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人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。——刘鹗

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

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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

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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。反馈控制还可以提高系统的稳定性和鲁棒

性，帮助系统在不确定性和干扰的情况下保持期望的控制性能。

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第五题

题目：什么是PID控制器？它的工作原理是什么？

答案：PID控制器是一种常用的反馈控制器，它由比例（P）、积

分（I）和微分（D）三个部分组成。PID控制器根据当前的误差、误差

积分和误差变化率来计算输出信号，从而实现对系统的控制。

PID控制器的工作原理如下：-比例（P）部分：根据当前的误差，

按比例调整输出信号。比例增益决定了输出信号对于误差的敏感程度，

通过调节比例增益可以改变系统的响应速度和稳定性。-积分（I）部

分：将误差与时间的乘积进行积分，并加到输出信号上。积分部分可

以处理系统偏差，确保系统长期稳定。-微分（D）部分：根据误差的

变化率来调整输出信号。微分部分可以提供对系统变化率的快速响应，

抑制系统的震荡。

PID控制器根据实际系统的需求，通过调整比例、积分和微分参数，

可以