刘鹏自1901 201921110015
现代控制系统第11版，读完此书，我发现本书凸显了与时俱进的风格。并且在内容上有很大的更新。而且内容丰富，包含方方面面。本数为外国教授编著，由谢红卫翻译了本书的前言第一章和第二章孙志强翻译第三章至第16章第16章及附录宫二玲翻译第七章和第八章及第13章，张继阳翻译第九章和第十章及第12章，谢红卫负责全书的修改和统稿。
书中所举的例子都很切合实际与时代。每个章节都强调控制工程的工作流程，并且及时指出所学控制理论知识模块对控制工程的支撑点。这是我们。很大程度上不会迷失在理论方法的迷宫中。提醒我们紧紧扣住本门课程的出发点和落脚点及控制工程。例如第二章第八节引进实际工程的建模例子。以便深化建模模块教学。这一实例对读者的知识面提出了挑战，应用效果如何？还有待检验。但从书中内容可以看出。罗伯特教授的不懈努力是显而易见的。书中的习题和例题也介绍了许多，最新的技术涉及机电一体化系统混合动力汽车风力发电智能机器人等。这些鲜活而又丰富的内容。相信医者在翻译时经历着无数的苦痛中也在享受一顿科普的盛宴。而我们读者在学习中也会丰富我们的知识。
作者为使用板书的学生和教师们设计了一个配套网站。这网站的内容包括练习书中用到所有的m脚本程序拉普拉斯变换表z变换表以及关于矩阵代数复数符号计量单位和变换，因子等方面的材料本书正文涉及到网站中的材料是都在页边用一个图标来加以提示。而且该网站还会在不定期内进行更新。不断补充其内容。
全书围绕控制系统食欲和频域理论的基本概念来展开和组织材料。本书的每一章节都强调系统设计流程与该章主题和知识点之间的对应关系。通过实例来展示控制系统设计流程中不同方面的内容。书中设计了共13个实例来逐次说明控制系统的设计流程包括。第一节胰岛素注射控制系统，第二节液流系统建模，第三节空间站定向系统建模。第四节麻醉时的血压控制。第五节飞机姿态控制。第六节机器人自主驾驶摩托车。第七节汽车速度控制。第八节六足步行机器人控制。第九节热钢锭搬运运机器人控制。第十节铣床控制系统。第11节柴电动力机车控制。第十二届数字音响磁带驱动器第13节飞机电传操纵。
书中每一篇都有新修订的提要。介绍本章将要讨论的主要问题。每章末尾都附有小结集中归纳了，每章的主要概念和术语这些内容有利于强化各章，所介绍的重要概念也便于今后使用时参考。书中通过线条色深浅，去区别内容的重要。整本书的内容编排如下。第一章控制系统导论，第二章系统数学模型第三章状态空间模型第四章反馈控制系统的特性，第五章反馈控制系统的性能。第六章线性反馈系统的稳定性，第七章根轨迹法第八章频率响应法第九章频域稳定性第十章反馈控制系统设计第11章状态变量反馈系统设计第12章鲁棒控制系统第13章数字控制系统。
第一章控制系统导论中。对控制系统的描述。同《控制论》一书相同。控制系统是由相互关联的元件按一定的结构构成的它能够提供预期的系统响应。书本第二页也画出了受控元件受控对象和搜控过程的系统框图。开环控制系统在没有反馈的情况下，利用执行机构直接控制社会对象。而闭环控制系统对输出进行测量将此测量信号反馈并与预期的输入进行比较。这种系统中采用了负反馈的原理。反馈的概念已经成为控制系统分析与设计的基础。更复杂一点组合起来就要求考虑多个数控变量之间的关系，因此行程多变量控制系统与书本第三页的多变量控制系统的框图所画。那什么是控制系统关心的呢？控制系统关心的是分析与设计面
向目标的系统。这种面向目标的策略产生了不同层次的面向目标的控制系统。现代控制理论格外关注具有自组织自学习自适应鲁棒性和最优性的特征的系统。一般来说，反馈控制是现代工业和社会生活的基本要素。反馈控制系统已经在工业上获得了广泛的应用。你们日常生活中的汽车就大量运用了，对机器的控制汽车上采用了悬挂减震控制系统。驾驶操控控制系统可引起控制系统。许多新型汽车还装配了四轮驱动导向控制系统和防滑控制系统。不大的车子，蕴含的控制系统复杂而多样，且精密。
在控制工程的许多方面理论发展超前于实际应用是顺理成章的。然而有趣的是在美国规模最大的工业电力工业中理论和应用的差距，却并不显著电力工业关心的基本问题是能量的储存控制和传输电力工业越来越多的采用计算机控制提高了能源利用效率并且发电站也越来越重视，实施废物排放控制。大型新的化发电站需要控制系统妥善处理，生产过程中各个变量之间的关系，以便提高发电量。这通常需要协同控制就拿90余个操作变量。在环境问题越来越恶劣的现代。飞速增长的能源消耗和能源枯竭的威胁，让我们必须做出新的努力，对能源进行有效的自动化管理。控制工程对此做出的贡献不可小视。供应部门采用计算机进行能源控制统筹安排生产使耗能负荷平稳均匀，以便节约材料消耗。
工程设计师工程师的中心工作，他是一个复杂的过程。分析和创新在其中占据着重要的地位。书中对设计的定义如下设计就是达到特定的目的构思或创建系统的结构组成和技术细节的过程。设计活动规划着一个特定产品或特定系列的诞生。设计是一项创新活动。工程师创造性的运他所拥有的知识和材料确定系统的结构功能和物理构成。其主要步骤是。一明确用户需求。二论证设计要求。三。开发设计多种满足设计要求的解决方案，并加以评估。是选定解决方案，并加以详细技术设计和技术实现。其设计的复杂性源于设计过程中选择的多样性。在实际过程中有众多的设计方法设计工具设计思路及相关知识，可供选择难以取舍。设计复杂性还体现在拟定产品的技术设计规范设计要求时需要同时考虑的，因素太多太多，在一项具体设计工作中不仅要确定这些，因素的相对重要性，以竖直。或书面形式明确既定他们内涵，这无疑，更加增大了，设计的复杂性。实际来说控制系统可以用来一提高生产率二改善装置或系统的性能。而我自动化专业则通过自动操作或对生产过程装置或系统的控制等途径提高生产率和产品质量。通过对生产过程和机器设备的自动控制，可以生产可靠和高精度的产品。随着消费类产品对柔性和适应性的需要越来越高，对柔性自动化系统和柔性机器人的需求也在日益增长。所以说自动控制的理论和应用实践是一个内容丰富，令人兴趣盎然而又非常实用的工程领域。我认为在设计过程反复迭代不断完善的过程中。我们必须也可以有效地减小设计差一同时在复杂性性能和费用等指标之中达成必要的折中。因此来得到问题的最优解。满足设计的需求。这大概是现代设计师们，着手解决的主要问题。
到了第二章，系统数学模型。在我看来建立数学模型一直是所有所有问题中的重要环节。物理系统的数学建模。更是控制系统设计和分析过程中的关键环节。这尤其考验人们的数学能力。还记得初中物理老师给我说过一句话。物理学到头就是学数学了。对此，我现在深有体会。这章介绍了物理系统的线性近似。他的其次性准则及线性系统满足叠加性和齐次性。因此，在特定的问题和场合中。小信号，假设常常是合理的，因此线性近似处理，具有相当高的精度。物理系统的线性化近似为拉普拉斯变换创造了应用空间。拉布拉斯变换能够用相对简单的代数方程来取代复杂的文分方程，从而简化了微分方程的求解过程。利用拉普拉斯变换求解动态系统时域响应的主要步骤为一建立微分方程，二求微分方程的拉普拉斯变换。三对感兴趣的变量，求解代数方程得到他的拉普拉斯变换。是求解感兴趣，变量的拉普拉斯逆变换。线性系统的传递函数定义为当两个变量的初值都假定为零时输出变量的拉普拉斯变换
与输入变量的拉普拉斯变换之比。本章节中绝大部分都是对数学模型和数学计算微分方程矩阵相乘传递函数的相关内容。在传递函数的基础上，本章研究了系统的方框图模型可以用方框之间的关系来表示系统内部各元件之间的关系。此外本章还研究了另外一种基于传递函数的系统模型及信号流图模型并研究了梅森信号流图，这一公式。可以看出在研究复杂，反馈系统和变量之间的关系时，梅森公式是非常有效的，他不需要对流图进行各种化简或变换就能够求得各变量之间的关系式，这是信号流图方法的一个突出优点。
状态空间模型。识别控制系统是指一个或多个系统参数会随时间变化的系统。所谓食欲是指数学模型，以时间尺度t为基本变量来描述系统及其响应。所谓系统状态是指表示系统的一种变量，只要知道这组变量的当前取值情况，知道了，输入信号和描述系统动态特征的方程就能够完全确定系统未来的状态和输出响应。在给定当前状态，输入激励和系统动态方程的条件下状态变量描述了系统的未来响应。食欲方法采用状态空间模型来描述系统。
下面介绍第一章就提出过的反馈控制系统。在说明反馈控制系统之前还要介绍偏差信号的概念。控制系统是由控制原器件构成的，能够产生预期响应的系统由于系统的预期输出响应是已知的，因此在获得实际输出之后就可以得到预期输出和实际输出之间的偏差与这种偏差成比例的信号就是偏差，信号。将该信号以闭环方式用来控制受控对象就构成了所谓的闭环控制系统。对于控制系统而言，通过引入反馈来提升系统性能是非常必要的。从波罗音乐行讲反馈是这些系统的固有特性。人的心理控制系统就是一个反馈系统。不过开环系统不带有反馈，输入信号能直接产生输出响应。闭环系统就能够将观测得到的输出信号与预期的输出信号进行比较，产生偏差信号，并通过控制器利用改信号来调节执行机构。
那么反馈，为什么能够改善系统性能呢？书中通过引入跟踪误差信号即偏差信号的概念来解释说明这一点。跟踪误差信号为参考输入减去输出信号得到E(s)。在经过闭环系统的输出y。和开环传递函数L。灵敏度函数s。补灵敏度函数c。最终得到跟踪误差信号E的最终表达式。E=SR-SGR。控制系统对受控对象参数变化的灵敏度是非常重要的系统特征之一。而闭环反馈控制系统有个基本优点就是能够降低系统的灵敏度。系统灵敏度是指当变化量为微小增量时系统传递函数的变化率与受控，对象传递函数的变化率之比。显然开环系统对受控对象，这的变化的灵敏度为一。而闭环系统的灵敏度，则可由书179页单位碧环反馈系统传递函数得到。
毫无疑问。事物总有两面性。在了解在控制系统中引入反馈环节诸多优点后。你要清楚明显的代价。那么就是。增加了元器件的数量，提高了系统的复杂程度。在设计实现反馈环节时必须在系统中增加1些反馈器件，其中最为关键的是测量器械，如传感器。而且在控制系统中传感器往往是最昂贵的器件，此外传感器自身特性，决定了必然会产生测量噪音，从而影响系统的精度。引入反馈的第二个代价是增益的损失。但实际上闭环系统对参数变化和干扰的灵敏度也缩减到了开环系统的1/（1+Gc(s)G(s)）所以。我们宁愿损失一定的开环增益来换取对系统响应的调控能力。
确保闭环控制系统稳定工作是控制系统设计的核心环节，当输入有界时，稳定的系统，所产生的输出响应也应该是有界的，这称为有借输入-有界输出稳定性。反馈控制系统的稳定性与传递函数的特征根或者状态空间模型中系统矩阵的特征值在s平面上的位置密切相关。劳斯赫尔维兹判据，这是一种非常实用的系统稳定性分析方法。利用该方法判断系统是否稳定时无需具体求出系统特征值就能够直接得到分布在s右半面内的特征根的个数。利用劳斯赫
尔维兹判据可以为系统参数选择合适的取值，以确保闭环系统的稳定。
纵观所有控制系统，控制工程和设计。稳定性都是极其重要的，系统特性。因为在实际应用中不稳定的系统，它的使用价值不大。一个闭环反馈系统或者是稳定或者是不稳定的，这里所说的稳定是指绝对稳定性而具有绝对稳定性的系统称为稳定系统。对于稳定系统，我们还可以进一步引入相对稳定性的概念，以便衡量其稳定程度。文件系统是指在邮件输入作用，下输出响应也是有界的动态系统。反馈系统稳定的充分必要条件是系统传递函数的所有极点均有负的实部。如果系统传递函数的所有极点，并不都是位于s平面的左半部分系统将是不稳定的。如果特征方程在虚轴上，只有简单的共轭根。而其他根均位于s左半平面，那么，对一般的有界输入激励系统的稳态输出，保持持续振荡而当输入为正弦波，且正弦波的频率等于，须根的扶植，时，系统的，叔叔还会变成无界振荡，由于，只对特定的有界输入产生，无界输出，这样的系统称为，临界稳定系统。劳斯赫尔维兹判据指出特征方程q(S) =0的正实部根的个数等于劳斯判定表第一列元素的正负符号的变化次数。
既然闭环特征根在s平面上的位置分布，对反馈系统性能有着非常重要的影响。那么该如何分析设计反馈控制系统呢？本书第七章介绍了根轨迹法。根轨迹是当系统的某参数发生变化时闭环特征方程的根在s平面上的变化轨迹。书中介绍了如何手工绘制根轨迹草图又如何用计算机绘制跟轨迹以及根轨迹在设计中的作用。绘制根轨迹，一共有七个步骤。第一步绘制根轨迹的准备工作。失踪第342页，有详细的推导过程再次不做赘述。直接引用的结论是当k从零到无穷大增加时特征方程一加kp等于零的根轨迹，其属于p的极点中止与于p的零点。第二步。确定十轴上的根轨迹段摄入上的根轨迹段总是位于奇数额开环零点和极点的左侧。第三铺。跟国际严建莘县趋向于无穷远处的开环零点渐进线与十轴的交点为&a，与十轴有公共的焦点及鉴定中心qa。第四步，如果根轨迹通过虚轴则用劳斯赫尔维兹判据确定根本既与虚轴的交点第五步确定是轴上的分离点，如果有的话。根据相角条件在分离点处各条根轨迹分支的切线均分360度。第六步应用相角条件。确定根伟绩离开开环极点的出射角和进入开环零点的入射角。根轨迹离开开环极点的出射角等于相角的主值。该相角差。等于个开环零点到该几点的向量的相角之和减去其他开环几点到？该几点的向量的相角之和。主值用±（2k+1）180调整得到。最后一步，第七步是完成整个根轨迹草图的绘制主要是补足前面六个步骤中没有涉及的根轨迹部分。如果需要绘制精准的给滚继则建议，利用计算机辅助软件。见书7.8节。
接着是工业过程控制中广泛采用的一种控制器也就是所谓的三项控制器及PID控制器。该控制器传递函数的三个组成部分分别是一个比例象一个积分项一个微分项。当kd等于零就得到了比例积分控制器pi。当ki等于零则得到了比例微分控制器pd。prd控制器在工业生产过程中得到了广泛的应用，这方面是由于pid控制器能在各种不同的工作条件下表持较好的工作性能，那方面也是由于它们的功能简于使用为了实现这样的控制器必须针对三个不同的控制对象，确定三个参数。比例环节增益kp积分环节增益kr和微分环节增益kd。在频率响应法一章中给出了大量的反馈系统框图以及图像。介绍了，如何绘制伯德图讨论了频域性能，指标与时域性指标的联系，究极例说明了控制系统的频率设计方法。谈到稳定性就要来说一下纳奎斯特稳定判据。走在1932年，纳奎斯特就提出了频域内的稳定判据。时至今日，那奎斯特稳定判据仍然是研究线性控制系统相对稳定性的基本方法，他的理论基础是复变函数，理论中的柯西定理，柯西定理给出了关于s复面上围线映射的结论。幸好。不需要严格的理论推导，也能理解柯西定理基本内涵。柯西定理通常也称为相角定理。奈奎斯特稳定判据可以表述为。当l在s右半平面内没有极点时，闭环反馈控制系统稳定的充要条件是。
l平面上的映射像围线不包围（-1，0）点。如果l在s右半平面上有积淀。则奈奎斯特稳定判据又可以一般的表示为。闭环反馈控制系统稳定的充要条件是l在s平面上的映射像围线沿逆时针方向包围（-1,0）点的周数,等于l在s右半平面内极点的个数。
相对稳定性与耐斯特判据。在s平面上用每个或每对闭环特征根的相对调节时间来衡量系统的相对稳定性。系统调节时间越短，相对稳定性就越好。系统相对稳定性的描述，需要一种度量，指标，这个相对稳定性指标成为系统的增益裕度。它的定义为:当|L(jw)|的相角为-180度时的L(jw)幅值的倒数。迄今为止在讨论控制系统的奈奎斯特稳定判据时，我们遇到的频率特定函数都是Jw的有理分式。事实上，我们还会遇到很多，含有时延环节的控制系统，时延是指系统中某点所发生的事件与他在另一点所产生的效应之间的时间间隔，时延环节将会影响反馈系统稳定，幸运的是，可以用奈奎斯特稳定判据来确定实验还你，对反馈系统稳定的影响。简单来说，也就是利用奈奎斯特稳定判据可以在频域内判定反馈控制系统的稳定性在此基础上内科斯特判据还引入两种相对定性质不要即增益裕度和相角裕度。在进一步研究了频率响应与瞬时向频率响应极坐标图上的等m圆和等n圆可以直接得到系统的闭环频率响应。利用传递函数的奈奎斯特图伯恩图尼科尔斯图根轨迹图相对稳定性指标等信息及相应说明。确定开环传递函数之后，另表中的信息设计师们就可以确定或预测系统的性能决定是否采纳或更改控制器Gc(s)的设计。第九章后面附了典型传递函数的图谱并带有相关说明。让人明白稳定与否及其优缺点。第十章反馈控制系统设计。下午们讲述了反馈控制系统，还可以用来矫正网络的设计问题。第十章首先介绍了常用的超前校正网络和滞后校正网络，最后介绍如何用根轨迹法和伯德图法来设计所需要的校正网络，并结合几个例子说明这两个校正网络的应用经过矫正设计的系统可获得更好的预期性能。为了提高控制系统的稳态跟踪精度，本章还重新讨论了比例积分pi控制器。闭环控制系统的设计应该包括重新规划与调整系统结构，配置合适的校正装置和选取适当的系统参数等多项工作。而所谓的校正装置就是指为了弥补控制系统性能的不足而引入的附加元件或电路。在闭环系统内，可以按照不同的形式来配置校正装置，并且通常将校正装置的传递函数记为G 本章还提出了最小节拍响应的概念。在第11届设计具有最小街拍想要的系统中指出，最小结拜响应就是指以最小的超调量快速到达稳态响应的允许波动范围，并能够持续保持在该波动范围之内的时间响应。最小节拍响应定义为具有如下特征的响应。一稳态误差为零二具有快速的响应及具有最小的上升时间和调节时间。三。超调量。小于等于2%大于等于0.1%。是欠条量小于2%。毫无疑问，只要条件允许，我们现在总是希望用计算机来设计校正网络。在之前介绍过校正网络设计方法中都有试错和重复设计的特性，而开发算法并借助计算机程序进行辅助设计则是另外一种重要的设计方法。在第11章状态变量反馈系统设计的第七节有一个引人注目的标题及最优控制系统。毫无疑问，最优解一直是我们和共同师所想要找到的最终结果。设计最优控制系统本来就是控制工程师的重要职责，他的目的在于选用合适可用的物理元件来设计控制系统，使之实现预期的操作性能，通常用时域指标来表征系统的预期性能，例如阶跃响应的最大调量和上升时间等，而系统的稳态和渗碳性能指标通常是食欲指标。表中控制系统的性能还可以用综合性能指标来表征，因此，turn on把系统的设计目标确定为十系统的综合性能指标最小化，例如误差平方和积分指标的最小化的。经过校正并使性能指标达到了最小化的系统，就称为最优控制系统。这样做的目的就是使系统的误差最小，用来达到理想的状态。里卡蒂方程适合于利用计算机编程的方式求得其数值解，由此得到的最优控制器通常称为新型二次调节器。讲了这么多，其实都是在假设已经知道了受控对象和控制器的模型，知道他们的各种定长参数。但是在实际情况下总会有各种不确定因素，也很难有模型精确地描述物理系统及其外部运行的环境，他们都可能发生不可预测的变化，也可能会明显地受到扰动的影响。因此当存在显著的不稳定因素，使控制系统设计就必须研究如何设计出一个鲁棒系统。
所以第12章着重介绍鲁棒控制系统先进提出的控制系统设计方法都考虑了系统存在的不确定性的情况，将系统鲁棒性包括稳定度鲁棒性和性能鲁棒性作为关注的重点。实际情况中存在的不确定因素有参数的变化。为建模动力学。为建模时延。平衡点的变化。传感器噪声。不可预测的干扰输入。传感器的噪声在之前讲过，也就是闭环中反馈系统增加元件时就会有传感器的噪声，也是其中的一个缺点。鲁棒系统设计的目标就是在模型不太准确或存在其他变化因素条件下时，系统仍然能够保持预期的性能，模型的变化或模型的不精确会造成系统性的变化，如果这些改变是可以接受的，那么这样的系统就称为鲁棒系统。看了鲁棒系统的定义，自然而然的就会想到灵敏度的问题。鲁棒性越强，它灵敏度就越小。受到外界扰动的变化也就越小。鲁棒系统可以与其他各个控制系统相结合起来。形成鲁棒内模控制系统。鲁棒PID控制器。或者鲁棒控制系统。以及其他各种系统。我想鲁棒性的系统是毫无疑问非常重要的，应在实际情况兴总是会出现各种不可控因素，永远不会出现我们所设计的理想状态。
三十多年来，计算机的价格急剧下降，可靠性却显著提高，人们越来越多地采用数字计算机作为闭环控制系统的校正装置或控制器。在一个采样周期t之内，计算机可以完成大量的计算。并提供输出信号来驱动系统的执行机构。计算机控制系统已广泛应用于化工过程控制，飞行控制，机床控制等诸多领域，并将越来越普及。Z变换方法可以用来分析采样控制系统的稳定性和系统响应，用来设计合适的计算机控制系统。
附录AB还分别介绍了MA TLAB基础知识和MathScript入门知识。总而言之，整本书给人的感受是与时俱进，论证清晰。实乃领域内一本煌煌巨著，不难发现作者其用心的良苦。初读此书让我大开眼界，了解专业知识的同时还顺便科普了许多其他知识。译者们翻译的也相当出色，相信他们都秉承了精益求精的原则，字里行间中追求着“信、达、雅”的目标，使得书籍读起来严谨流畅。但是并非是指形式上严格追求绝对的“信”，译者为了使我们的读者方便理解，做了一些处理，并适当的增加了自己的注释。
这本译著在未来我仍然要继续阅读重新阅读，相信随着我其他知识的进步，对此书的理解会更深一分。
现代控制理论试题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
现代控制理论试题 一、名词解释（15分） 1、能控性 2、能观性 3、系统的最小实现 4、渐近稳定性 二、简答题（15分） 1、连续时间线性时不变系统（线性定常连续系统）做线性变换时不改变系 统的那些性质 2、如何判断线性定常系统的能控性如何判断线性定常系统的能观性 3、传递函数矩阵的最小实现A、B、C和D的充要条件是什么 4、对于线性定常系统能够任意配置极点的充要条件是什么 5、线性定常连续系统状态观测器的存在条件是什么 三、计算题（70分） 1、RC 无源网络如图1所示，试列写出其状态方程和输出方程。其中，为系统的输入，选两端的电压为状态变量,两端的电压为状态变量,电压为为系统的输出y。 2、计算下列状态空间描述的传递函数g(s) 图1：RC无源网络 3、求出下列连续时间线性是不变系统的时间离散化状态方程： 其中，采样周期为T=2. 4、求取下列各连续时间线性时不变系统的状态变量解和 5、确定是下列连续时间线性时不变系统联合完全能控和完全能观测得待定参数a的 取值范围： 6、对下列连续时间非线性时不变系统，判断原点平衡状态即是否为大范围渐 近稳定： 7、给定一个单输入单输出连续时间线性时不变系统的传递函数为 试确定一个状态反馈矩阵K，使闭环极点配置为,和。 现代控制理论试题答案 一、概念题 1、何为系统的能控性和能观性 答：（1）对于线性定常连续系统，若存在一分段连续控制向量u(t)，能在有限时间区间[t0,t1]内将系统从初始状态x(t0)转移到任意终端状态x(t1)，那么就称此状态是能控的。 （2）对于线性定常系统，在任意给定的输入u(t)下，能够根据输出量y(t)在有限时间区间[t0,t1]内的测量值，唯一地确定系统在t0时刻的初始状态x(t0 )，就称系统在t0时刻是能观测的。若在任意初始时刻系统都能观测，则称系统是状态完全能观测的，简称能观测的。
2012-2013 学年第一学期期末考试试卷 《现代控制系统》研究生课程 2012.12 姓名 学号 班级 成绩 一、 填空（共20分） 1. 非线性系统可能有多个平衡点，是因为 可能存在多个极点 。（2分） 2. 如果一个系统是稳定的，但不是渐近稳定而是临界稳定的，则该系统的最终状态 可能是 在极限环上震荡 。（2分） 3. 系统的鲁棒性是在外界干扰或模型发生变化时系统性能的保持能力 。 （2分） 4. 系统的可观性定义为 对于任一给定的输入u （t ），存在一有限观测时间，使得 此期间测量到的输出y （t ），能唯一地确定系统的初始状态x （t0），则称此状态是可观测的 。线性系统的可观性判据为 可观测性判别矩阵满秩 。用观测器估计的状态进行状态反馈控制而二者又互不影响是基于 分离 原理（4分） 5. 6. 频率响应的输入信号为 正弦信号 。（2分） 7. 线性定常系统的相对稳定性可用 幅值裕度 和 相位裕度 表示。（2分） 8. 已知一个系统开环传递函数为 1) 4)(s 2)(s (s 50 G(s)+++= ,用MATLAB 语言编 程实现该系统的单位负反馈阶跃响应 a=[50]，b=[1,7,14,1]，sys=tf(a,b) sys1=feedback （sys ，1，-1） （4分）
二、分析和计算题（共80分） 2．1 考虑如下的质量弹簧阻尼系统，每个质量块的质量分别为1m 和2m ，1k 、2k 和3k 为弹簧的弹性系数，1b 、2b 和3b 为速度阻尼系数，列出在外力1e f 和 2e f 的 作用下每个质量块的位移分别为1q 和2q ，利用位移和速度作为状态量、位移1q 和 2q 为输出，写出运动学方程并表达为状态空间的形式。（7分） 题2.1图 2．2 给定性定常系统为： 3 1.75 1.2524 0000 1 00u ---???? ????=+???????????? x x 试设计状态反馈控制器u =-Kx ，希望该系统的闭环极点配置为* 1 4λ=-， * 24λ=-和*35λ=-。（7分） 2．3 如下定常非线性系统 ()2 12122 2211122212 2cos 21sin 3x x x x u x x x x x x y x x u u ?=++??=+++??=++-?? 给出该系统关于 =x 0 的线性化表达式。（7分）
一、填空题(每空1分,共26分) 1.现代教育技术的发展,将使教师从单纯地讲授知识转变为主要_____,学生从单纯地接收知识转变为主要依靠自学. 2.现代教育技术是对学习过程和_____进行设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践. 3.表征教育信息的符号可分为语言符号和_____两大类. 4._____主要利用模型、图像等,它比实物直观和语言直观更为优越. 5.学习资源包括学习过程中所需要的物质条件、_____、_____及学校卫生条件等等. 6.现代教育技术是一门边缘学科,其理论基础是_____、_____及传播理论,而系统科学理论是它的方法论基础. 7.被誉为现代教学论的三大典型代表是苏联赞可夫的"新教学体系",美国布鲁纳的_____教学论和联邦德国瓦根舍因的_____教学论. 8.加涅提出的五类学习结果是理智技能,认知策略,_____,动作技能,态度. 9.在教学方法的运用中,必须遵循的两个原则是综合性和_____. 10.有一只镜头焦距为50mm的照相机,标有如下光圈值2.8、4.5、5.6、8、11、16,如果拍照时选用的光圈值8,则此时相机镜头的进光孔直径为_____mm. 11.盒式录音机主要由_____、音频放大电路、超音频振荡电路、走带机构和喇叭等组成. 12.录像电视教材从表现形式上有讲授型、图解型、_____和表演型等四种. 13.录像机录像过程是通过磁头将电信号转换成磁信息记录在磁带上的_____过程.
14.计算机辅助教学系统中的"教师"是负责_____和_____工作. 15.有时在播放录像带时,电视机图像画面出现白色水平横条干扰并伴有噪声,这时可以尝试调节录像机上_____旋钮来消除此干扰. 16.教学设计以_____为目的,以学习理论、教学理论和信息传播理论作为理论基础,将_____作为研究对象. 17.PC机的硬件系统主要由主机、内存储器、外存储器、_____和_____组成. 18.当代学习理论的三大学派分别是_____、_____和联结—认知学派. 19.课的划分依据一般为:教学对象的特点,教学目标之间的联系,两课之间的间隔时间和_____. 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中,选出一个正确答案,并将正确答案的序号填在题干的括号内.每小题1分,共16分) 1.教育传播中,用来传递和取得教育、教学信息的工具是() A.教育传播模式 B.教育传播媒体 C.教育传播通道 D.教育传播环境 2.现代教育技术的方法论基础是() A.学习理论 B.教学理论 C.传播理论 D.系统科学 3.国外现代教育技术是在()的促进下兴起的. A.系统科学理论研究发展 B.学习与教学理论研究发展 C.教育传播理论研究发展 D.直观教育与媒体技术 4.校风和班风是属于教育传播活动中的() A.教育传播媒体 B.教育传播环境 C.教育传播通道 D.教育传播系统
我国智能交通控制系统的发展 我国城市交通控制系统的现状 从20世纪70年代末以来 我国经济建设快速发展 人民生活水平不断提高 汽车保有量逐年增加 交通问题日益显现。其中 最突出的就是我国人口众多、路网不完善、道路不规范、机动车与非机动车大量存在 而交通基础设施建设还需相当长的一段时间。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新 在中国部分大中城市里 摒弃旧有的控制方式 一些先进的控制技术逐渐得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不小差距 但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前 我国城市交通控制系统已不单单是对交叉口信号灯进行控制 而是集交叉口信号灯控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通 实现区域信号控制和城市高速公路集成控制。 我国交通控制系统的发展思路在我国的交通控制系统的进步行程中 若只依赖被动、微观和静态的传统模式的控制策略显然不能满足城市交通的需求。必须突破传统信号控制的研究方法 控制思想上要由被动控制向主动自适应控制发展 控制技术上要借助于现代科学技术向智能化、集成化发展 控制规模上要由微观、中观控制向宏观、微观结合控制发展 控制模式上要由静态控制向动态诱导控制发展 发展方向上要以我为主 充分结合我国的实际情况 发展适应我国国情的交通控制系统。概而言之 要充分利用系统工程的思想和方法 加强对城市先进交通处理系统的硬件技术和软件技术研发。具体表现为 1、研发城市交通智能控制集成系统 2、基于公交优先的城市交通控制系统 3、基于混合交通流的信号控制系统仿真评价 4、基于信号控制系统的管理信息平台建设 5、在技术上大幅度提高信号机的智能水平，加快其反应功能和对交通状况变化的适应度 有利于局部拥堵交通流的快速疏导。在未来城市交通控制中 根据交通流的疏密程度可以采用不同的控制方法。例如 交通流不大且稳定的路段采用定周期控制的智能交通控制方法 反之在交通流较拥挤且变化较大的道路 大多数情况 则采用交通系统建模、实时检测交通数据 利用现代控制理论和协调理论以及运筹学的优化方法产生随交通流变化而实时变化的动态反馈控制方法。但是 这种动态控制方法采用很多实时参数 其模糊性、随机性和不确定性使得建模工作非常困难。于是 我们可以引进人工智能的方法 目前 模糊逻辑控制作为一种较为成熟的响应车辆信号的控制方法 在理论研究和实际应用中 模糊逻辑算法能够以不同的水平层次运用于交通信号控制。模糊逻辑算法一方面可以方便的集成到传统算法中 并可以取代一些类似于车距、车流密度等交通变量中的复杂和非线性的关系 另一方面模糊逻辑算法也可以不需要获得精确的模型就可以辨识交通流模式并给出最佳交通信号配时。采用模糊控制的智能交通控制系统分为中央控制级和路口控制级两级。路口车辆检测器可实时检测交叉路口各方向车流信息 并且将此信息通过串行通讯方式传输到路口的控制基站 再远程通讯到中央控制机 中央控制机根据各路口的车流量信息实行区域协调模糊控制 当然 路口机也可在脱机情况下自行采用实时模糊控制的方式或多段控制方式进行单路口的交通信号控制。 我国智能交通控制系统的发展模式综合分析国内外先进的城市交通控制系统 结合我国城市道路及交通的实际情况 同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量 我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能 1、多模式化。首先从系统结构上吸收集中式scOO 、分布式SCA等智能交通系统的长处 在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构,使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外充分根据不同地区实时交通情况,对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。 2、智能化。随着信息技术的高度发展 作为道路交通控制系统所承担的工作不仅仅是对交
目录 自动控制原理习题 (2) 第一章控制系统导论 (3) 第二章控制系统的数学模型 (4) 第三章状态空间模型 (6) 第四章反馈控制系统的特性 (8) 第五章反馈控制系统的性能 (9) 第六章反馈控制系统的稳定性 (11) 第七章根轨迹法 (12) 第八章频率响应方法 (21) 第九章频率稳定性 (27) 第十章控制系统设计 (32) 第十一章非线性系统 (35)
自动控制原理习题 章节页码基础习题增强习题 Matlab 习题第一章控制系统导论P20 E1.1、P1.7、P1.11 第二章控制系统的数学 模型P82 E2.4、E2.5、E2.8、E2.26、 P2.7、P2.8 P2.36 MP2.4 第三章状态空间模型P142 E3.3、E3.11、P3.1 P3.14 MP3.5 第四章反馈控制系统的 特性 P180 E4.1、E4.4、P4.8 AP4.8 MP4.2 第五章反馈控制系统的 性能 P235 E5.2、E5.4、P5.4 AP5.4 MP5.5 第六章反馈控制系统的 稳定性 P273 E6.4、E6.6、P6.6 AP6.3 MP6.2 第七章根轨迹法P325 E7.1、E7.6、E7.12、E7.14、 E7.20、P7.1、P7.3、P7.13 AP7.3 MP7.2 第八章频率响应方法P387 E8.1、E8.3、E8.5、P8.1、 P8.6、P8.15、P8.17、P8.24 AP8.4 MP8.5 第九章频率稳定性P453 E9.1、P9.1、P9.2、P9.4 AP9.1 MP9.2 第十章控制系统设计 两道题 见后注意：Bode图必须采用对数坐标纸绘制，根轨迹用直角坐标纸绘制。 第十一章非线性系统 一道题 见后 [说明]: 1、教材：《.现代控制系统》（第八版）[美]Richard C. Dorf 等著，谢红卫等译。高等教育出版社，2001.6。 2、基本题型必须完成，增强题型选作。 3、Matlab题型选作，并以*.m的形式发到邮箱：ligang@https://www.doczj.com/doc/b710600397.html,。
《现代教育技术》课程考试试卷复习 一填空题 1、现代教育技术的技术基础是计算机科学。 2、网络虚拟试验就是在WEB中创建一个可视化的三维环境，其中每一个可视化的三维物体代表一种试验对象。 3、教学设计是运用系统方法分析“教”与“学”过程中的问题，并建立解决问题的方案和策略，实施解决方案，对实施结果进行评价，并对以上步骤进行修正的过程。其根本目的是促进学习者的学习。 4、课件在制作过程中应以教学目标作为导向，合理地选取教学内容和组织策略。 5、课件点播系统其实上就是一个适于教学的视频点播VOD点播系统 6、微格教室一般有一个主控室和若干个微型教室组成。 7、教育技术网络化的主要标志就是Internet 应用的迅速发展 8、教学设计的前端分析是指在教学设计开始的时候，对一些直接影响教学设计的因素和环节进行分析，包括学习需要分析、学习内容分析和学习者分析。 9、网络互动学习平台最早用于远程教育教育领域，主要用来向远程学习者传递学习材料，并设想在网络上建立一种类似于课堂教学中师生交流的环境和空间。 二、单项选择题 1、随着网络和信息技术的发展，我们常常提到信息素养的概念，信息素养不包含下列哪个方面的内容：（） A 知识 B 情感 C 意识D技术 2、CAI教学系统常用的教学媒体是（） A黑板和粉笔B 教材和练习册 C 计算机和课件 D 系统软件 3、我国教育技术学是在的基础上发展起来的。（） A 视觉教育 B 视听教育 C 教育传播 D 电化教育 4、Big6的全称是“Big6信息问题解决模式”（Big6 Model of Information Problem-Solving），属于式的研究学习。（） A人际协作 B 小组协作C问题解决 D 问题分析 5、戴尔“经验之塔”的最顶层是（） A有目的直接经验B设计的经验C语言符号D视觉符号 6、是利用直观的形式来揭示教学内容之间的相互联系的一种分析方法。它是由归类分析发展而来，更强调直观和知识点之间的关联。多用于认知类知识的学习。（）
《人脑与电脑》练习 一、基础过关 （一）认准字音 戴君惕（）络绎不绝（）繁衍（）蠕虫（）媲美（） 估计（）焊接（）殷勤（）土壤（）妥善（） （二）辨形组词 庞（）蠕（）悍（）攘（）绎（） 宠（）懦（）焊（）壤（）泽（） （三）选择题 1.依次填入横线上的词语最恰当的一组是（） ①近义词是留学生学习的难点之一，我们在课堂教学时需要相应的对策。 ②本产品最先进的工艺制成，将会为你的生活带来极大的便利。 ③这座桥已经建了很多年，但是她依然很坚固。 ④败了一阵又如何?全局还没有失尽。 A.采取采用虽然即使 B.采用采取虽然即使 C.采取采用即使虽然 D.采用采取即使虽然 2.依据句子间的逻辑关系，下列句子排序正确的一项是（） ①机械手在宇宙空间、深海、燃烧室、放射性室、核反应堆等对人体危害的区域有着十分广泛的应用。 ②机械手就像一只巨大的手，它的手臂能上下左右地转动和伸缩，腕关节也能弯曲和转动，因此能使手指部分自由定向。 ③最初的机器人其实只是机械手或操作器，它是模拟人手功能的技术装置。 ④这种操作器工作时，它的手指触觉信号和传真电视机的视觉信号传给遥控计算机，此计算机像人脑一样将信息加工后发到地面控制室里，操作员可直接在显示屏上看见操作器的工作情况，并通过控制器和地面计算机控制操作器的下一步行动。 ⑤机械手的进一步发展是遥控操作器，它是带有“人造眼”——传真电视机的操作器与电子计算机联用，并由人进行控制的人机系统。 A.③②①⑤④ B.③①②⑤④
C.③⑤④②① D.③⑤④①② 3.下列各句运用的说明方法已在括号里标明，不正确的一项是（） A.最近我国研制的“银河”巨型计算机，每秒钟能进行10亿次运算，利用它可以解决那些要花费成千上万人的一生才能精确计算的极为复杂的问题。（举例子、列数字） B.目前，最好的电子计算机——巨型机比人脑要重上万倍，消耗的电能也要多上万倍，但它的“记忆”和“思考”能力却远不及人脑，可靠性也比人脑差得多。（做比较） C.尔后，一家公司造出了含1048000个信息单位的微型集成电路片，最近又有4兆个信息单位的储存芯片问世。（列数字） D.在德国法兰克福机场，一个名叫“全天候清洁工”的机器人为汉莎航空公司擦洗远航归来的飞机，它可以在两个小时之内把一架波音747大型客机擦洗得一干二净，这项工作原先由16个清洁工干上10个小时才能完成。（举例子、做比较、列数字、打比方） 二、课内精读 （一）阅读下文，完成4-7题。 电子计算机真是人类的伟大发明。在运算速度方面，它有着人所无法相比的优越性。最近我国制成的“银河”巨型计算机，每秒钟能进行10亿次运算，利用它可以解决那些要花费成千上万人的一生才能精确计算的极为复杂的问题。同时，也只有利用计算机才能控制各种快速运动的复杂系统。但是，在以计算机为核心的现代控制系统里，人仍然是最重要的环节，这是因为人体拥有一台世界上最完善的“天然计算机”——大脑。 人脑，大约只有1500克重，体积只有1500毫升左右，所需能量不到2.5瓦，但却有140亿到150亿个细胞，这个数目是全世界人口总数的3倍。目前，最好的电子计算机——巨型机比人脑要重上万倍，消耗的电能也要多上万倍，但它的“记忆”和“思考”能力却远不及人脑，可靠性也比人脑差得多。 人脑有很强的记忆力，并且善于思考。人类在解决问题时，能够联想和回忆，能够一边思索旧问题，一边解答新问题；遇到出乎意料的情况时，人能够随机应变，妥善处理，电子计算机就缺乏这种创造性思维。至于人脑能利用视、听、味、触等感觉器官的信息，综合地感知外界的复杂情况，做出相应的处理，更是电子计算机所望尘莫及的。 4.上述文字主要运用了哪几种说明方法，请举例说明。 5.谈谈你对“在以计算机为核心的现代控制系统里，人仍然是最重要的环节”这句话的理解。 6.请从以上文字中归纳人脑与电脑的区别。
现代控制理论基础考试题 西北工业大学考试题（A卷） （考试时间120分钟） 学院：专业：姓名：学号： ) 一．填空题（共27分，每空分） 1.现代控制理论基础的系统分析包括___________和___________。 2._______是系统松弛时，输出量、输入量的拉普拉斯变换之比。 3.线性定常系统齐次状态方程是指系统___________时的状态方程。 4.推导离散化系统方程时在被控对象上串接一个开关，该开关以T为周期进 行开和关。这个开关称为_______。 5.离散系统的能______和能______是有条件的等价。 6.在所有可能的实现中，维数最小的实现称为最小实现，也称为__________。 7.构造一个与系统状态x有关的标量函数V(x, t)来表征系统的广义能量， V(x, t)称为___________。8." 9.单输入-单输出线性定常系统，其BIBO稳定的充要条件是传递函数的所有 极点具有______。 10.控制系统的综合目的在于通过系统的综合保证系统稳定，有满意的 _________、_________和较强的_________。 11.所谓系统镇定问题就是一个李亚普诺夫意义下非渐近稳定的系统通过引入_______，以实现系统在李亚普诺夫意义下渐近稳定的问题。 12.实际的物理系统中，控制向量总是受到限制的，只能在r维控制空间中某一个控制域内取值，这个控制域称为_______。 13._________和_________是两个相并行的求解最优控制问题的重要方法。二．判断题（共20分，每空2分） 1.一个系统，状态变量的数目和选取都是惟一的。（×） 2.传递函数矩阵的描述与状态变量选择无关。（√） 3.状态方程是矩阵代数方程，输出方程是矩阵微分方程。（×） 4.对于任意的初始状态) ( t x和输入向量)(t u，系统状态方程的解存在并且惟一。（√） 5.（ 6.传递函数矩阵也能描述系统方程中能控不能观测部分的特性。（×） 7.BIBO 稳定的系统是平衡状态渐近稳定。（×）
新编现代教育技术简答题大全考试必过 一、简答题（简要回答下列问题，共7题，50分） 1、现代教育技术所要解决的主要问题是什么？ 现代教育技术要解决的主要问题是：如何运用现代教育思想、理论和现代信息技术（2分），对教学的过程、教与学的资源进行综合实施（2分），以达到教学的优化，最终提高教学质量和教学效率（2分）。 2、现代教育技术的基本作用是什么？ 现代教育技术的基本作用为：1）有利于提高教学质量，因为它生动、形象、感染力强，易于激发学生的学习兴趣和能动性；它能突破时间和空间、微观和宏观的限制，促进学生知识和能力的发展（3分）。2）有利于提高教学效率，它能使学生充分利用视觉、听觉获取知识，能使学生综合利用多种感官进行学习从而获得较好的学习效果（3分）。 3、多媒体CAI有哪些主要特点？ 多媒体CAI的特点：1）教学信息呈现的多媒体化；2）教学过程的交互性；3）教学信息组织的超文本方式；4）教学信息的大容量存储；5）教学信息处理的智能化。（6分） 4、媒体的发展经历了哪几个阶段，现代教学媒体具有那些基本功能？（6分） 媒体发展的三个阶段：语言发展阶段、印刷媒体阶段和电子媒体阶段（3分）。 现代教学媒体的功能有：1）呈现功能；2）传送功能；3）重现功能；4）可控功能；5）参与功能段（3分）。 5、请叙述教学设计的基本环节。（分） 教学设计一般包括以下基本环节：1）前期分析，包含对学习需要、学习内容和学生情况的分析（2分）；2）确定教学目标（1分）；3）组织教学资源，形成经常方案（2分）；4）实施学习评价（1分）。 6、编写学习目标的基本方法有哪两种，其适用领域和具体涵义时什么？（10分） 1）ABCD法（1分），A指教学对象(Audience)、B指教学行为(Behavior)、C指教学条件(Condition)、D指标准(Degree)（2分），它非常适用于编写认知领域和动作技能领域的学习目标（2分）。 2）内外结合法（1分），它是指用内部心理过程与外显行为相结合来阐明学习目标的方法（2分），适合于编写情感领域的学习目标（2分）。 7、教学过程的不同阶段学习评价的目的、方法和作用有什么不同？（10分） 教学过程不同阶段的学习评价有诊断性评价、形成性评价和总结性评价三类：（1分） 1）1）诊断性评价：实施时间在教学之前，评价目的是摸清学生的准备情况以便安排教学，评价方法有观察法、调查法、作业分析法、测验等，评价的作用是查明学生准备情况和不利因素（3分）； 2）2）形成性评价：实施时间在教学之中，评价目的是了解学习进程调整教学方案，评价方法有经常性测验、日常观察等，评价的作用是确定学习效果（3分）； 3）3）总结性评价：实施时间在教学之后中，评价目的是检查学习结果评定学习成绩，评价方法有考试、考察等，评价的作用是评定血液成绩（3分）。 2教学设计操作程序 P84 （1）学习者分析： A学习者一般特征的分析（学习有关学科产生的生理、心理和社会的特点） B学习者学习风格的分析与测量 C学习者初始能力的确定（初始技能分析包括对预备技能、目标技能、学习者学习态度的分析；试题测定包括前测（预 测)和后测）（2）学习需要分析： A学习需要（差距)=期望达到的学习状况-目前学习状况 B学习需要分析在教学设计中的举足轻重的地位 C确定学习需要的方法-----内部需要参照分析法、外部需要参照分析法 D分析问题的原因，确定问题的性质 E解决问题的可行性分析---分析资源和约束条件；设计课题的认证；阐明总的教学目标 （3）学习内容分析： 内容的详细说明，教学分析，任务分析； 分析学习内容的基本方法：归纳分析法、图解分析法、信息加工分析 （4）学习目标阐明：目标的额详细说明，陈述目标，确立目标，编写行为目标；
西北工业大学考试试题（卷）2008 －2009 学年第2 学期
2009年《现代控制理论》试卷A 评分标准及答案 第一题（10分，每个小题答对1分，答错0分） （1）对 （2）错 （3）对 （4）错 （5）对 （6）对 （7）对 （8）对 （9）对 （10）错 第二题（15分） （1）)(t Φ（7分）：公式正确3分，计算过程及结果正确4分 ? ? ? ???+-+---=-=Φ?? ?? ??????+- +-+- +-+- ++-+=??????-+++=-??? ???+-=------------t t t t t t t t e e e e e e e e A sI L t s s s s s s s s s s s s A sI s s A sI 22221 11 2222}){()(22112 21221112112 213)2)(1(1 )(321 （2） 状态方程有两种解法（8分）：公式正确4分，计算过程及结果正确4分 ??????-+-+-=????? ???????+-+++-+++-++??????+--=??????????? ???????++-++++-=-+-=??????---+-=????? ?+--+??? ???+--=??????-Φ+Φ=------------------------------??t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t e e te e e te s s s s s s L e e e e t x t x s s s s s L x A sI L t x s BU A sI x A sI s X e e t e e t d e e e e e e e e e t x t x d t Bu x t t x 222 21 22212 21111122)(02222210 2344}2414)1(42212)1(4 {2)()(} )2()1(4) 2()1()3(2{)}0(){()() ()()0()()(2)34()14(22222)()()()()0()()(或者 ττ τττττττ 第三题（15分，答案不唯一，这里仅给出可控标准型的结果） （1） 系统动态方程（3分） []x y u x x 0010 1003201 00010=???? ??????+??????????--=&
《现代交通控制系统》课程复习重点 本门课程的复习重点如下： 一、虚拟闭塞、移动闭塞的概念；移动闭塞技术年的优势。 答：1、虚拟闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，它不设轨道占用检查设备，采取无线定位方式来实现列车定位和占用轨道的检查功能，闭塞分区是以计算机技术虚拟设定的。 2、列车间的最小运行间隔距离由列车在线路上的实际运行位置和运行状态确定，闭塞区间随着列车的行驶，不断地移动和调整，故称为移动闭塞。 3、移动闭塞具有如下优势： （1）可实现双向、连续通信，且信息量大 （2）进一步缩短行车间隔，提高载客量 （3）工作稳定性不受环境影响 （4）建设和维护费用低 （5）节能 （6）可靠性高 二、自动导向交通系统定义。 答：自动导向交通系统是一种狭义的新交通系统。通常把由电气牵引，具有特殊导向，计算机控制，自动驾驶的胶轮车辆单车或数量编组，运行在专用轨道梁上的中运量运输系统，称为新交通系统。 三、城市轨道交通运行控制系统的定义及作用。 答：城市轨道交通运行控制系统是指用于控制、监督、执行和保障城市轨道交通列车运行安全，以轨道交通信号控制技术和通信技术为基础发展起来的集列车运行控制、行车指挥、设备监测和信息管理为一体的综合控制系统。 作用；城市轨道交通运行控制系统除了保证行车安全、提高运行效率、缩短行车间隔外，还起到促进管理现代化、提高综合运力和服务质量的作用。
四、城市轨道交通信号系统组成及作用；叙述现代城市轨道交通信号系统的发展趋势。 答：组成及作用：城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制ATC ( Automatic Train Con - trol ）系统和联锁IS （Interlocking System ）设备两大部分组成。用于列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备维护等，是一个高效的综合自动化系统。 发展趋势：通信信号一体化是现代城市轨道交通信号系统的重要发展趋势，信号技术发展所依托的新技术如网络技术与通信技术的技术标准是一致的，属于技术发展前沿科学，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。随着当代城市轨道交通的发展，通信信号系统发生了重大变化，车站、区间、列车控制以及行车调度指挥自动化的一体化，通信信号系统的相互融合，冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了通信信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。通信技术与控制技术的结合重新规划了城市轨道交通信号系统的结构与组成，为列车运行控制的未来发展开辟了新的空间。目前，基于通信的列车运行控制（CBTC ）系统代表着未来城市轨道交通运行控制的发展趋势。 五、请对北京地铁10 号线进行简要描述。 答：北京地铁10 号线是一条由西北至东南的轨道交通半环线，线路全长犯．945 km ，其中地下线32 . 095 km ，路堑及地面线0 . 85 km 。全线共设车站28 座，其中地面站 1 座，地下站27 座。地铁10 号线一期包含奥运支线工程，全部是地下工程。奥运支线全长 5 . 91 km ，共设 4 座车站，南起熊猫环岛，北至奥体森林公园。 六、常用的测速方法，叙述.多普勒雷达测速的原理。 答：常用的测速方法有以下三种：测速发电机、．脉冲速度传感器、多普勒雷达 多普勒雷达测速是利用多普勒效应测量列车的运行速度。在车头位置安装多普
现代控制系统（十一版） 第一章控制系统导论 1、实现高效的设计过程的主要途径是参数分析和优化。 参数分析的基础是：（1）辨识关键参数；（2）构建整个系统；（3）评估系统满足需求的程度。这三步是一个循环迭代的过程。一旦确定了关键参数，构建了整个系统，设计师就可以在此基础上优化参数。设计师总是尽力辨识确认有限的关键参数，并加以调整。 2、控制系统设计流程（重要） ①确定控制目标和受控变量，并初步定义（确定）系统性能指标设计要求和初步配置结构； ②系统定义和建模； ③控制系统设计，全系统集成的仿真和分析。（控制精度要求决定了测量受控变量的传感器选型）； ④设计规范/设计要求规定了闭环系统应该达到的性能，通常包括：（1）抗干扰能力；（2）对指令的响应能力；（3）产生使用执行机构驱动信号的能力；（4）灵敏度；（5）鲁棒性等方面的要求。 ⑤首要任务：设计出能够达到预期控制性能的系统机构配置（传感器、受控对象、执行机构和控制器）。其中执行机构的选择与受控对象和变量有关，控制器通常包含一个求和放大器（框图中的比较器），用于将预期响应与实际响应进行比较，然后将偏差信号送入
另一个放大器。 ⑥调节系统参数，以便获得所期望的系统性能。 ⑦设计完成之后，由于控制器通常以硬件的形态实现，还会出现各硬件之相互干扰的现象。进行系统集成时，控制系统设计必须考虑的诸多问题，充满了各种挑战。 3、分析研究动态系统的步骤为： ①定义系统及其元件； ②确定必要的假设条件并推导出数学模型； ③列写描述该模型的微分方程； ④求解方程（组），得到所求输出变量的解； ⑤检查假设条件和多得到的解； ⑥有必要，重新分析和设计系统。 4、中英文术语和概念 Automation 自动化 Closed-loop feedback control system 闭环反馈控制系统Complexity of design 设计的复杂性 Control system 控制系统 Design 设计 Design gap 设计差异 Engineering design 工程设计 Feedback signal 反馈信号
现代控制理论试题 一、名词解释（15分） 1、能控性 2、能观性 3、系统的最小实现 4、渐近稳定性 二、简答题（15分） 1、连续时间线性时不变系统（线性定常连续系统）做线性变换时不改变系统的那些性 质？ 2、如何判断线性定常系统的能控性？如何判断线性定常系统的能观性？ 3、传递函数矩阵错误！未找到引用源。的最小实现A、B、C和D的充要条件是什么？ 4、对于线性定常系统能够任意配置极点的充要条件是什么？ 5、线性定常连续系统状态观测器的存在条件是什么？ 三、计算题（70分） 1、RC无源网络如图1所示，试列写出其状态方程和输出方程。其中，错误！未找到引用源。为系统的输入，选错误！未找到引用源。两端的电压为状态变量错误！未找到引用源。,错误！未找到引用源。两端的电压为状态变量错误！未找到引用源。,电压错误！未找到引用源。为为系统的输出y。 图1：RC无源网络 2、计算下列状态空间描述的传递函数g(s) 3、求出下列连续时间线性是不变系统的时间离散化状态方程： 其中，采样周期为T=2. 4、求取下列各连续时间线性时不变系统的状态变量解错误！未找到引用源。和错误！ 未找到引用源。
5、确定是下列连续时间线性时不变系统联合完全能控和完全能观测得待定参数a的 取值范围： 6、对下列连续时间非线性时不变系统，判断原点平衡状态即错误！未找到引用源。是 否为大范围渐近稳定： 7、给定一个单输入单输出连续时间线性时不变系统的传递函数为 试确定一个状态反馈矩阵K，使闭环极点配置为错误！未找到引用源。,错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。。
现代控制理论试题答案 一、概念题 1、何为系统的能控性和能观性？ 答：（1）对于线性定常连续系统，若存在一分段连续控制向量u(t)，能在有限时间区间[t0,t1]内将系统从初始状态x(t0)转移到任意终端状态x(t1)，那么就称此状态是能控的。 （2）对于线性定常系统，在任意给定的输入u(t)下，能够根据输出量y(t)在有限时间区间[t0,t1]内的测量值，唯一地确定系统在t0时刻的初始状态x(t0 )，就称系统在t0时刻是能观测的。若在任意初始时刻系统都能观测，则称系统是状态完全能观测的，简称能观测的。 2、何为系统的最小实现？ 答：由传递函数矩阵或相应的脉冲响应来建立系统的状态空间表达式的工作，称为实现问题。在所有可能的实现中，维数最小的实现称为最小实现。 3、何为系统的渐近稳定性？ 答：若错误！未找到引用源。在时刻错误！未找到引用源。为李雅普若夫意义下的稳定，且存在不依赖于错误！未找到引用源。的实数错误！未找到引用源。和任意给定的初始状态错误！未找到引用源。，使得错误！未找到引用源。时，有错误！未找到引用源。，则称错误！未找到引用源。为李雅普若夫意义下的渐近稳定 二、简答题 1、连续时间线性时不变系统（线性定常连续系统）做线性变换时不改变系统的那些性 质？ 答：系统做线性变换后，不改变系统的能控性、能观性，系统特征值不变、传递函数不变 2、如何判断线性定常系统的能控性？如何判断线性定常系统的能观性？ 答：方法1：对n维线性定常连续系统，则系统的状态完全能控性的充分必要条件为：错误！未找到引用源。。 方法2：如果线性定常系统的系统矩阵A具有互不相同的特征值，则系统能控的充要条件是，系统经线性非奇异变换后A阵变换成对角标准形，且错误！未找到引用源。不包含元素全为0的行 线性定常连续系统状态完全能观测的充分必要条件是能观性矩阵错误！未找到引用源。满秩。即：错误！未找到引用源。 3、传递函数矩阵错误！未找到引用源。的最小实现A、B、C和D的充要条件是什么？
信息与电气工程学院 课程设计指导书 课程设计名称：现代控制系统综合课程设计适用专业：12级自动化 制订时间：2014.12. 自动化工程系
一、目的任务 通过电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。PLC 设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。 课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。 二、设计内容 1.基本原则 (1)应能满足控制对象的工艺要求，保证能按工艺流程准确、可靠的工作。 (2)系统构成应力求简单、实用，系统易操作、调整，检修方便。 (3)设计合理，经济，能发挥PLC控制的优点。 2.基本步骤 (1)工艺分析 对一个控制系统进行设计之前，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺要求、工作特点。明确划分控制各个阶段的特点和各个阶段的转换条件，画出完整的功能图或控制流程图。 (2)机型选择 机型选择包括功能选择、I/O点数确定和内存估计等内容。 (3)外部电路设计 硬件部分的设计和配置包括外部电路设计、电气控制系统接线图、设计组件装置配图和外部电气原理图，并在此基础上设计制作电气控制柜、操作台，进行PLC的安装和配线。PLC的外围电路包括I/O接口电路、电源电路和接地电路、执行电路（电动机、电磁阀等）的主电路和一些不经过PLC的控制、保护电路等。 (4)程序设计 在进行硬件配置的同时，可同步进行PLC控制软件的设计工作，主要任务是根据控制要求抱工艺流程图转换成梯形图控制程序。应在熟练掌握PLC指令系统的基础上，充分合理地应用PLC 指令，最大限度地发挥PLC控制的优点。在设计控制程序时，要注意将所使用到的软继电器（内部辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等）列表，表明用途，作为系统设计的资料，以便在程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。 (5)程序初调 程序编制好后，可使用编程工具将程序输入PLC中，然后用开关板和PLC上的输出指示灯模拟输入信号和控制对象，进行程序功能的初步调试。
仅供个人参考 不得用于商业用途 For personal use only in study and research; not for commercial use 玉溪师范学院2012至2013学年下学期期末考试试卷 课程名称：《现代教育技术》 （试卷编号：A ） 120 考试方式: 考试考查 闭卷开卷仅理论部分其他 ) 学院： 专业： 班 级： 学号： 姓名： 任课教师： 考试地点： 考试时间: 月 日 时 分 单项选择题，多选无效！请把答案填到答题卡上，试卷上无效！ 1. 根据AECT05定义，教育技术学的三个研究范畴不包括（ ）。 A ．创造 B ．管理 C ．应用 D ．评价 2. 认知主义心理学流派认为学习是（ ）。 A ．学习是指由经验引起的行为的相对持久变化 B ．学习是指由经验引起的能力或倾向的相对持久的变化 C ．学习是刺激——反应——强化 D ．学习是学习者在与环境交互作用的过程中主动地建构内部心理表征的过程 3. 建立建构主义心理学理论基础的心理学家是（ ）。 A ．加涅 B ．斯金纳 C ．华生 D ．皮亚杰 4. ABCD 法设置教学目标的四个要素是指（ ）。 A ．对象、行为、条件、标准 B ．对象、结果、条件、程度 C ．对象、结果、条件、标准 D ．对象、行为、条件、结果 5. 提出先行组织者教学策略的教育家是（ ）。 A ．加涅 B ．奥苏贝尔 C ．布鲁纳 D ．布卢姆 6. 教育评价的功能不包括（ ）。 A ．激励功能 B ．诊断功能 C ．调节功能 D ．排名功能 7. “个体的知识既不是预先生成的，也不是完全来自经验，而是来自于主体与客体的相互活动中。”，这反映的是（ ）学习理论的主要观点。 A. 行为主义 B. 认知主义 C. 建构主义 D. 人本主义 8. 教育技术的范畴涉及设计、开发、利用、管理和评价五个方面，它们之间的关系是（ ）。 A. 协同作用的 B. 线性的 C. 顺序排列的 D. 互为倒置的 9. 以“教”为中心的教学结构突出强调的是（ ）。 A. 学生的“学” B. 教师的“主导”作用 C. “学教并重” D. 自主学习设计 10. 关于学习理论，下列说法中不恰当的是（ ）。 A. 学习理论是教育技术的非常重要的理论基础 B. 各种学习理论的主要差异在于对学习本质的不同理解 C. 学习理论是教学设计的非常重要的理论基础 D. 各种学习理论都非常关注学习者的内部心理过程 11. 将认知领域的教学目标分为了解（识记）、理解、运用、分析、综合、评价六个层次的美国心理学家是（ ）。 A. 布卢姆 B. 布鲁纳 C. 加涅 D. 奥苏贝尔 12. 一个完整的教学过程一般包括（ ）。 A. 教学准备、教学实施、教学反思等三个环节 B. 教学准备、教学实施、教学评价等三个环节 C. 教学准备、教学实施、评价反思等三个环节 D. 教学实施、教学评价、教学反思等三个环节 13. “知识积累的关键因素是刺激、反应以及两者之间的联系”，持这一观点的学习理论流派是（ ）。 A. 行为主义 B. 认知主义 C. 建构主义 D. 人本主义 14. 教育技术学的理论基础不包括（ ）。 A ．学习理论 B ．教学理论 C ．系统理论 D ．艺术理论 15. 关于教育技术学的学科性质，下面陈述错误的是（ ）。 A ．教育技术学是教育学科 B ．教育技术学是方法论性质的学科 C ．教育技术学是技术学科 D ．教育技术学是应用学科 16. 从资源教学应用的角度来看，教育技术学历史演变的阶段是（ ）。 A ．视觉教学——直观教学——视听教学——视听传播——教育技术学 B ．直观教学——视觉教学——视听传播——视听教学——教育技术学 C ．直观教学——视觉教学——视听教学——视听传播——教育技术学 D ．视觉教学——视听教学——视听传播——直观教学——教育技术学 17. 根据操作性条件反射学说建立程序教学理论的心理学家是（ ）。 A ．皮亚杰 B ．华生 C ．弗洛依德 D ．斯金纳 18. 评价教学媒体材料的基本标准不包括（ ）。 A ．教育性 B ．新颖性 C ．技术性 D ．艺术性 19. 行为主义学习理论指导下的教学目标，其典型特征是（ ）。 请考生注意：答题时不要超过“装订线”，否则后果自负。