五．（8分）
s 4+6s 2+8=(s 2+4)(s 2
+2)=0; s 2,1=±j2,s 4,3=±j 2；
系统临界稳定。
第四套
一、判断题（每题1分，共10分）
1.拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e -s F(τ0+S) ( × )
2.在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s) (√)
3.原函数为wt t f cos )(=.则象函数F （S ）=2
2W S S + (√)
4.G1(s)和G2（S ）为串联连接则等效后的结构为G1s ）. G2（S ）(√)
5.)(1)(t t r =则
S s R 1
)(=
(√)
6.设初始条件全部为零.
.
)()(2t t X t X =+则)1(2)(2
t e
t t X -
--= (√)
7.一阶系统在单位阶跃响应下T p 3=δ (×) 8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当0=ζ时系统输出为等幅振荡 (√) 9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是劳斯方程各项系数大于零 (×) 10.稳态误差为)(.lim s E S e s ss ∞
→= (√)
第六套
二.试求下图的传第函数(8分)
4323213211G G G G G G G G G R c
++=
；
（6分） （2分）
（8分）
))((1)(11432221432H G G G G H G G G G G G R c
+++++=
第九套
一.选择题（每题1分，共10分） 1. 反馈控制系统又称为（B ）
A.开环控制系统 B ．闭环控制系统
B.扰动顺馈补偿系统 D ．输入顺馈补偿系统 2.位置随动系统的主反馈环节通常是（A ）
A ．电压负反馈
B ．电流负反馈
C ．转速负反馈
D ．位置负反馈
3.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（C ） A ．ξ<0 B ．ξ=0 C ．0<ξ<1 D ．ξ≥1
4.G(s)= 1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（D ） A ． -20dB B ．-40dB C ．-60dB D ． -80dB
5.某自控系统的开环传递函数G(s)= 1/[(S+1)(S+2)] ，则此系统为（A ） A ．稳定系统 B ．不稳定系统 C ．稳定边界系统 D ．条件稳定系统 6．若一系统的特征方程式为(s+1)2(s －2)2+3＝0，则此系统是（ C ） A ．稳定的 B ．临界稳定的 C ．不稳定的 D ．条件稳定的 7.下列性能指标中的( D )为系统的稳态指标。 A.σPB.ts C.N D.ess
8.下列系统中属于开环控制的为：( C )
A.自动跟踪雷达
B.数控加工中心
C.普通车床
D.家用空调器 9.RLC 串联电路构成的系统应为( D )环节。 A 比例 B.惯性 C.积分 D.振荡
10.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是(B )。 A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数
第十套
一、选择题（每题1分，共10分）
1.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（ A ） A.稳态性能 B.动态性能C.稳态和动态性能 D.抗扰性能
2.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（B ）
（7分）
A.a1y1(t)+y2(t)
B.a1y1(t)+a2y2(t)
C.a1y1(t)-a2y2(t)
D.y1(t)+a2y2(t)
3.某串联校正装置的传递函数为Gc(S)=K
S S
T 1T 1+β+(0<β<1)，则该装置是（ A ）
A.超前校正装置
B.滞后校正装置
C.滞后——超前校正装置
D.超前——滞后校正装置 4.1型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为（ B ） A.-40(dB/dec) B.-20(dB/dec)C.0(dB/dec) D.+20(dB/dec) 5.开环传递函数G(s)H(s)=)
p s )(p s ()
z s (K 211+++，其中p 2>z 1>p 1>0，则实轴上的根轨迹为（A ）
A.（-∞，-p 2],[-z 1,-p 1]
B.(-∞,-p 2]
C.[-p 1,+∞]
D.[-z 1,-p 1]
6.设系统的传递函数为G(s)=1
s 5s 251
2++，则系统的阻尼比为（ C ）
A.
25
1 B.
5
1
C. 2
1
D.1
7.设单位负反馈控制系统的开环传递函数G o (s)=)
a s (s K
+，其中K>0,a>0，则闭环控制系统
的稳定性与（D ） A.K 值的大小有关 B.a 值的大小有关
C.a 和K 值的大小有关
D.a 和K 值的大小无关
8. 在伯德图中反映系统动态特性的是( B )。
A. 低频段
B. 中频段
C. 高频段
D. 无法反映 9. 设开环系统的频率特性G(j ω)=2
)
j 1(1ω+，当ω=1rad/s 时，其频率特性幅值
G(1)=( D )。 A. 1 B.
2 C.
21 D. 41 10. 开环传递函数为G(s)H(s)=
)
3s (s K
3
+,则实轴上的根轨迹为( D )。
A.［-3,∞］
B. ［0,∞］
C. (-∞,-3)
D. ［-3,0］
二．系统的结构图如下：试求传递函数C （s ）/R （s ）。（15分）。
j i i L L L ∑∑+-=?1
2
112G G G L
i
--=∑
=∑j
i
L
L
Δ=1+G1+G1G2+G1 P1=G1G2、Δ1=1；P2=G2、Δ2=1
P3=—G1、Δ3=1；P4=G1、Δ4=1
C （s ）/R （s ）=[（G1+1）G2]/（1+2G1+G1G2）
第十一套
一、判断题（每题1分，共10分）
√1．在任意线性形式下L[af 1(t)+bf 2(t)]=aF 1(s)+bF 2(s)
错2．拉普拉斯变换的微分法则)(])([22
2s F S dt t f d L = .
对3． G1s ）和G2（S ）为并串联连接则等效后的结构为G1s ± G2（S ） √4．一阶系统在单位阶跃响应下T t s 3%)5(=
对5．二阶系统在单位阶跃信号作用下当0=ζ时系统输出为等幅振荡
错6. 劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是特斯方程各项系数大于零 错7．系统的特征方程为0251032
34=++++s s s s 则该系统稳定
错8．单位负反馈系统中
)15.0)(1(2)(++=
s s s s G 当2
21
)(t t r =时0=ss e 对9．.典型比例环节相频特性00)(=w ?
错10．
141)(+=
s s G 的转折频率为4
一1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.×9.√10.× 第十二套
一.判断题 (每题1.5分，共15分)
1. 拉普拉斯变换的积分法则)(1
]))(([22S F s
dt t f L ??
=
2. 一阶系统在单位阶跃响应下
T t s 3%)2(=
3. 二阶系统在单位阶跃信号作用下当01<<ζ时系统输出为等幅振荡
（） （）
（） （）
（）
（）
（）
（）
（）
（）
( ) ( ) ( )
?
?
=∑=n
i i
i P s R s C 1
)
()
(（1分） （1分）
（3分） （1分） （2分） （2分） （2分） （3分） （每题1分，共10分）
4. 稳态误差为
)
(lim t e e s ss ∞
→=
5. 系统的特征方程为01009202
3=+++s s s 则该系统稳定
6.单位负反馈系统中
)15.0)(1(2
)(++=
s s s s G 当)(1)(t t r =时0=ss e
7.系统输出的振幅与输入振幅之比称为幅频特性
8.频率特性只对系统适用，对控制元件，部件，控制装置不适用
9.在正弦信号作用下，输出的稳态分量与输入的参数比称为频率特性 10.对幅频特性的纵坐标用L （ω）表示且L （ω）=20LgA(ω) 一 1.×2.×3.×4.×5.√ 6.√ 7.× 8.× 9.× 10.√
二. 化简结构图，求系统传递函数?)()
(=s R s C （10分）
第十三套
一、判断题(每题1.5分，共15分)
1. 拉普拉斯变换的微分法则)(])([22
2s F S dt t f d L =
( ) ( )
( )
( ) ( ) ( ) (
)
（）
(每题1.5分，共15分)
10
1)1()14.0()(180)(0)(90)0()0(
2. 一阶系统在单位阶跃响应为T
t
e
T t y -=1)(
3. 二阶系统在单位阶跃信号作用下当0>ζ时系统输出为等幅振荡
4. 系统的特征方程为0251032
34=++++s s s s 则该系统稳定
5. 单位负反馈系统中
)15.0)(1(2
)(++=
s s s s G 当)(3)(t t r =时0=ss e
6. 系统输出的相位与输入相位之差称为相频特性
7. 频率特性适用于线性正常模型.
8.典型比例环节相频特性0
0)(=w ?
9.开环对数幅频特性曲线低频积的形状只决定于系统的开环增益K 和积分环节的数目V （对
最小相位系统而言） 10.谐振峰值反映了系统的平稳性 一1.×2.√3.×4.×5.×6.×7.√8.√9.√10.√
第十五套
六.单位负反馈系统的开环传递函数为这里K>0。试用奈奎斯判特判据 讨论闭环系统的稳定性（要求作出奈奎斯判特曲线）。（14分）
六. （14分） 解：
第十六套
（ ）
（） （）
（） （） （） （）
（） （） 2)1()14.0()(++=s s s K s
G （1分） （1分） （1分） （3分）
（5分） （2分） （1分）
五. 单位负反馈系统的开环传递函数为其中T 、k 均为大于零，试绘制系
统的概略幅相特性曲线并用奈奎斯特稳定判据判别闭环稳定性。 (15分) 解：（1）系统开环频率特性可表示为
)1()1()()(2222ωωωωωωT k
jkT Tj j k j G +-+-=
+=
0:000j j G j j G +-=∞∞→+-∞==+
+）（时，当）（时，当ωω
曲线与坐标轴无有限值交点。
根据以上特征点，可概略绘出系统的开环幅相特 性曲线，如图实线所示。
(2)开环传递函数有两个积分环节，需要在系统的 开环幅相特性曲线上ω=0+的点开始逆时针方向
补画一个半径为无穷大的2×(2π
)的圆弧如图虚线所示。
本题开环正极点数P=0，开环幅相特性曲线饶(-1，j0)点顺时针转一圈，故N= -1，根据 奈奎斯特稳定判据，系统闭环不稳定。 闭环特征方程正实部根的个数
N=P-2N=0-2×(-1)=2
第十七套
三．系统的结构图如图二所示。试确定阻尼比ζ=0。6时的Kf 值，并求出这时系统阶跃响应的调节时间ts 和超调量σp%。(15分)
开环幅相特性曲线 (3分)
(4分)
(1分) (2分)
(3分)
(2分)
题意知，系统的开环传递函数为：
)
2()2(9)(2
n n
f s s K s s s G ξωω+=
++=
∴ωn=3. 2ξωn=2+Kf ∴Kf=2.2
∴
)(22.236.04
4
%)2(s t n
s =?=
=
ξω
)(167.036.03
3
%)5(s t n
s =?=
=
ξω
%
5.9095.04
312
====---
πξξπ
σe e
p
第十八套
五. 设负反馈系统的开环传递函数为：试绘制K 由0 ->∞变化的闭环根轨
迹图。（15分） 根轨迹方程
开环零点-z1=-1,开环极点-p1=0,-p2=-0.5。
2）实轴上的根轨迹在区间（-∞，-1 [-0.5,0 ]。 3）分离会合点
P(s)=s+1 Q(s)=s2+0.5s P’()s
Q(s)-P(s)Q’(s)=0 => s2+0.5s -(s+1)(2s+0.5)=0 => s2+2s+0.5=0
=>均在根轨迹上，-0.29为分离点， -1.71为会合点。
2
,1)
()(2s s s P s Q K =-= => Kd1=0.17,Kd2=5.85
4）可以证明复平面上的根轨迹是以-1为圆心，以2/2为半径的圆。根轨迹如下图
（3分） （4分）
（3分）
（2分）
（3分）
] 01)5.0()1(2=+++s s s K
71.1,29.0,71.1,29.02/212,1----=±-=s (2分) (2分)
(2分)
(3分)
六. 方框图如图所示，若系统的σ%=15%，tp=0.8s 。试求： K1、K2值；
r(t)=1(t)时的调节时间ts 和上升时间tr 。（15分）
解：（1）利用方框图等效变换化系统为单位反馈的典型结构形式，其开环传递函数为
[]????
?+==?++=+++=211
2211211
12)1()1(1)1()(k k k k k s s k s k s s k s s k s G n n k ξωω
根据题意
???==????==?????
???=-===--18.021588.4517.08.01%15%100*%212
12
k k s
t e n n p ωξωξπσξξπ
（2）
%)
2(69.14
%),5(27.13
=?=≈
=?=≈
s t s t n s n s ξ
ωξ
ω
s
t n r 54.012
=--≈
ξωβπ
(5分)
(4分)
(3分)
(3分)
自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。二战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。 相关知识点 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？
开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值来表征的
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
一、 设计任务书 设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题，姿态控制转换简化模型如图所示，当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行，姿态控制系统的参数分别为： 4,0.1,0.1,0.11 1====a a a K ωεωτ 设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%，调节时间小于5s （按2%准则）
2、计算机辅助设计 （1）simulink仿真框图 Simulink仿真框图 双击scope显示图像，观察阶跃相应是否达到指标
放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求 （2）绘制bode 图
校正前的bode图 校正后的bode图
（3）绘制阶跃相应曲线 校正前的阶跃相应曲线 校正后的阶跃相应曲线
三、校正装置电路图 前面为放大装置放大25倍，后面为超前补偿电路，它自身的K 为0.1，相乘之 后为指标中的2.5，校正装置电路完成1 60 ) 16( 5.2++= s s G c 。 四、设计结论 设计的补偿网络为1 60 ) 16( 5.2++=s s G c 。经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足 要求。 五、设计后的心得体会 实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大，参数的要求比书 中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出，只能用simulink 画出仿真框图，通过经过一定的计算大概确定某些参数，通过不断地尝试修改，才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线，很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理，如何应用好软件来配合完成系统的设计，现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。
燕山大学2018年《自动控制原理》考研大纲 一、课程的基本内容要求 1.掌握自动控制系统的工作原理、自动控制系统的组成与几种不同分类。重点掌握反馈的概念、基本控制方式、对控制系统的基本要求。 2.线性系统的数学模型 掌握传递函数；极点、零点；开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数的概念；典型环节的传递函数。掌握建立电气系统(有源网络和无源网络)、机械系统(机械平移系统)的微分方程和传递函数模型的方法。重点掌握方框图化简或信号流图梅森增益公式获得系统传递函数的建模方法。 3.控制系统时域分析 要求能够分析系统的三大基本性能，即系统的稳（稳定性）、准（准确性）、快（快速性）。掌握如下概念：稳定性；动态（或暂态）性能指标（最大超调量、上升时间、峰值时间、调整时间）；稳态（静态）性能指标（稳态误差）；一阶、二阶系统的主要特征参量；欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统特点；主导极点。重点掌握系统稳定性判别（Routh判据）；稳态误差终值计算（包括三个稳态误差系数的计算）；二阶系统动态性能指标计算。掌握利用主导极点对高阶系统模型的简化与性能分析。 4.根轨迹法 要求能够利用根轨迹（闭环系统特征方程的根随系统参数变化在S平面所形成的轨迹）分析系统性能。需掌握的概念：根轨迹；常规根轨迹；相角条件、幅值条件；根轨迹增益。重点掌握常规根轨迹的绘制（零度根轨迹不作要求）。掌握增加开环零、极点对根轨迹的影响；利用根轨迹分析系统稳定性与具有一定的动态响应特性（如衰减振荡、无超调等特性）的方法。 5.控制系统频域分析 要求能够利用频域分析方法对控制系统进行分析与设计。掌握如下概念：频率特性；开环频率特性、闭环频率特性；最小相位系统；幅值穿越频率（剪切频率）、相角穿越频率、相角裕度、幅值裕度；谐振频率、谐振峰值；截止频率、频带宽度；三频段。重点掌握开环频率特性Nyquist图、Bode图的绘制；由
自控原理 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学，时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器)，使机器，设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。 20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段--现代控制理论。他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。 在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。 同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。 该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。 该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
811自动控制原理考试大纲 ********控制工程专业 一、考试目的 本考试是全日制控制工程专业的专业硕士学位研究生的入学资格考试之专业基础课，各语种考生统一用汉语答题。各招生院校根据考生参加本考试的成绩和其他三门考试的成绩总分来选择参加第二轮，即复试的考生。 二、考试的性质与范围 本考试是测试考生自动控制原理的尺度参照性水平考试。考试范围为本大纲规定的自动控制原理。 三、考试基本要求 1. 掌握经典的自动控制原理的基本概念、时域与频域分析方法与校正方法。 2. 具备较强的C/C++语言或matlab语言的编程能力。 四、考试形式 本考试采取单项技能测试与综合技能测试相结合的方法，通过主、客观试题考查考生对于自动控制原理的掌握程度。 五、考试内容 本考试总分150分。 1. 考试要求
考试内容主要涉及自动控制系统的基本概念，控制系统的数学模型，线性系统的时域分析法、根轨迹法与频域分析法，线性系统的校正方法，线性离散系统的分析与校正方法。具体如下： 1)控制系统的基本概念：包括基本控制方式、自动控制系统的分类与基本要 求； 2)控制系统的数学模型：包括微分方程描述，结构图与信号流图、传递函数、 梅森公式； 3)线性系统的时域分析方法：包括系统的时域性能指标、一阶系统时域分析、 二阶系统时域分析、线性系统的稳定性分析、线性系统的稳态误差。 4)线性系统的根轨迹方法：包括根轨迹法的基本概念、根轨迹绘制的基本法 则、广义根轨迹。 5)线性系统的频域分析方法：包括频率特性的基本概念、典型环节和开环频 率特性、频率域稳定判据、稳定裕度。 6)线性系统的校正方法：包括系统的设计与校正问题、常用校正装置及其特 性、串联校正、反馈校正的基本概念、复合校正中全补偿条件与近似补偿条件。 7)线性离散系统的分析与校正方法：包括离散系统的基本概念、信号的采样 与保持，Z变换理论，离散系统的数学模型、稳定性与稳态误差、动态性能分析、数字校正等内容。 2. 题型 问答题、计算题。 共计150分，考试时间为180分钟。
《自动控制原理》综合复习资料 一、简答题 1、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？ 2、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些？ 3、给出梅逊公式，及其中各参数意义。 4、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？ 5、系统的性能指标有哪些？ 6、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？ 7、画出自动控制系统基本组成方框结构图？ 8、减小稳态误差的措施主要有？ 9、闭环控制系统由哪几个基本单元组成？ 10、增加开环零、极点对根轨迹有什么影响？ 二、计算题 1、已知系统输入为i u ，输出为o u ，求出传递函数)(/)()(s U s U s G i o =。 2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数： 3、已知某二阶系统的单位阶跃响应为()t t e e t c 10602.12.01---+=， 试求：（1）系统传递函数 ()() s R s C （5分） （2）确定系统阻尼比ξ、无阻尼振荡频率n ω。
4、设某系统的特征方程式为 0161620128223456=++++++s s s s s s 判断闭环系统的稳定性，若不稳定求其不稳定特征根个数。（利用劳斯判据） 5、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。 6、试简化下图所示系统方框图求其传递函数： 7、已知系统的结构图如所示： 当0=f K 、10=a K 时，试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输 入时系统的稳态误差； 8、已知系统如下图所示，求系统的单位阶跃响应，并判断系统的稳定性。 9、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Uc(s)。 i u c u 1C 1R 2R 2C X r X c 10 S(S+1) 0.5S+1 G 1 G 2 G 3 H 1 H 2
自动控制原理实验报告 一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法 三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数： 由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 （1）当T=0.25时，误差==6.12%； （2）当T=0.5时，误差==1.32%； （3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3
系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3
1.在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在特性，只与系统的结构、参数有关，而与输入量或输入函数的形式无关。 2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环节、惯 性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。 3.构成方框图的基本符号有四种，即信号线、比较点、方框和引出点。 4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传 递函数是所有并联环节传递函数的代数和。 5.在使用梅森增益公式时，注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。 6.上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性；而最大超调量 Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。 7.稳定性是控制系统的重要性能，使系统正常工作的首要条件。控制理论用于 判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有：代数判据（Routh 与Hurwitz判据）和Nyquist稳定判据。 8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零，或系统的特征根均 在跟平面的左半平面。 9.稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关，与系统的结构及参数有关。 10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义，所以应先判别系统的稳定 性。 11.Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力，Kp越大，稳态误差越 小; Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，Kv越大，系统稳态误差越小； Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，Ka越大，系统跟踪精度越高 12.扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外，还与扰 动作用点之前（扰动点与误差点之间）的传递函数的结构及参数有关，但与扰动作用点之后的传递函数无关。 13.超调量仅与阻尼比ξ有关，ξ越大，Mp则越小，相应的平稳性越好。反之，
自动控制原理大作业 1.题目 在通常情况下，自动导航小车（AGV ）是一种用来搬运物品的自动化设备。大多数AGV 都需要有某种形式的导轨，但迄今为止，还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。因此，自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象，这表明导航系统还不稳定。 大多数的AGV 在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s ，但实际速度通常只有0.5m/s ,只有在干扰较小的实验室中，才能达到最高速度。随着速度的增加，要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。 AGV 的导航系统框图如图9所示，其中12=40ms =21ms ττ， 。为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为1%，要求系统的稳态速度误差系数为100。试设计合适的滞后校正网络，试系统的相位裕度达到50o ，并估计校正后系统的超调量及峰值时间。 ()R s () Y s 2.分析与校正主要过程
2.1确定开环放大倍数K 100) 1021.0)(104.0(lim )(lim =++==s s s sK s sG K v （s →0） 解得K=100 ) 1021.0)(104.0(100++=s s s G s 2.2分析未校正系统的频域特性 根据Bode 图： 穿越频率s rad c /2.49=ω 相位裕度?---=?-?--=99.18)2.49021.0(arctan )2.4904.0(arctan 9018011γ 未校正系统频率特性曲线
由图可知实际穿越频率为s rad c /5.34=ω 2.3根据相角裕度的要求选择校正后的穿越频率1c ω 现在进行计算： ???--=+=---55550)021.0(arctan )04.0(arctan 901801111c c ωω 则取s rad c /101=ω可满足要求 2.4确定滞后校正网络的校正函数 由于1120 1~101c ωω）（= 因此取s rad c /1101 11== ωω）（，则由Bode 图可以列出
2020年硕士研究生招生考试初试考试大纲 科目代码：807 科目名称：自动控制原理 适用专业：控制科学与工程、控制工程 考试时间：3小时 考试方式：笔试 总 分：150分 考试范围： 本专业入学初试考试范围以经典自动控制理论为主，不包含现代控制理论部分，主要内容为： 1．自动控制系统的基本概念 （1）明确自动控制的任务，理解受控对象，被控量、控制装置和自动控制系统等概念。 （2）理解和掌握开环控制、闭环控制与复合控制的原理、结构及特点。了解系统的分类。 （3）掌握由系统工作原理图绘制原理方块图的方法，并能判别系统的控制方式。 （4）明确对自动控制系统的性能要求。 2．自动控制系统的数学模型 （1）了解动态微分方程建立的一般方法。熟练掌握利用拉氏变换求解微分方程的方法。 （2）理解传递函数的定义、性质和意义。掌握典型环节的传递函数。 （3）熟练掌握常用无源、有源电路及其所组成的系统的传递函数的求取方法。 （4）熟练掌握动态结构图或信号流图的绘制，熟练掌握通过结构图等效变换或用梅逊公式求取系统的传递函数的方法。 （5）理解系统的开环传递函数、闭环传递函数、对给定和对干扰的传递函数、误差传递函数等概念，并能熟练求取。 （6）会由（一、二阶）系统的响应曲线求系统的传递函数。 3．自动控制系统的时域分析法 （1）会求系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应。 （2）理解系统的单位阶跃响应的性能指标（δ%，）、稳定性、系统的型别、ss s m r e t t t ,,,静态误差系数和动态误差系数等概念、明确线性定常系统多输入响应的迭加性。 （3）牢固掌握一阶系统与二阶系统的数学模型和单位阶跃响应的特点，并能熟练计算一阶系统与欠阻尼二阶系统的性能指标和结构参数，并能绘制其相应曲线。 （4）熟练掌握劳斯稳定判据，判别系统的稳定性和进行参数分析计算。 （5）理解稳态误差的定义及误差的规律，并能熟练掌握给定与干扰稳态误差的计算方法。
五．（8分） s 4+6s 2+8=(s 2+4)(s 2 +2)=0; s 2,1=±j2,s 4,3=±j 2； 系统临界稳定。 第四套 一、判断题（每题1分，共10分） 1.拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e -s F(τ0+S) ( × ) 2.在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s) (√) 3.原函数为wt t f cos )(=.则象函数F （S ）=2 2W S S + (√) 4.G1(s)和G2（S ）为串联连接则等效后的结构为G1s ）. G2（S ）(√) 5.)(1)(t t r =则 S s R 1 )(= (√) 6.设初始条件全部为零. . )()(2t t X t X =+则)1(2)(2 t e t t X - --= (√) 7.一阶系统在单位阶跃响应下T p 3=δ (×) 8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当0=ζ时系统输出为等幅振荡 (√) 9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是劳斯方程各项系数大于零 (×) 10.稳态误差为)(.lim s E S e s ss ∞ →= (√) 第六套 二.试求下图的传第函数(8分) 4323213211G G G G G G G G G R c ++= ； （6分） （2分） （8分）
))((1)(11432221432H G G G G H G G G G G G R c +++++= 第九套 一.选择题（每题1分，共10分） 1. 反馈控制系统又称为（B ） A.开环控制系统 B ．闭环控制系统 B.扰动顺馈补偿系统 D ．输入顺馈补偿系统 2.位置随动系统的主反馈环节通常是（A ） A ．电压负反馈 B ．电流负反馈 C ．转速负反馈 D ．位置负反馈 3.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（C ） A ．ξ<0 B ．ξ=0 C ．0<ξ<1 D ．ξ≥1 4.G(s)= 1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（D ） A ． -20dB B ．-40dB C ．-60dB D ． -80dB 5.某自控系统的开环传递函数G(s)= 1/[(S+1)(S+2)] ，则此系统为（A ） A ．稳定系统 B ．不稳定系统 C ．稳定边界系统 D ．条件稳定系统 6．若一系统的特征方程式为(s+1)2(s －2)2+3＝0，则此系统是（ C ） A ．稳定的 B ．临界稳定的 C ．不稳定的 D ．条件稳定的 7.下列性能指标中的( D )为系统的稳态指标。 A.σPB.ts C.N D.ess 8.下列系统中属于开环控制的为：( C ) A.自动跟踪雷达 B.数控加工中心 C.普通车床 D.家用空调器 9.RLC 串联电路构成的系统应为( D )环节。 A 比例 B.惯性 C.积分 D.振荡 10.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是(B )。 A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数 第十套 一、选择题（每题1分，共10分） 1.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（ A ） A.稳态性能 B.动态性能C.稳态和动态性能 D.抗扰性能 2.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（B ） （7分）
实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
《自动控制原理》总复习
第一章自动控制的基本概念 一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对 象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有： 恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。 二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制 系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。 三、内容结构图
四、知识结构图 第二章 控制系统的数学模型 一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式 （1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示 （1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。 二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函 数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图 及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）
自动控制原理试-7 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、(总题数：22，分数：100.00) 1.试确定当p与g为何值时下列系统可控，为何值时可观测。 （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：系统的能控性矩阵为 因为rankS=2=n，则p 2 +p-12≠0，得p≠-4且p≠3。 系统的能观性矩阵 因为rankQ=2=n，则12q 2 -q-1≠0，得且。 2.将下列状态方程化为能控标准型 （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析： 因为|S|≠0，所以系统可控。 构造非奇异性矩阵易得 P 1 =(2 0 -1) 则 P 2 =(0 1 0)，P 3 =(-1 0 1) 所以 所以能控标准型为 3.将下列状态方程和输出方程化为能观标准型。 y=[-1 1]x （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：()
解析：系统能观性矩阵，求得，最后一列为。 B 0 =0， C 0 =CP=(0 1) 所以 4.验证如下系统能控性，并进行结构分解。 y(t)=[1 -1 1]x(t) （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：能控性矩阵为 ，rankS=2＜3 故系统不可控。选出线性无关的前两列，附加任意列矢量(0 1 0) T，构成非奇异变换矩阵T -1，则有令，则有 故系统的能控性结构分解为 5.验证题的能观性，并进行结构分解。 y(t)=[1 -1 1]x(t) （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：系统的能观性矩阵为 ，rankQ=2＜n 系统不可观，取Q的两行和(0 0 1)构成非奇异矩阵T，则 故系统的可观结构分解表达式为
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
《自动控制原理》考研大纲 科目名称：控制理论 适用专业：仿生装备与控制工程 参考书目：《自动控制原理》第六版，胡寿松编，科学出版社； 《自动控制理论》第二版，邹伯敏编，机械工业出版社； 《现代控制理论基础》第二版，王孝武主编，机械工业出版社 考试时间：3小时 考试方式：笔试 总分：150分 考试范围：包括经典控制理论（不包含非线性部分）与现代控制理论两部分，经典控制理论内容占70%，现代控制理论内容占30%。 经典控制理论部分 第一章绪论 1. 掌握自动控制系统的工作原理、自动控制系统的组成与几种不同分类。 2. 重点掌握反馈的概念、基本控制方式、对控制系统的基本要求。 第二章线性系统的数学模型 控制理论的两大任务是系统分析与系统设计，系统分析和设计中首先要建立被研究系统的数学模型。本章主要给出古典控制理论使用的系统数学模型——传递函数的建立。 本章要求： 1．掌握的概念：传递函数；极点、零点；开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数；典型环节的传递函数。 2．重点掌握建立电气系统、机械系统的微分方程和传递函数模型的方法。 3．重点掌握方框图化简或信号流图梅森增益公式获得系统传递函数的建模方法。 第三章控制系统时域分析 根据研究系统采用的不同数学模型，分析方法是不同的，本章给出利用系统传递函数数学模型求取时间响应的系统时域分析法。主要是分析系统的三大基本性能，即系统的稳（稳定性）、准（准确性）、快（快速性）。稳定性是系统工作的必要条件；快速性和相对稳定程度（振荡幅度）是评价系统动态响应的性能指标；准确性是指系统稳态响应的稳态精度，用稳态误差来衡量，需注意：讨论的稳态误差是指由输入信号和系统结构引起的系统稳态时的误差。 本章要求： 1．掌握的概念：稳定性；动态（或暂态）性能指标（最大超调量、上升时间、峰值时间、调整时间）；稳态（静态）性能指标（稳态误差）；一阶、二阶系统的主要特征参量；欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统特点；主导极点。 2．重点掌握系统稳定性判别（Routh判据）；稳态误差终值计算（包括三个稳态误差系数的计算）；二阶系统动态性能指标计算。 3．掌握利用主导极点对高阶系统模型的简化与性能分析。 第四章根轨迹法 闭环系统特征方程的根（系统闭环极点）在S平面的分布完全决定了系统的稳定性、主要决定了系统的动态性能，因此利用根轨迹（闭环系统特征方程的根随系统参数变化在S 平面所形成的轨迹）可对系统性能进行分析。根轨迹法是经典控制理论系统分析与设计的两大主要方法之一，是利用开环传递函数分析闭环系统性能。根轨迹绘制依据根轨迹方程（由
; .. 200 /200 学年第 学期考试试卷 课程名称： 课程代码： 专业班级： 教学班号： 本卷为 卷，共 页，考试方式： ，考试时间： 分钟 一.填空题（40分） （1） 控制系统的基本要求是_____________、_____________、_____________。 （2） 脉冲传递函数是___________________________________________________ ________________________________________________________________。 （3） 幅频特性是指 _____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （4） 系统校正是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （5） 幅值裕量是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （6） 香农定理是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （7） 图a 的传递函数为G(s)=________________ 。 （8） 图b 的闭环传递函数为G(s)=________________ 。 （9） 图c 的传递函数为G(s)=________________ 。 （10） s 3+5s 2+8s+6=0此特征方程的根的实部小于-1时系统稳定的k 值范围______。 （11） 图d 的传递函数为K=__________________。 （12） 图e 的ωc =________________ 。 （13） 图f 为相位__________校正。 （14） 图g 中的γ=________K g =______________。 （15） 图h 、i 、j 的稳定性一次为______、______、______。 （16） A(s)=s6=2s 5 +8s 4+12s 3+20s 2+16s+16=0则次系统是否稳定________。 （17） 开环传递G(s)=k(T 1s+1)/s 2(T 2s+1),(T 1>T 2,k 、T 1、T 2为常数)则γmax =______。
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① 比例环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 1、比例环节是一条平行于实轴的直线。 2、比例系数越大，越远离实轴。 ② 惯性环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 惯性环节s因子系数越小，系统越快速趋于稳定。 ③ 积分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 ④ 微分环节 相应的SIMULINK仿真模型及其单位阶跃响应波形如图所示。 分析知： 积分环节先趋于稳定，后开始开始不稳定。 微分环节开始稳定中间突变而后又趋于稳定。 ⑤ 比例+微分环节（PD）