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机械工程控制基础答案(第七版)

第一章：控制系统的基本概念

1.1什么是控制系统？

控制系统是由各种组件和部件组成的工程系统，它们通过

传递信号和信息来控制和调节系统的运行状态。

1.2控制系统的分类

控制系统可以根据输入和输出信号的性质分为连续时间控

制系统和离散时间控制系统。

1.3控制系统的组成

控制系统主要由输入部分、执行部分和输出部分组成。输

入部分负责接收输入信号，执行部分负责根据输入信号执行相

应的操作，输出部分负责输出结果。

1.4控制系统的闭环与开环

闭环控制系统是指系统的输出信号可以作为输入信号的一

部分进行反馈控制，而开环控制系统是指系统的输出信号不会

作为输入信号的一部分进行反馈控制。

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1.5控制系统的性能指标

控制系统的性能指标包括稳定性、快速性、准确性和鲁棒

性等。

第二章：传输函数与信号流图

2.1传输函数的定义

传输函数描述了控制系统中输入和输出之间的关系。它可

以通过系统的微分方程和拉普拉斯变换来求得。

2.2传输函数的性质

传输函数具有线性、时不变和因果性等性质。

2.3信号流图的表示

信号流图是用于描述控制系统的一种图形表示方法，它由

节点和支路组成。节点表示系统的状态，支路表示信号的传递。

2.4信号流图的简化

信号流图可以通过串联、并联、反馈和转移等操作进行简

化和求解。

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第三章：经典控制系统设计

3.1一阶惯性环节的控制系统设计

一阶惯性环节的控制系统设计主要包括根轨迹法和频率响

应法。根轨迹法通过绘制根轨迹来设计控制系统的参数，频率

响应法通过频率特性来设计控制系统的参数。

3.2二阶惯性环节的控制系统设计

二阶惯性环节的控制系统设计主要包括模拟法和频率法。

模拟法通过模拟计算来设计控制系统的参数，频率法通过频率

特性来设计控制系统的参数。

3.3控制系统的稳定性分析与设计

控制系统的稳定性是指系统在受到干扰时能够保持稳定的

状态。稳定性分析和设计是控制系统设计中的重要内容。

3.4控制系统的性能分析与设计

控制系统的性能包括快速性、准确性和鲁棒性等方面。性

能分析和设计是控制系统设计中的关键环节。

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第四章：数字控制系统

4.1数字控制系统的基本概念

数字控制系统是使用数字技术进行信号处理的控制系统，

它具有高精度、稳定性和可靠性等特点。

4.2数字控制系统的设计方法

数字控制系统的设计方法包括采样定理、离散系统稳定性

分析和离散滤波器设计等。

4.3数字控制系统的性能分析与设计

数字控制系统的性能分析与设计包括频率响应、脉冲响应

和稳定性等方面。

第五章：现代控制理论

5.1状态空间表示法

状态空间表示法是现代控制理论的基本表达方式，它将控

制系统表示为状态方程和输出方程的形式。

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5.2观测器与估计器

观测器与估计器是用于估计系统状态的关键部件，它们可

以通过观测系统的输出和输入信息来进行状态估计。

5.3线性二次调节器

线性二次调节器是一种常用的控制器设计方法，它通过最

小化系统输出与期望输出之间的误差来设计控制器参数。

5.4高级控制技术

高级控制技术包括模糊控制、神经网络控制和遗传算法控

制等，在一些复杂的工程系统中得到了广泛应用。

以上是《机械工程控制基础答案（第七版）》的大纲内容，

希望能对读者理解控制系统的基本概念、传输函数与信号流图、

经典控制系统设计、数字控制系统和现代控制理论等方面有所

帮助。