模型。 即只考虑同一时刻实际系统各物理量之间的数学 关系，不管各变量随时间的演化，输出信号与过 去的工作状态（历史）无关。因此静态模型都是 代数式，数学表达式中不含有时间变量。
控制工程基础
（第二章）
清华大学
第二章
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9
控制系统的动态数学模型
基本环节数学模型 数学模型的线性化 拉氏变换及反变换 传递函数以及典型环节的传递函数 系统函数方块图及其简化 系统信号流图及梅逊公式 受控机械对象数学模型 绘制实际机电系统的函数方块图 状态空间方程
式中， a1 , a2 是常值，可由以下步骤求得 将上式两边乘 s j s j , 两边同 时令s j（或同时令s j ）， 得
a1s a2 s j X s s j s j s j
s3 例 试求 X s 2 s 3s 2
的拉氏反变换。
s 3 解： X s 2 s 3s 2 s3 s 1s 2 a1 a2 s 1 s 2
s3 a1 s 1 2 s 1s 2 s 1 s3 a2 s 2 1 s 1s 2 s 2 2 1 X s s 1 s 2 t 2t xt 2e e 1t
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《控制工程基础》教学大纲
《控制工程基础》教学大纲课程类别：专业教育课程课程名称：控制工程基础开课单位：机械工程学院课程编号：B03020302总学时：40 学分： 2.5适用专业：机械电子工程先修课程：高等数学、线性代数、大学物理、电工技术、电子技术基础一、课程在教学计划中地位和作用控制工程基础是机械电子工程专业的一门专业基础课程，也是后续专业课程的基础。
该课程主要是运用控制论的基本原理及基本思想方法，分析研究机械和机电工程中有关信息的传递、反馈及控制，研究机械和机电系统的动态特性，培养学生以动态的观点去看待机械系统。
要求学生掌握系统时频域建模及性能分析的相关知识，掌握系统稳定判定的方法，熟悉系统校正的方法。
培养学生具有初步设计、分析和校正系统的能力，培养学生应用控制工程基础理论知识并使用MATLAB软件分析、研究、解决复杂工程问题的能力。
为学生从事相关专业技术工作和科学研究工作提供必要的理论知识支撑。
二、课程目标1.通过本课程的学习，培养学生能利用控制系统的基本原理表述与解决工程问题，建立学生能在创建系统数学模型的基础上，对系统的性能进行分析、研究的能力；（支撑毕业要求1、2、4）2.能利用系统频率特性的基本知识，对系统进行辨识，培养学生掌握解决工程问题的程序与方法；（支撑毕业要求1、2）3.能够利用系统稳定的条件判断系统系统是否稳定，并能对不稳定的系统进行校正，培养学生能用理论知识进行工程问题规划与设计，适时体现创新意识；（支撑毕业要求1、2、3）4.能够有效利用MATLAB软件对控制工程实际问题进行模拟、分析与预测。
（支撑毕业要求5）三、课程内容及基本要求第一章绪论（2学时）1．熟悉控制系统得基本工作原理；2．了解控制系统的分类，熟练掌握控制系统的反馈工作原理及反馈控制系统基本构成；3．了解控制理论的研究对象及方法；4．理解控制系统的最基本要求。
第二章拉普拉氏变换（2学时）1．了解拉氏变换与拉氏反变换的定义；2．掌握典型时间函数的拉氏变换和拉氏变换定理；3．熟练掌握拉氏反变换的数学方法。
控制工程基础董景新第四版课后
习题解析控制工程基础董景新第四版课后习题解析第一章1.1 选择题1. A. 正确答案是A，因为XXXXXXX。
2. B. 正确答案是B，因为XXXXXXX。
3. C. 正确答案是C，因为XXXXXXX。
1.2 简答题1.简要叙述什么是控制工程？控制工程是通过设计和实现控制系统，对被控对象的某些行为或输出进行调整、约束和稳定。
控制工程主要涉及传感器、执行机构、控制算法和控制器等组成的实际系统。
2.什么是开环控制系统和闭环控制系统？开环控制系统是指无反馈信息的控制系统，控制器根据预先设定的输入信号直接控制执行机构。
闭环控制系统是指带有反馈信息的控制系统，控制器根据测量到的系统输出和预设输入之间的差异进行控制。
第二章2.1 计算题1.计算机器人运动过程中的速度和加速度。
已知机器人的运动方程为XXXXXXX，根据给定的参数计算速度和加速度为XXXXXXX。
2.计算PID控制器的参数。
已知系统的开环传递函数为XXXXXXX，根据给定的性能要求计算PID控制器的参数为XXXXXXX。
2.2 简答题1.简述机器人的运动学和动力学。
机器人的运动学研究机器人的运动和变形，通过分析机器人的几何结构和运动规律，研究机器人的位置、速度和加速度等。
机器人的动力学研究机器人的力学性能，通过分析机器人的力、力矩和质量等，研究机器人的力学特性和动态响应。
2.什么是反馈控制系统的稳定性。
反馈控制系统的稳定性是指系统在外部干扰或系统参数变动的情况下，系统的输出能够保持在稳定状态，不会出现振荡或不稳定的现象。
稳定性可以通过分析系统的极点位置、频率响应和幅频特性来评估。
第三章3.1 计算题1.根据给定的传递函数和输入信号，计算系统的输出响应。
已知系统的传递函数为XXXXXXX，输入信号为XXXXXXX，根据给定的参数计算系统的输出响应为XXXXXXX。
2.计算反馈控制系统的稳定裕度。
已知系统的开环传递函数为XXXXXXX，根据给定的参数计算反馈控制系统的稳定裕度为XXXXXXX。
北京理工大学参考书目
《物理化学》上下册 高等教育出版社
第四版
天津大学物理 化学教研室编 王正烈等修订
837 无机化学(B) 《无机化学》第四版 高等教育出版社 大连理工大学
梅凤翔、周际 838 工程力学基础 《工程力学》上、下册 高等教育出版社
平、水小平
《工程力学学习指导》 北京理工大学出版 梅凤翔、周际
上、下册
社
平、水小平
语语言、日本文学、
樱枫社
学院联系邮寄）
日本概况)
加藤彰彦、佐 治圭三等编
《日本国家概况》 南开大学出版社 刘笑明编著
858 运筹学
《运筹学》第二版 机械工业出版社 吴祈宗
《管理运筹学》第二版 高等教育出版社 韩伯棠
《运筹学学习指导及习 机械工业出版社 吴祈宗
题集》
859 信息管理与知识 《知识产权法学》
《电子计算机组成原 北京理工大学出版
蒋本珊
理》（第三版）
社
《数据结构》（C 语言 清华大学出版社 严蔚敏
版）
878 大学物理（电磁
《大学物理学》（第
学、波动与光学、量
清华大学出版社
三、四、五册）
子物理）
张三慧主编
879 德语语言文学专 业（德语文学、德国 《德国文学简史》 概况）
外语教学与研究出 Karl-Heinz
北京理工大学考研参考书目
考试科目编码及名称 参 考 书 目 出版社名称
编者
613 药理学
《药理学》第五版 人民卫生出版社 李端
614 数学分析
《数学分析》（第二 高等教育出版社 陈纪修
版）
615 创作
无参考书目
616 基础英语
无参考书目
617 法学基础（法理 《法理学》（第二版） 高等教育出版社 张文显
控制工程基础_董景新_第一章概论
控制工程基础董景新 2008 008年春季学期董景新联系方式：电话：62792119 电话 Email:dongjx@ 办公室：精仪系馆2206室课程内容第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 * 第八章 * 第九章 第十章 第十一章 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 MATLAB软件工具在控制系统分析 和综合中的应用第一章 概论第一章 概论 1.1 1 1 1.2 1.3 1 4 1.4 自动控制系统的基本概念 控制工程的发展 控制理论在机械制造工业中的应用 课程主要内容及学时安排第一章 概论 1.1 自动控制系统的基本概念 z 自动控制 在没有人直接参与的情况下，利用外加的设 备或装 备或装置（称为控制装置或控制器），使机 称为控制装 或控制 使机 器、设备或生产过程（通称被控对象）的某 个工作状态或参数（即被控量）自动地按照 预定的规律运行。
如：数控机床、室内温度控制、机车、船舶 及飞机自动驾驶、导弹制导等 及飞机自动驾驶、导弹制导等。
第一章 概论 z 工作原理温度计加热电阻丝调压器~220V 人工控制的恒温箱第一章 概论 人工控制恒温箱调节过程： ¾ 观测恒温箱内的温度（被控制量） ¾ 与要求的温度（给定值）进行比较，得到温度 偏差的大小和方向 ¾ 根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电 阻丝的电流以调节温度回复到要求值。
人 控制过程的实质 检测偏差再纠正偏差 人工控制过程的实质：检测偏差再纠正偏差。
第一章 概论期望 温度大脑手调压器恒温箱实际 温度眼睛温度计人工控制恒温箱系统功能框图第一章 概论给定信号 电压 比较 u1 放大器 + Δu + u2 功率 执行 放大器 电动机 热电偶 加热电阻丝减速器调压器~220V 恒温箱自动控制系统第一章 概论 恒温箱自动控制系统工作原理： ¾恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2 ¾恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度 u2比较得到温度偏差信号Δu＝u1− u2 ¾温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱 动执行电动机 并通过传动机构拖动调压器 动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器 动触头。
《控制工程基础》教学大纲
《控制工程基础》教学大纲课程编号：S062021 课程类型：专业必修课课程名称：控制工程基础英文名称：Fundamentals of Control Engineering学分：2 适用专业：机械设计制造及其自动化第一部分大纲说明一、课程的性质、目的和任务本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业必修课,是实现传统机械工程学科向以机、电、液相结合的现代机械工程学科跨越的主干支撑课程之一。
它既是一门广义系统动力学课程，又是一门方法论课程，涉及的基础理论知识、专业知识面宽，与生产实践联系紧密。
本课程的任务是使学生熟悉控制工程的基本概念、基本理论和基本方法，能够对已有的各种机械、机电等系统进行工作原理和运行品质的分析设计，能够运用MATLAB仿真软件进行系统的建模、仿真和设计，培养学生的工程意识、大系统观念和抽象思维能力，为学习测控系统、机电一体化等后续专业课和学科选修课奠定良好的基础。
二、课程的基本要求1.知识要求通过本课程的学习，使学生掌握有关控制系统的基本概念、基本理论和基本方法，能够熟练运用反馈原理解决工程实际中的相关问题。
了解：控制论的研究对象和发展史，拉氏变换及基本法则，高阶系统时域分析，广义根轨迹，奈氏稳定判据的概念，系统校正的基本概念。
熟悉：自动控制系统概念及组成、分类，自动控制系统时域性能指标，常用典型环节模型，根轨迹法的基本概念，频率特性的基本概念，MATLAB基本知识。
掌握：控制系统的基本性能要求，控制系统数学模型的表示方法及化简，一阶、二阶系统的时域分析，稳定性概念及代数判据，稳态误差的计算，绘制根轨迹法的基本法则，典型环节的频率特性。
2.能力要求通过本课程的学习，使学生掌握有关控制系统设计分析技能、实验技能，控制系统计算机仿真技能以及基本的调节校正技能，学会综合运用所学知识去分析问题和解决问题，逐步培养学生的抽象思维能力和自学能力。
三、本课程与相关课程的联系本课程之前，学生应学过《高等数学》、《大学物理》、《电工技术》、《理论力学》、《机械设计》等课程。
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控制工程基础董景新第四版
简介
《控制工程基础董景新第四版》是董景新教授所著的一本
控制工程入门教材，通过全面介绍控制工程的基本概念、基本理论和基本方法，帮助读者建立起对控制工程的基础知识和基本技能的理解和掌握。
内容
第一章：引言
本章主要介绍控制工程的基本概念和发展历程，为后续章
节的学习奠定基础。
首先对控制系统和控制工程的定义进行了阐述，并介绍了控制工程的主要任务和发展方向。
其次，对控制系统的分类进行了介绍，包括开环控制系统和闭环控制系统。
最后，介绍了控制系统的相关术语和符号，为后续章节的学习做好铺垫。
第二章：数学基础
本章主要介绍控制工程所需要的数学基础知识。
首先介绍
了常见的数学函数和符号，包括常用数学函数、求和符号、积
分符号等。
其次，介绍了常用的数学运算法则，包括加法、乘法、指数运算等。
最后，介绍了常见的数学方程和常用的数学方法，包括线性方程组、矩阵运算、微积分等。
第三章：信号与系统
本章主要介绍信号与系统的基本概念和分析方法。
首先介绍了信号的定义和分类，包括连续信号和离散信号、周期信号和非周期信号。
其次，介绍了信号的表示与分解方法，包括傅里叶级数和傅里叶变换。
最后，介绍了系统的定义和分类，包括线性系统和非线性系统、因果系统和非因果系统。
同时，介绍了系统的时域分析方法和频域分析方法。
第四章：传递函数与系统响应
本章主要介绍传递函数和系统的响应特性。
首先介绍了传递函数的定义和性质，包括零极点分布和传递函数的单一性。
其次，介绍了系统的稳定性和系统的稳定判据，包括极点位置的判断和Nyquist判据。
最后，介绍了系统的时域响应和频域响应，包括单位冲击响应、单位阶跃响应、频率响应等。
第五章：控制系统的稳定性分析
本章主要介绍控制系统的稳定性分析方法。
首先介绍了控制系统的稳定性的概念和判据，包括极点位置的判断和
Nyquist稳定性判据。
其次，介绍了控制系统的根轨迹法和频率响应法，用于稳定性分析和设计。
最后，介绍了控制系统的相角裕度和增益裕度的概念和计算方法。
第六章：控制系统的性能指标
本章主要介绍控制系统的性能指标。
首先介绍了控制系统的时间响应性能指标，包括峰值时间、峰值超调、上升时间和调整时间。
其次，介绍了控制系统的频率响应性能指标，包括截止频率、带宽和稳态误差。
最后，介绍了控制系统的综合性能指标，包括最优控制、自适应控制和鲁棒控制。
第七章：校正和校准
本章主要介绍校正和校准的概念和方法。
首先介绍了校正和校准的定义和区别。
其次，介绍了校正和校准的基本原理和步骤。
最后，介绍了常见的校正和校准方法，包括零点校正、满量程校正、线性化校正等。
结论
《控制工程基础董景新第四版》全面且系统地介绍了控制工程的基本概念、基本理论和基本方法，对于控制工程的入门学习非常有帮助。
该书以清晰的逻辑结构和简明的表述方式，使读者能够快速掌握控制工程的基本知识和基本技能。
同时，
该书提供了大量实例和习题，帮助读者巩固所学知识并应用于实际问题。
因此，本书是控制工程领域的一本优秀教材，值得广大学习控制工程的读者参考和使用。