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課程概述
控制工程基礎課程是機械學院本科生的一門專業基礎課。控制工程基礎課程的主要內容包括：機電系統建模、系統時域瞬態響應分析、頻域分析、系統穩定性及誤差分析、控制器的設計。清華大學控制工程基礎課程的教學主要針對閉環控制系統的分析與校正，為學生提供了紮實的基礎和豐富的應用。
教學單元
1 第1章 概論
課程介紹1
課程介紹2
1.1 控制工程的發展
1.2 控制系統的分類
1.3 閉環系統的結構
第1章課後練習
2 第2章 控制系統的動態數學模型
2.1 系統的微分方程（一）
2.2 系統的微分方程（二）
2.3 Laplace變換的定義
2.4 Laplace變換的定理
2.5 Laplace反變換
2.6 Laplace變換法解微分方程
2.7 傳遞函數
2.8 傳遞函數的一般形式
2.9 控制系統的方塊圖
2.10 方塊圖的化簡
2.11 建立數學模型——溫控箱
2.12 方塊圖——直流電機
2.13 閉環與開環傳遞函數
第2章 課後習題
3 第3章 時域瞬態響應分析
3.1 時域響應概述
3.2 一階系統的瞬態響應
3.3 二階系統的瞬態響應
3.4 極點位置與響應特性的關係
3.5 高階系統的瞬態響應
3.6 瞬態響應性能指標
第3章 課後練習
4 第4章 控制系統的頻率特性
4.1 頻域法概述
4.2.1 頻率特性的定義
4.2.2 頻率特性的意義及表示形式
4.2.3 頻率特性的求取
4.3.1 典型環節的Nyquist圖
4.3.2 Nyquist圖的作圖方法
第4章 課後練習（一）
4.4.1 典型環節的Bode圖
4.4.2 一般系統Bode圖的作圖方法
4.4.3 最小相位系統的Bode圖
4.5.1 Bode圖與傳遞函數的對應關係
4.5.2 Bode圖與傳遞函數的對應關係舉例
4.6 系統的開環和閉環頻率特性的關係
第4章 課後練習（二）
5 第5章 控制系統的穩定性分析
5.1 控制系統的穩定性
5.2 勞斯判據
5.3 映射定理
5.4 Nyquist穩定性判據
5.5 Nyquist判據具體應用1
5.5 Nyquist判據具體應用2
5.5 Nyquist判據具體應用3
5.6 控制系統的相對穩定性
第5章 課後習題
6 第6章 控制系統的誤差分析和計算
6.1 閉環控制系統的穩態誤差
6.2 輸入引起的穩態誤差1
6.2 輸入引起的穩態誤差2
6.3 干擾引起的穩態誤差
6.4 疊加動態特性與輸入無關
第6章 課後練習
7 第7章 控制系統的綜合與校正
7.1 閉環系統瞬態響應與頻率特性的關係
7.2 開環與閉環頻率特性的關係
7.3 開環頻率特性與閉環瞬態響應的關係
7.4 準確性及時頻關係例子
7.5 期望的開環頻率特性
第7章 課後練習（一）
7.6 控制器——比例、積分
7.7 控制器——比例-積分
7.8 控制器——比例-微分
7.9 控制器——PID
7.10 直流電機伺服系統
7.11 最優阻尼比
7.12 I型最優模型
7.13 PID控制器的參數計算
第7章 課後練習（二）
8 第8章 計算機控制系統
8.1 計算機控制系統的結構
8.2 z變換
8.3 s平面與z平面的映射關係
8.4 控制器的模擬化設計方法
課程列表
名稱 時間長度
第01講課程介紹1 00:02:34
第02講課程介紹2 00:01:09
第03講1.1 控制工程的發展 00:04:04
第04講1.2 控制系統的分類 00:05:13
第05講1.3 閉環系統的結構 00:06:21
第06講2.1 系統的微分方程（一） 00:09:13
第07講2.2 系統的微分方程（二） 00:05:28
第08講2.3 Laplace變換的定義 00:12:02
第09講2.4 Laplace變換的定理 00:08:32
第10講2.5 Laplace反變換 00:12:14
第11講2.6 Laplace變換法解微分方程 00:04:25
第12講2.7 傳遞函數 00:03:45
第13講2.8 傳遞函數的一般形式 00:05:11
第14講2.9 控制系統的方塊圖 00:09:21
第15講2.10 方塊圖的化簡 00:11:09
第16講2.11 建立數學模型——溫控箱 00:06:25
第17講2.12 方塊圖——直流電機 00:05:35
第18講2.13 閉環與開環傳遞函數 00:05:30
第19講3.1時域響應概述 00:07:47
第20講3.2一階系統的瞬態響應 00:08:33
第21講3.3二階系統的瞬態響應 00:09:57
第22講3.4極點位置與響應特性的關係 00:09:00
第23講3.5高階系統的瞬態響應 00:07:44
第24講3.6瞬態響應性能指標 00:16:06
第25講4.1 頻率法概述 00:04:29
第26講4.2.1 頻率特性的定義 00:10:12
第27講4.2.2 頻率特性的意義及表示形式 00:07:26
第28講4.2.3 頻率特性的求取 00:08:24
第29講4.3.1 典型環節的Nyquist圖 00:14:02
第30講4.3.2 Nyquist圖的作圖方法 00:13:23
第31講4.4.1 典型環節的Bode圖 00:18:47
第32講4.4.2 一般系統Bode圖的作圖方法 00:08:02
第33講4.4.3 最小相位系統的Bode圖 00:08:42
第34講4.5.1 Bode圖與傳遞函數的關係 00:08:35
第35講4.5.2 Bode圖與傳遞函數的對應關係舉例 00:13:10
第36講4.6 系統的開環和閉環頻率特性的關係 00:07:02
第37講5.1 控制系統的穩定性 00:08:31
第38講5.2 勞斯判據 00:19:20
第39講5.3 映射定理 00:07:02
第40講5.4 Nyquist穩定性判據 00:07:59
第41講5.5 Nyquist判據具體應用1 00:05:24
第42講5.6 Nyquist判據具體應用2 00:07:26
第43講5.7Nyquist判據具體應用3 00:08:14
第44講5.8 控制系統的相對穩定性 00:12:41
第45講6.1 閉環控制系統的穩態誤差 00:10:48
第46講6.2 輸入引起的穩態誤差 00:05:50
第47講6.2 輸入引起的穩態誤差2 00:10:13
第48講6.3 擾動引起的穩態誤差 00:06:55
第49講6.4 疊加動態特性與輸入無關 00:07:16
第50講7.1 閉環系統瞬態響應與頻率特性的關係 00:07:42
第51講7.2 開環與閉環頻率特性的關係 00:07:08
第52講7.3 開環頻率特性與閉環瞬態響應的關係 00:06:25
第53講7.4 準確性及時頻關係例子 00:09:53
第54講7.5 期望的開環頻率特性 00:02:53
第55講.6 控制器——比例、積分 00:07:05
第56講7.7 控制器——比例-積分 00:05:57
第57講7.8 控制器——比例-微分 00:06:08
第58講7.9 控制器——PID 00:07:52
第59講7.10 直流電機伺服系統 00:08:24
第60講7.11 最優阻尼比 00:05:18
第61講7.12 I型最優模型 00:07:11
第62講7.13 PID控制器的參數計算 00:09:26
第63講8.1 計算機控制系統的結構 00:06:37
第64講8.2 z變換 00:06:12
第65講8.3 s平面與z平面的映射關係 00:08:22
第66講8.4 控制器的模擬化設計方法 00:09:56
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