现代控制技术基础.

中国海洋大学本科生课程大纲一、课程介绍1.课程描述：“现代控制理论基础”是自动化专业本科生的一门重要核心必修课程。

该课程的数学基础建立在先修课程“高等数学”与“线性代数”之上，编程基础建立在先修课程“控制系统仿真”之上，专业理论基础建立在先修课程“自动控制原理”之上。

对同期开设的课程“自动化仪表与过程控制”、“电力拖动控制系统”以及后续课程“计算机控制基础”、“智能控制”、“系统辨识”都有较强的支持作用。

“现代控制理论基础”将为自动化、电子信息、计算机科学与技术、机械设汁制造及自动化等专业的学生提供较系统的现代控制理论知识与控制系统分析设计方法，也将为各相关专业的后续课程以及设计实践环节打下良好基础。

课程主要内容包括线性控制系统的状态空间描述、系统状态方程求解、线性系统的离散化、线性系统的李亚普诺夫稳定性分析、线性控制系统的能控性与能观测性及判定、状态观测器设计及状态反馈初步设计等内容。

Fundamentals of Modern Control Theory is an important course in the curriculum of undergraduates majored in Automation. The prerequisite courses mainly include Advanced Mathematics, Linear Algebra, Automatic Control Theory as well as Control SystemSimulations・ This course provides a systematic introduction to the analysis, synthesis and design of modern control systems, which will lay a firm theoretical foundation for the students to learn more advanced courses in control engineering・The topics in this course include but are not limited to: state-space representation, solutions to linear state-space equations, discrete state-space equations, Lyapunov stability criterion, controllability & observability, state observers, and state feedback controllers・2.设计思路：依照教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会与自动化专业教学指导分委员会在2010年12月颁布的《普通高校自动化专业规范》，现代控制理论是自动化专业基础知识的核心部分，是最重要的课程之一。

预测控制
预测控制是一种基于模型预测 未来系统行为的控制方法。
控制器
控制器是控制系统中的核心 组件，负责计算并施加控制 信号。
操作对象
控制系统的操作对象可以是 各种各样的设备或系统，了 解操作对象的特性是设计有 效控制策略的基础。
模型化
系统状态方程
通过建立系统状态方程，我们 可以描述控制系统的动态行为。
传递函数
传递函数是描述输入和输出之 间关系的数学表达式，常用于 分析系统的频率响应。
通过绘制根轨迹来分析系统的稳定性和性能。
2 Nyquist法
利用Nyquist图来评估系统的稳定性和抗干扰能力。
鲁棒性设计
扰动抑制
了解如何设计鲁棒控制器来抑制 系统中的扰动。
鲁棒控制
鲁棒控制是一种能够保持系统稳 定性和性能的控制策略。
H∞控制
H∞控制是一种能够优化系统鲁 棒性和性能的控制策略。
非线性控制
《现代控制理论基础》PPT课件
现代控制理论基础是一门关于控制系统的基本概念、模型化、控制器设计、 稳定性分析、鲁棒性设计、非线性控制和优化控制的课程。通过本课程的学 习，您将掌握现代控制理论的基础知识和思想，并能够运用所学知识解决实 际控制问题。
控制系统基本概念
控制过程
了解控制过程是理解控制系 统工作原理的重要一步。
1 反馈线性化
通过反馈线性化技术，我们可以设计控制器来稳定非线性系统。
2 滑模控制
滑模控制是一种鲁棒而有效的非线性控制方法。
3 非线性规划
非线性规划方法可以用来优化非线性系统的控制策略。
优化控制
最优化法
最优化法是一种通过优化目标 函数来设计最优控制策略的方 法。
非线性规划

《现代控制技术基础》一、单选题1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为（ A ）A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统2. 自动控制系统按系统中信号的特点来分类，可分为（ C ）A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统3. 普通机床的自动加工过程是（ C ）A 、闭环控制B 、伺服控制C 、开环控制D 、离散控制4. 形成反馈的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响（ B）A 、等于零B 、很大C 、很小D 、可以忽略5. 自动控制系统需要分析的问题主要有（ A ）A 、稳定性、稳态响应、暂态响应B 、很大C 、很小D 、可以忽略6. 对积分环节进行比例负反馈，则变为（ D ）A 、比例环节B 、微分环节C 、比例积分环节D 、惯性环节7. 惯性环节的传递函数是（ A ）A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(8. 比例环节的传递函数是（ B ）A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(9. 微分环节的传递函数是（ D ）A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(=D 、Ts s G =)(10. 积分环节的传递函数是（ C ）A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持（ C ）A 、n m <B 、n m >C 、n m ≤D 、n m ≥12. f （t ）=0.5t +1，则L [f （t ）]=（ B ）A 、s s 15.02+ B 、s s 1212+C 、25.0sD 、s s +22113. f （t ）=2t +1，则L [f （t ）]=（ B ）A 、s s 122+B 、s s 122+C 、22sD 、s s +22114. 通常把反馈信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为（ C ）A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为（ A ）A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数16. 单位脉冲信号的拉氏变换为（ B ）A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 317. 单位阶跃信号的拉氏变换为（ A ）A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 318. 单位斜坡信号的拉氏变换为（ C ）A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 319. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于（ D ）A 、1B 、无穷大C 、稳态值D 、零20. 当稳定系统达到稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为（B ）A 、扰动误差B 、稳态误差C 、暂态误差D 、给定偏差21. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取2％时，调整时间为（ A ）A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ22. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差范围取5％时，调整时间为（ B ）A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ23. 根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s 平面左半部的为系统全部的（ C ）A 、零点B 、临界点C 、极点D 、零点和极点24. 对二阶系统当10<<ξ时，其为（ B ）A 、过阻尼系统B 、欠阻尼系统C 、零阻尼系统D 、临界阻尼系统25. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（A ） A 、符号改变的次数B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数26. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素（B ） A 、符号改变的次数 B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数27. 典型二阶系统的开环传递函数为（ C ）A 、阻尼振荡角频率B 、阻尼特性C 、时间常数D 、无阻尼固有频率28. 时间常数T 的大小反映了一阶系统的（ A ）A 、惯性的大小B 、输入量的大小C 、输出量的大小D 、准确性29. 典型二阶系统的特征方程为（ C ）A 、022=+s s n ξωB 、0222=++n n s ωξωC 、0222=++n n s s ωξωD 、022=++n n s s ωξω30. 调整时间t s 表示系统暂态响应持续的时间，从总体上反映系统的（ C ）A 、稳态误差B 、瞬态过程的平稳性C 、快速性D 、阻尼特性31. 伯德图低频段渐近线是34dB 的水平直线，传递函数是（ A ）A 、1250+sB 、5500+sC 、s 50D 、225s32. 过40=c ω且斜率为-20dB/dec 的频率特性是（ C ）A 、4040+ωj B 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj jD 、)101.0(402+-ωωj33. 在ω＝10 rad/s 处，相角滞后90° 的传递函数是（ D ）A 、1020+s B 、20500+sC 、11010502++s sD 、11.001.0502++s s34. 放大器的对数增益为14dB ，其增益K 为（ B ）A 、2B 、5C 、10D 、5035. 过40=c ω且斜率为-40dB/dec 的频率特性是（ D ）A 、4040+ωj B 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj jD 、)101.0(16002+-ωωj36. 下列传递函数中不是．．最小相位系统的是（ C ）A 、1020+s B 、20500+-sC 、156502--s sD 、451502+++s s s37. 伯德图低频段渐近线是20dB 的水平直线，传递函数是（ D）A 、12100+sB 、5500+sC 、250+s D 、110+s38. 在ω＝20 rad/s 处，相角滞后45° 的传递函数是（ B ）A 、1220+sB 、20500+sC 、12050+s D 、110+s39. 系统的截止频率愈大，则（ B ）A 、对高频噪声滤除性能愈好B 、上升时间愈小C 、快速性愈差D 、稳态误差愈小40. 进行频率特性分析时，对系统的输入信号为（ B ）A 、阶跃信号B 、正弦信号C 、脉冲信号D 、速度信号41. 积分环节的相角为（ A ）A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º42. 系统开环奈氏曲线与负实轴相交时的频率称为（ B ）A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量43. 在具有相同幅频特性的情况下，相角变化范围最小的是（ C ）A 、快速响应系统B 、非最小相位系统C 、最小相位系统D 、高精度控制系统44. 微分环节的相角为（ B ）A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º45. 系统开环奈氏曲线与单位圆相交时的频率称为（ A ）A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量46. 串联校正装置11)(21++=sT s T s G c ，若其为滞后校正，则应该（ B ）A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 247. 若在系统的前向通路上串联比例－微分（PD ）校正装置，可使（ A） A 、相位超前 B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变差48. 硬反馈指的是反馈校正装置的主体是（ C ）A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节49. 串联校正装置11)(21++=s T s T s G c ，若其为超前校正，则应该（ B ）A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 250. 若在系统的前向通路上串联比例－积分（PI ）校正装置，可使（ B ）A 、相位超前B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变好51. 软反馈指的是反馈校正装置的主体是（ D ）A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节52. 校正装置的传递函数是101.011.0++s s ，该校正是（ A ） A 、比例微分校正 B 、近似比例积分校正C 、比例积分校正D 、比例积分微分校正53. 比例－积分（PI ）校正能够改善系统的（ C ）A 、快速性B 、动态性能C 、稳态性能D 、相对稳定性54. 硬反馈在系统的动态和稳态过程中都起（ D ）A 、超前校正作用B 、滞后校正作用C 、滞后－超前校正作用D 、反馈校正作用55. PD 校正器又称为（ B ）A 、比例－积分校正B 、比例－微分校正C 、微分－积分校正D 、比例－微分－积分校正56. 闭环采样系统的稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根均在Z 平面的（ D ）A 、左半平面B 、右半平面C 、单位圆外D 、单位圆内57. 采样控制系统中增加的特殊部件是（ A ）A 、采样开关和采样信号保持器B 、采样开关和模数转换器C 、采样信号保持器和数模转换器D 、采样开关和信号发生器58. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的正实轴上，则其暂态分量（ B ）A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢59. 单位阶跃函数的Z 变换是（ C ）A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 60. 采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为（ A ）A 、连续信号B 、离散信号C 、输出信号D 、偏差信号61. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆内的负实轴上，则其暂态分量（ A ）A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢62. 单位脉冲函数的Z 变换是（ A ）A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 63. 采样控制系统的闭环脉冲传递函数的极点距z 平面坐标原点越近，则衰减速度（ B ）A 、越慢B 、越快C 、变化越慢D 、变化越快64. 为了使采样控制系统具有比较满意的暂态响应性能，闭环极点最好分布在（ D ）A 、单位圆外的左半部B 、单位圆外的右半部C 、单位圆内的左半部D 、单位圆内的右半部65. 在工程实际中，为了保证采样过程有足够的精确度，常取ωs 为（ C ）A 、2～4ωmaxB 、3～5ωmaxC 、5～10ωmaxD 、8～12ωmax66. 状态变量描述法不仅能反映系统输入和输出的关系，而且还能提供系统（ D ）A 、全部变量的信息B 、外部各个变量的信息C 、线性关系D 、内部各个变量的信息67. 能观标准型的系统矩阵是能控标准型系统矩阵的（ C ）A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵68. 约当标准型的系统矩阵是对角线阵，对角线元素依次为（ C ）A 、零点B 、开环极点C 、系统特征根D 、各部分分式的系数69. 在现代控制理论中采用的状态变量描述法，又称为（ D ）A 、全部变量描述法B 、外部描述法C 、线性描述法D 、内部描述法70. 能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的（ C ）A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵71. 线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的（ B ）A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n72. 系统状态变量的个数等于系统（ C ）A 、全部变量的个数B 、外部变量的个数C 、独立变量的个数D 、内部变量的个数73. 能观标准型的输出矩阵是能控标准型控制矩阵的（ C ）A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵74. 线性定常系统状态完全能观的充分和必要条件是，其能观性矩阵的（ B ）A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n75. 一个状态变量为n 维的单输入，单输出系统，下面说法正确的是（ A ）A 、系数阵A 为n ×n 维B 、控制阵B 为1×n 维C 、输出阵C 为n ×1维D 、A ，B ，C 三个阵均为n ×n 维二、计算题76. 求如图所示系统的微分方程，图中x(t)为输入位移，y(t)为输出位移。

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7.2控制系统的状态空间表达式
7.2.1状态、状态变量
状态：系统运动信息的集合。 状态变量：可以完全确定系统的运动状态且数目最小的一组变量。所 谓完全确定，是指只要给定t0时刻的这组变量的值和系统在t ≥t0时系 统的输入函数，则系统在t > t0的任意时刻的状态就可完全确定。所谓 数目最小是指：如果变量数目大于该值，则必有不独立的变量；小于 该值，又不足以描述系统的运动状态。 状态向量：n个状态变量x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)所构成的向量X(t)就 是系统的状态向量，记作X(t)=[x1 (t)，x2 (t)，…， xn (t)]T
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7.4最优控制
以上可见，邦特略京极小值原理实际上是把一个求性能指标J的 最小值问题，转化成一个求哈密顿函数H的最小值问题。 当系统的状态方程为
第7章现代控制理论简介
7.1概述 7.2控制系统的状态空间表达式 7.3状态反馈与输出反馈 7.4最优控制
7.1概述
现代控制理论的基本内容包括五个方面，简单说明如下。 1.最优控制 在图7-1所示系统中，有一组输入函数u (t)作用在受控系统上，其 相应状态变量是x (t)，通过量测系统可得到这些状态的某种组合y (t)， 此即系统输出。根据实际需要，可为受控系统指定一些目标（性能指 标）。 2.最优估计 图7-1所示系统中，输出量y (t)是通过量测系统由状态转换过来 的。但实际的量测系统常受到噪声v (t)的干扰，如图7-2所示。如果将 整个系统看成是一个信息传递系统，用输入噪声w( t)表示这个系统的 模型误差，也称动态噪声，则从y (t)中，克服w( t)和v (t)的影响估计 出状态x (t)来，称为最优状态估计问题。

第一章 线性系统的数学描述 第二章 线性系统的响应 第三章 系统的稳定性 第四章 系统的能控性和能观性 第五章 最小实现 第六章 状态反响和状态观测器
(含最优控制)
学科分支：如线性系统理论，最优控制，最优估计， 系统辨识，自适应控制，鲁棒控制等
本课程是以线性系统理论为根底，以自动控制系统 为研究对象。是现代控制理论的根底。
课程取名为“现代控制理论根底〞
一、现代控制理论根底研究对象和内容 1、研究对象 现代控制理论根底以线性控制系统为对象， 主要研究其动态属性
绪论
现代控制理论源于上世纪60年代,以Pontriagin的极大 值原理、Bellman动态规划和Kalman滤波技术为形成 标志 研究对象：多变量系统 研究方法：状态空间方法 最大特点：建立在线性空间理论的根底上
在时域中研究系统 可以定量地进行系统的分析和设计 深刻地揭示了线性系统的许多根本特点 和性质
x(t)A(t)x(t)B(t)u(t) y(t)C(t)x(t)D(t)u(t)
建模方法 数学推导方法：根据系统的物理机理，应用物理
学的定律，用数学推导求取状态 空间描述 求最小实现方法: 从系统的传递函数(阵)求取状态空 间描述
⑵ 系统分析 定量分析 用解析法求解系统的运动方程 定性分析 定性地确定系统的根本性质，以及 它们和系统结构参数之间的关系， 包括：系统的稳定性
系统的能控性和能观性--现代控制理论 最根本的概念
⑶ 系统设计与综合
系统设计：在系统分析的根底上，寻求改善系统 动态性能的方法。 系统综合：对给定设计要求(目标)，求取一个适宜 的控制律(主要是反响方式和控制算法)，满足 的目标。 (注：设计与综合有不同的定义)
主要方法： 状态反响和状态观测器方法特殊控制律：解耦和无静差跟踪控制

现代控制技术基础实践报告
控制技术是现代工程技术领域中的一项重要技术，它广泛应用于机械制造、电力系统、自动化设备、交通运输、航空航天等领域。

本实践报告将介绍我在学习现代控制技术基础课程中的实践经验和收获。

在实践过程中，我首先学习了控制系统的基本原理和概念，包括反馈原理、控制对象建模、传递函数、根轨迹分析等。

了解了控制系统的结构及各个组成部分的功能和作用。

然后，我通过实验掌握了常见的控制系统设计方法和工具。

例如，我学习了PID控制器的设计和调节方法，使用MATLAB
软件进行了PID控制器的仿真实验。

在实验中，我通过调节PID控制器的参数，观察系统的响应和稳定性，掌握了如何设
计一个稳定、快速响应的控制系统。

另外，我还进行了某些实际控制系统的建模和仿真实验。

例如，我以电梯控制系统为例，对电梯的运行过程进行建模，并通过MATLAB进行仿真。

通过实验，我深入理解了控制系统的建
模过程和仿真分析方法。

此外，在实践过程中，我们还进行了小组合作实验。

通过小组成员的协作和交流，我们共同解决了一些实际问题，提高了团队合作能力和问题解决能力。

通过这次实践，我深入了解了现代控制技术的原理和方法，在实践中学习了控制系统的建模和设计，提高了分析和解决实际
问题的能力。

通过实践的过程，我对控制技术有了更深入的理解，为今后深入学习控制技术奠定了坚实的基础。

5.1状态反馈与极点配置一、状态反馈系统的动态方程以单输入-多输出受控对象动态方程为例：(5-1)将对象状态向量通过待设计的参数矩阵即状态反馈行矩阵，负反馈至系统的参考输入，于是存在(5-2)这时便构成了状态反馈系统，见图5-1。

图5-1 状态反馈系统结构图(5-3)(5-4)式中v为纯量，为维向量，为维矩阵，为维向量，为维行矩阵，为维向量，为维矩阵。

为闭环状态阵，为闭环特征多项式。

二、用状态反馈使闭环极点配置在任意位置上的充要条件是：受控对象能控证明若式(5-1)所示对象可控，定可通过变换化为能控标准形，有若在变换后的状态空间内引维状态反馈矩阵：(5-5)其中分别为由状态变量引出的反馈系数，则变换后的状态反馈系统动态方程为：(5-6)(5-7)式中(5-8)该式与仍为能控标准形，故引入状态反馈后，系统能控性不变。

特征方程为：(5-9)显见，任意选择阵的个元素，可使特征方程的个系数满足规定要求，能保证特征值（即闭环极点）任意配置。

将逆变换代入式(5-6)，可求出原状态空间内的状态反馈系统状态方程：(5-10)与式(5-3)相比，式(5-10)所示对象应引入状态反馈阵为：(5-11)需指出，当受控对象可控时，若不具有能控标准形形式，并不必象如上证明那样去化为能控标准形，只要直接计算状态反馈系统闭环特征多项式，这时，其系数为的函数，与给定极点的特征多项式系数相比较，便可确定。

能控的多输入-多输出系统，经如上类似分析可知，实现闭环极点任意配置的状态反馈阵K为维。

若受控对象不稳定，只要有能控性，完全可由状态反馈配置极点使系统稳定。

状态变量受控情况下，引入状态反馈表示增加一条反馈通路，它能改变反馈所包围环节的传递特性，即通过改变局部回路的极点来改变闭环极点配置。

不能控状态变量与控制量无关，即使引入状态反馈，对闭环极点位置也不会产生任何影响，这是因为传递函数只与系统能控、能观测部分有关的缘故。

若不能控状态变量是稳定的状态变量，那么系统还是能稳定的，否则，系统不稳定。

现代控制技术基础复习题参考答案一、单项选择题1. C2. A3. D4.D5. C6. A7. A8. B9.B 10. C 11.A 12. C 13. D 14.B 15. B16. A 17. B 18. C 19.B 20. C 21. B 22. D 23. A 24. C 25. B 26. C 27. B 28. A 29. C 30. A二、判断改错题1. 正确。

2. 错误，改为：闭环传递函数是输出信号与输入信号的拉普拉斯变换之比。

3. 正确。

4. 错误，改为：0型系统开环对数幅频渐近特性的低频段斜率为0。

5. 正确。

6. 正确。

7. 错误，改为：G1(S)和G2(S)为串联连接则等效后的结构为G1(S)·G2(S)。

8. 错误，改为：系统的稳态误差与输入信号有关。

三、名词解释题1．答：通过对系统输入的操作使得输出达到指定的目标。

2．答：一个稳定的系统对正弦输入信号的稳态响应特性。

3．答：主反馈信号与输出量相等的系统。

4．答：检测系统输出并参与系统控制的元件。

5．答：控制系统在典型输入信号作用下，输出量随时间变化的情况。

6．答：以二阶微分方程或传递函数分母中s的最高次幂为2的系统。

三、简答题1. 答：画框图及标出各环节2. 答：暂态响应；稳态响应。

3. 答：系统闭环特征方程的全部根必须都位于s平面左半部；或者全部闭环特征根具有负实部。

4. 答：对被控对象的数学模型要求不高；调节方便；适用面广。

5. 答：系统极点实部为正实数根的数目等于劳斯表中第一列的系数符号改变的次数，系统稳定的充分必要条件是特征方程各项系数全部为正值，并且劳斯表的第一列都为正。

6. 答：离散系统所有闭环极点均分布在z 平面上以原点为圆心的单位圆内。

或离散系统所有特征根的模均小于1。

五. 计算题1. 解：列出劳斯表：3s 1 5 2s 6 K1s630K- 0s K根据劳斯判据有：0,030>>-K K ， 所以有030>>K 。

现代控制技术根底?一、单项选择题1. 自动控制系统按输入量变化与否来分类，可分为〔A 〕A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统2. 自动控制系统按系统号的特点来分类，可分为〔C 〕A 、随动系统与自动调整系统B 、线性系统与非线性系统C 、连续系统与离散系统D 、单输入－单输出系统与多输入－多输出系统3. 普通机床的自动加工过程是〔C 〕A 、闭环控制B 、伺服控制C 、开环控制D 、离散控制4. 形成反应的测量元器件的精度对闭环控制系统的精度影响〔B 〕A 、等于零B 、很大C 、很小D 、可以忽略5. 自动控制系统需要分析的问题主要有〔A 〕A 、稳定性、稳态响应、暂态响应B 、很大C 、很小D 、可以忽略6. 对积分环节进展比例负反应，则变为〔D 〕A 、比例环节B 、微分环节C 、比例积分环节D 、惯性环节7. 惯性环节的传递函数是〔A 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(8. 比例环节的传递函数是〔B 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)(9. 微分环节的传递函数是〔D 〕A 、1)(+=Ts Ks G B 、K s G =)(C 、Ts s G 1)(=D 、Ts s G =)(10. 积分环节的传递函数是〔C 〕A 、1)(+=Ts K s G B 、K s G =)( C 、Ts s G 1)(= D 、Ts s G =)( 11. 对于物理可实现系统，传递函数分子最高阶次m 与分母最高阶次n 应保持〔C 〕A 、n m <B 、n m >C 、n m ≤D 、n m ≥12. f 〔t 〕=0.5t +1，则L [f 〔t 〕]=〔B 〕A 、s s 15.02+B 、s s1212+ C 、25.0s D 、s s +221 13. f 〔t 〕=2t +1，则L [f 〔t 〕]=〔B 〕A 、s s 122+B 、s s122+ C 、22s D 、s s +221 14. 通常把反应信号与偏差信号的拉普拉斯变换式之比，定义为〔C 〕A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数15. 在闭环控制中，把从系统输入到系统输出的传递函数称为〔A 〕A 、闭环传递函数B 、前向通道传递函数C 、开环传递函数D 、误差传递函数16. 单位脉冲信号的拉氏变换为〔B 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 317. 单位阶跃信号的拉氏变换为〔A 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 318. 单位斜坡信号的拉氏变换为〔C 〕A 、L [1(t )]=1/sB 、L [δ(t )]=1C 、L [t •1(t )]=1/s 2D 、L [t 2/2]=1/s 319. 对于稳定的系统，时间响应中的暂态分量随时间增长趋于〔D 〕A 、1B 、无穷大C 、稳态值D 、零20. 当稳定系统到达稳态后，稳态响应的期望值与实际值之间的误差，称为〔B 〕A 、扰动误差B 、稳态误差C 、暂态误差D 、给定偏差21. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差围取2％时，调整时间为〔A 〕A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ22. 对一阶系统的单位阶跃响应，当误差围取5％时，调整时间为〔B 〕A 、t s =4τB 、t s =3τC 、t s =2τD 、t s =τ23. 根据线性定常系统稳定的充要条件，必须全部位于s 平面左半部的为系统全部的〔C 〕A 、零点B 、临界点C 、极点D 、零点和极点24. 对二阶系统当10<<ξ时，其为〔B 〕A 、过阻尼系统B 、欠阻尼系统C 、零阻尼系统D 、临界阻尼系统25. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素〔A 〕A 、符号改变的次数B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数26. 根据劳斯稳定判据，系统具有正实部极点的个数应等于劳斯表中第1列元素〔B 〕A 、符号改变的次数B 、为负值的个数C 、为正值的个数D 、为零的次数27. 典型二阶系统的开环传递函数为〔C 〕A 、阻尼振荡角频率B 、阻尼特性C 、时间常数D 、无阻尼固有频率28. 时间常数T 的大小反映了一阶系统的〔A 〕A 、惯性的大小B 、输入量的大小C 、输出量的大小D 、准确性29. 典型二阶系统的特征方程为〔C 〕A 、022=+s s n ξωB 、0222=++n n s ωξωC 、0222=++n n s s ωξω D 、022=++n n s s ωξω 30. 调整时间t s 表示系统暂态响应持续的时间，从总体上反映系统的〔C 〕A 、稳态误差B 、瞬态过程的平稳性C 、快速性D 、阻尼特性31. 伯德图低频段渐近线是34dB 的水平直线，传递函数是〔A 〕A 、1250+sB 、5500+sC 、s 50D 、225s32. 过40=c ω且斜率为-20dB/dec 的频率特性是〔C 〕A 、4040+ωjB 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj j D 、)101.0(402+-ωωj33. 在ω＝10 rad/s 处，相角滞后90° 的传递函数是〔D 〕A 、1020+s B 、20500+sC 、11010502++s s D 、11.001.0502++s s34. 放大器的对数增益为14dB ，其增益K 为〔B 〕A 、2B 、5C 、10D 、5035. 过40=c ω且斜率为-40dB/dec 的频率特性是〔D 〕A 、4040+ωj B 、)40(40+ωωj jC 、)101.0(40+ωωj jD 、)101.0(16002+-ωωj36. 以下传递函数中不是．．最小相位系统的是〔C 〕A 、1020+sB 、20500+-sC 、156502--s sD 、451502+++s s s37. 伯德图低频段渐近线是20dB 的水平直线，传递函数是〔D 〕A 、12100+s B 、5500+sC 、250+sD 、110+s38. 在ω＝20 rad/s 处，相角滞后45° 的传递函数是〔B 〕A 、1220+s B 、20500+sC 、12050+sD 、110+s 39. 系统的截止频率愈大，则〔B 〕A 、对高频噪声滤除性能愈好B 、上升时间愈小C 、快速性愈差D 、稳态误差愈小40. 进展频率特性分析时，对系统的输入信号为〔B 〕A 、阶跃信号B 、正弦信号C 、脉冲信号D 、速度信号41. 积分环节的相角为〔A 〕A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º42. 系统开环奈氏曲线与负实轴相交时的频率称为〔B 〕A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量43. 在具有一样幅频特性的情况下，相角变化围最小的是〔C 〕A 、快速响应系统B 、非最小相位系统C 、最小相位系统D 、高精度控制系统44. 微分环节的相角为〔B 〕A 、-90ºB 、90ºC 、-180ºD 、180º45. 系统开环奈氏曲线与单位圆相交时的频率称为〔A 〕A 、幅值交界频率B 、相位交界频率C 、幅值裕量D 、相位裕量46. 串联校正装置11)(21++=s T s T s G c ，假设其为滞后校正，则应该〔B 〕 A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 247. 假设在系统的前向通路上串联比例－微分〔PD 〕校正装置，可使〔A 〕A 、相位超前B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变差48. 硬反应指的是反应校正装置的主体是〔C 〕A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节49. 串联校正装置11)(21++=s T s T s G c ，假设其为超前校正，则应该〔B 〕 A 、T 1>T 2B 、T 1<T 2C 、T 1=T 2D 、T 1≠T 250. 假设在系统的前向通路上串联比例－积分〔PI 〕校正装置，可使〔B 〕A 、相位超前B 、相位滞后C 、相位不变D 、快速性变好51. 软反应指的是反应校正装置的主体是〔D 〕A 、积分环节B 、惯性环节C 、比例环节D 、微分环节52. 校正装置的传递函数是101.011.0++s s ，该校正是〔A 〕 A 、比例微分校正 B 、近似比例积分校正C 、比例积分校正D 、比例积分微分校正53. 比例－积分〔PI 〕校正能够改善系统的〔C 〕A 、快速性B 、动态性能C 、稳态性能D 、相对稳定性54. 硬反应在系统的动态和稳态过程中都起〔D 〕A 、超前校正作用B 、滞后校正作用C 、滞后－超前校正作用D 、反应校正作用55. PD 校正器又称为〔B 〕A 、比例－积分校正B 、比例－微分校正C 、微分－积分校正D 、比例－微分－积分校正56. 闭环采样系统的稳定的充分必要条件为：系统特征方程的所有根均在Z 平面的〔D 〕A 、左半平面B 、右半平面C 、单位圆外D 、单位圆57. 采样控制系统中增加的特殊部件是〔A 〕A 、采样开关和采样信号保持器B 、采样开关和模数转换器C 、采样信号保持器和数模转换器D 、采样开关和信号发生器58. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆的正实轴上，则其暂态分量〔B 〕A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢59. 单位阶跃函数的Z 变换是〔C 〕A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 60. 采样信号保持器的作用是将采样信号恢复为〔A 〕A 、连续信号B 、离散信号C 、输出信号D 、偏差信号61. 采样系统的闭环脉冲传递函数的极点位于单位圆的负实轴上，则其暂态分量〔A 〕A 、为衰减振荡函数B 、按指数规律衰减C 、是发散的D 、衰减越慢62. 单位脉冲函数的Z 变换是〔A 〕A 、1B 、z 1C 、1-z zD 、zz 1- 63. 采样控制系统的闭环脉冲传递函数的极点距z 平面坐标原点越近，则衰减速度〔B 〕A 、越慢B 、越快C 、变化越慢D 、变化越快64. 为了使采样控制系统具有比拟满意的暂态响应性能，闭环极点最好分布在〔D 〕A 、单位圆外的左半部B 、单位圆外的右半部C 、单位圆的左半部D 、单位圆的右半部65. 在工程实际中，为了保证采样过程有足够的准确度，常取ωs 为〔C 〕A 、2～4ωma*B 、3～5ωma*C 、5～10ωma*D 、8～12ωma*66. 状态变量描述法不仅能反映系统输入和输出的关系，而且还能提供系统〔D 〕A 、全部变量的信息B 、外部各个变量的信息C 、线性关系D 、部各个变量的信息67. 能观标准型的系统矩阵是能控标准型系统矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵68. 约当标准型的系统矩阵是对角线阵，对角线元素依次为〔C 〕A 、零点B 、开环极点C 、系统特征根D 、各局部分式的系数69. 在现代控制理论中采用的状态变量描述法，又称为〔D 〕A 、全部变量描述法B 、外部描述法C 、线性描述法D 、部描述法70. 能观标准型的控制矩阵是能控标准型输出矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵71. 线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的〔B 〕A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n72. 系统状态变量的个数等于系统〔C 〕A 、全部变量的个数B 、外部变量的个数C 、独立变量的个数D 、部变量的个数73. 能观标准型的输出矩阵是能控标准型控制矩阵的〔C 〕A 、对称矩阵B 、逆阵C 、转置D 、单位阵74. 线性定常系统状态完全能观的充分和必要条件是，其能观性矩阵的〔B 〕A 、行数为nB 、秩为nC 、列数为nD 、行列式值为n75. 一个状态变量为n 维的单输入，单输出系统，下面说确的是〔A 〕A 、系数阵A 为n ×n 维B 、控制阵B 为1×n 维C 、输出阵C 为n ×1维D 、A ，B ，C 三个阵均为n ×n 维二、计算题76. 求如下图系统的微分方程，图中*(t)为输入位移，y(t)为输出位移。

判据
劳斯-赫尔维茨稳定性判据、 奈奎斯特稳定性判据等。
分类
根据系统响应的不同，可 以分为渐近稳定、指数稳 定、一致稳定等。
鲁棒性分析
定义
鲁棒性是指控制系统在一定范围 内的不确定性或干扰下，仍能保
持其稳定性和性能的能力。
判据
H∞范数、LMI（线性矩阵不等式） 等。
方法
鲁棒控制、自适应控制、滑模控制 等。
控制工程的前沿技术
1 2 3
深度学习在控制工程中的应用
利用深度学习技术，可以实现自适应控制、预测 控制等先进控制策略。
优化算法
控制工程中常用的优化算法包括遗传算法、粒子 群算法等，这些算法在控制系统优化中具有广泛 的应用前景。
智能传感器技术
智能传感器技术的发展为控制工程提供了更加精 准和可靠的数据采集手段，有助于提高控制系统 的性能和稳定性。
齐次性
若输入信号u(t)作用于 系统，则系统对输入信 号的响应y(t)与输入信 号的倍数k倍u(t)的响应 相同。
时不变性
系统的特性不随时间变 化，即系统对不同时刻 的输入信号的响应相同。
线性时不变系统的分析方法
01
02
03
传递函数法
通过传递函数描述系统的 动态特性，包括系统的稳 定性、频率响应等。
课程目标
01
掌握控制系统的基本概 念、原理和方法。
02
学会建立控制系统的数 学模型，并进行分析和 优化设计。
03
了解现代控制工程在工 业、航空航天、交通运 输等领域的应用。
04
培养解决实际控制问题 的能力，为后续学习和 工作打下基础。
02
控制工程基础概念
控制系统的基本组成
01

自动控制理论和控制工程技术的基础知识自动控制理论和控制工程技术是现代科学技术的重要分支，它的应用范围涵盖了工业自动化、航空航天、军事等众多领域。

本文将就这一主题展开讨论。

一、自动控制理论的基础知识自动控制理论是指对各种控制系统的性能、稳定性、鲁棒性等进行研究和分析的学科。

自动控制系统通常包括控制器、被控对象和传感器。

在自动控制系统中，控制器是指对被控对象进行控制的设备。

被控对象是指需要进行控制的对象，例如飞机、工业机器人、化工流程等。

传感器负责将被控对象的状态转换成数字信号，供控制器使用。

自动控制系统的设计通常包括两个阶段：确定系统的传递函数和控制器的设计。

传递函数可以描述系统的输入输出关系，控制器的设计需要根据系统性能要求进行优化。

二、控制工程技术的基础知识控制工程技术是实现自动控制的关键技术之一。

它主要包括电气控制、机械控制、液压控制等方面。

电气控制是指利用电气元件和电路来实现对被控对象的控制，例如通过电动机来控制机器人的运动。

机械控制是指利用机械元件和传动装置来实现对被控对象的控制，例如通过齿轮传动来控制工厂输送带的运动。

液压控制是指利用液压元件和液压电路来实现对被控对象的控制，例如通过液压缸来控制重型机械的运动。

控制工程技术的设计需要根据被控对象的特性和具体应用场景进行选择。

例如，在需要控制功率较大的载体时，通常选择电气控制；而在需要控制精度较高的场景时，则需要采用机械控制或液压控制。

三、自动控制理论及控制工程技术的应用自动控制理论及控制工程技术的应用涵盖了各个领域，以下是其中的一些应用场景。

1. 工业自动化工业自动化是目前应用最广泛的自动化应用场景之一，主要应用于自动化生产线、工业机器人、CNC加工机床等领域。

自动化生产线可以大幅提高生产效率和品质，工业机器人可以替代部分人工操作，CNC加工机床则可以提高加工精度和成品质量。

2. 航空航天航空航天是应用自动控制理论及控制工程技术的一个重要领域。

一 概述1 控制理论的产生及其发展
已成功地运用到：工农业生产、科学技术、 军事、生物医学和人类生活等领域。
洗衣机 （中、强、弱）， 电冰箱 ， 水 箱 ， 导弹
一 概述
1 控制理论的产生及其发展
b 三个阶段： 经典控制理论 现代控制理论 智能控制理论
一 概述
1 控制理论的产生及其发展
◆ 经典控制理论（古典）阶段 形成于上世纪（20）30~50年代，主要解决
一 概述
1 控制理论的产生及其发展
◆ 智能控制理论（高级阶段） 概念：能够模仿人类智能（学习、推理、
判断），能适应不断变化的环境，能处理多种 信息以减少不确定性，能以安全可靠的方式进 行规划、产生和执行控制作用，获得全局最优 的性能指标的非传统的控制方法。
采用的理论方法特点是多学科性，即交叉 性很强。
up
…
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二 状态空间描述
1 基本概念
状态：控制系统的状态是指系统过去、现在和 将来的状况，即能完全描述系统时域行为的一 个最小变量组。
状态变量：是指能完全表征系统运动状态的最 小变量组中的每个变量
二 状态空间描述
1 基本概念 状态向量是指若一个系统有N个彼此独立
的状态变量x1(t),x2(t),…,xn(t),用它们作 为分量所构成的向量x(t),这就构成了状 态向量。 状态空间以状态变量x1(t),x2(t),…,xn(t)为 坐标轴构成的n维空间。
一 概述
1 控制理论的产生及其发展 ◆ 现代控制理论 罗森布罗可（1975）、沃罗维奇、麦克法轮 研究了使用于计算机辅助控制系统设计的现代 频域法理论，将经典控制理论的传递函数矩阵 的概念引入到多变量系统，并探讨了传递函数 矩阵于状态方程之间的等价转换关系，为进一 步建立统一的线性系统的理论奠定了基础

现代控制技术基础实践原理
现代控制技术基础实践的原理可以分为以下几个步骤：
1.确定控制系统的输入和输出。

这是设计控制系统的第一步，需要明确控制系统的输入信号和输出信号，以便后续的建模和系统分析。

2.建立控制系统的数学模型。

通过数学方法，建立控制系统的数学模型，包括状态方程、传递函数等，用于描述系统的输入和输出之间的关系。

3.进行系统性能分析。

根据数学模型，对控制系统进行性能分析，包括稳定性、快速性、准确性等，以便了解系统的性能指标是否满足要求。

4.设计控制系统。

根据性能分析的结果，设计控制系统，包括控制器、调节器等，以实现对被控对象的精确控制。

5.控制系统实现。

根据设计结果，实现控制系统，包括硬件电路的搭建、软件程序的编写等。

6.系统调试与测试。

在完成控制系统实现后，进行系统调试与测试，包括对控制器的参数进行调整、对系统进行测试等，以验证系统的性能是否达到要求。

以上是现代控制技术基础实践的基本原理。

通过这些步骤，可以设计并实现一个精确、稳定的控制系统。

现代控制理论及其在工程中的应用现代控制理论是指以数学和理论为基础的系统控制方法和技术，它通过对系统的建模、分析和设计，使得工程系统能够以最佳方式运行。

现代控制理论的应用广泛，可以涵盖从自动化工程到航空航天工程等各个领域。

本文将探讨现代控制理论的基本原理以及它在工程中的实际应用。

一、现代控制理论基本原理现代控制理论的基本原理包括控制系统原理、线性控制理论、非线性控制理论、自适应和鲁棒控制等。

在控制系统原理中，主要研究控制系统的基本概念和结构，包括反馈控制、前馈控制等。

线性控制理论主要用于研究线性控制系统的建模和设计方法，其中包括经典控制理论和现代控制理论。

非线性控制理论则是用于研究非线性系统的建模和分析方法，它考虑了系统中的非线性因素。

自适应和鲁棒控制则是用于处理控制系统中的不确定性和变化环境的方法。

二、现代控制理论在工程中的应用1. 自动化工程现代控制理论在自动化工程中得到了广泛的应用。

例如，在工业生产中，通过引入现代控制理论，可以提高生产效率和质量。

自适应和鲁棒控制方法可以应对系统参数变化和外部干扰，使得系统能够更加稳定地运行。

另外，在自动化系统中，控制器的设计对系统性能至关重要，通过利用现代控制理论的方法，可以设计出更优秀的控制器，提高系统的响应速度和稳定性。

2. 电力工程在电力工程中，现代控制理论被广泛应用于电力系统的运行和控制中。

例如，在电力系统的稳定性分析中，线性控制理论可以用于建立电力系统的传输方程，从而评估系统的稳定性。

另外，在电力系统的控制中，现代控制理论的方法可以用于设计和优化发电机、变压器等设备的控制系统，提高电力系统的响应能力和稳定性。

3. 交通工程现代控制理论在交通工程中的应用也非常广泛。

例如，在交通信号控制中，现代控制理论可以用于对交通流进行建模和预测，从而在不同的交通状况下，自动调整交通信号的控制策略，使得交通流能够更加顺畅地运行。

另外，在交通系统中，现代控制理论的方法也可以用于设计和优化交通系统的控制器，提高交通系统的效率和安全性。

现代控制技术基础复习资料《现代控制技术基础》复习题一、单项选择题在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1.系统的传递函数取决于系统的【】A.输入B.输出C.结构和参数D.干扰2.频率特性的研究是在下列条件和工况下进行的【】A.输入是任何类型信号,输出是稳态时的正弦信号B.输入是正弦信号,输出是瞬态和稳态时的情况C.输入是正弦信号,输出是稳态时的情况D.输入是阶跃信号,输出是稳态时的正弦信号3.二阶系统中,在单位阶跃输入时,其超调量和【】A.阻尼比有关B.无阻尼固有频率有关C.有阻尼固有频率有关D.峰值频率有关4.系统输入为阶跃函数,其输出响应为y(t),则此系统的传递函数为【】A.Y(s)B.Y(s)/sC.sY(s)D.s2Y(s)5.在使用传递函数分析系统的动态响应和稳态误差时,该系统应是【】A.输入等于零B.初始状态等于零C.输出等于零D.初始状态不等于零6.下列关于线性定常系统稳定性说法正确的是【】A.稳定性与输入有关B.特征根位于包括虚轴在内的s左半平面,系统稳定C.系统特征方程的所有特征根均具有负实部D.特征根的实部为零,系统稳定7.PI控制器中,积分时间常数T i越小,使系统的【】A.积分作用越强B.减小振荡C.过渡过程时间变长D.稳态误差变大8.在状态空间描述中，下列说法不正确．．．的有【】 A.状态变量选择不唯一 B.状态空间描述唯一C.传递函数（阵）唯一D.不可约传递函数的实现为最小实现9.对典型二阶系统，下列说法不正确．．．的有【】A.系统临界阻尼状态的响应速度比过阻尼状态的响应速度快B.系统欠阻尼状态的响应速度比临界阻尼状态的响应速度快C.临界阻尼状态和过阻尼状态的超调量不为零D.超调量反映了系统动态过程的平稳性10.二阶系统的调整时间长，则说明【】A.系统响应快B.系统响应慢C.无阻尼固有频率大D.系统的精度差11.系统特征方程为D(s)=s 3+2s 2+s+2=0,则该系统【】A.稳定B.[s]平面的右半平面有1个闭环极点C.临界稳定D.[s]平面的右半平面有2个闭环极点12.所谓最小相位系统是指【】A.仅仅系统传递函数的所有极点均在[s]平面右半平面B.仅仅系统传递函数的所有零点均在[s]平面右半平面C.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面右半平面D.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面左半平面13.下列属于PI 控制器的传递函数形式是【】 A.5+3s B. s C.s s4151++ D. )s 311(+-14.单位阶跃函数的Z 变换是【】 A.1 B.zC. z z 1- D. 1-z z15. 阶跃响应具有等幅振荡性的二阶系统的阻尼比为【】A. ζ＝0 B. ζ>1C. ζ＝1D. 0<ζ<116.与系统稳态误差无关．．的因素是【】 A.系统各环节的时间常数 B.系统的输入C.开环增益D.系统的型17.系统的稳定性取决于【】 A.系统的干扰 B.系统的反馈C.系统传递函数极点分布D.系统的输入18.线性系统输入x(t),输出y(t)，传递函数G(s),则正确的关系是【】A.y(t)=x(t)·L -1[G(s)] B.Y(s)=G(s)·X(s)C.X(s)=G(s)·Y(s)D.G(s)=Y(s)·X(s)19.一阶系统的传递函数为5.05.0+s ，则其时间常数为【】 A.0.5 B.1C.2D.420. 某二阶系统阻尼比为2，则系统单位阶跃响应曲线【】 A.振荡发散 B.振荡衰减C.等幅振荡D.单调上升21.单位负反馈的开环传递函数为2)1(1+s s ，它的相位裕量为【】 A.-30° B. -15°C. 0°D. 15°22.若保持二阶系统的阻尼比不变，提高无阻尼固有频率，则可以【】A.提高上升时间和峰值时间B.减小上升时间和峰值时间C.提高上升时间和峰值时间D.减小上升时间和超调量23.非最小相位系统的开环传递函数为)1(10-s s ，则相频特性值为【】 A. -225° B. -135°C. -45°D. 225°24.下列传递函数中，不是最小相位系统的是【】 A. 20s 20+ B. 1s 2020+ C. 10s s 102++ D. 4s s 2102+-25.用频率分析法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是【】 A.脉冲信号 B.斜坡信号C.阶跃信号D.正弦信号26.在w=20rad/s 处，相角滞后45°的传递函数是【】 A. 1s 220+ B. 20s 500+C. 1s 2050+D. 2s 2027.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的【】 A.代数方程 B.特征方程C.差分方程D.状态方程28. 线性系统和非线性系统的根本区别在于【】 A.线性系统满足叠加原理，非线性系统不满足叠加原理B.线性系统不满足叠加原理，非线性系统满足叠加原理C.线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入D.线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入29.线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的【】 A. 行数为n B. 行列式值为nC. 列数为nD. 秩为n30.余弦函数cos 的拉氏变换是【】A.ω+s 1 B. 22s ω+ω C. 22s s ω+ D. 22s 1ω+ 二、填空题。

《现代控制技术基础》复习题一、单项选择题在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1.系统的传递函数取决于系统的【】A.输入B.输出C.结构和参数D.干扰2.频率特性的研究是在下列条件和工况下进行的【】A.输入是任何类型信号,输出是稳态时的正弦信号B.输入是正弦信号,输出是瞬态和稳态时的情况C.输入是正弦信号,输出是稳态时的情况D.输入是阶跃信号,输出是稳态时的正弦信号3.二阶系统中,在单位阶跃输入时,其超调量和【】A.阻尼比有关B.无阻尼固有频率有关C.有阻尼固有频率有关D.峰值频率有关4.系统输入为阶跃函数,其输出响应为y(t),则此系统的传递函数为【】A.Y(s)B.Y(s)/sC.sY(s)D.s2Y(s)5.在使用传递函数分析系统的动态响应和稳态误差时,该系统应是【】A.输入等于零B.初始状态等于零C.输出等于零D.初始状态不等于零6.下列关于线性定常系统稳定性说法正确的是【】A.稳定性与输入有关B.特征根位于包括虚轴在内的s左半平面,系统稳定C.系统特征方程的所有特征根均具有负实部D.特征根的实部为零,系统稳定7.PI控制器中,积分时间常数T i越小,使系统的【】A.积分作用越强B.减小振荡C.过渡过程时间变长D.稳态误差变大8.在状态空间描述中，下列说法不正确．．．的有【】 A.状态变量选择不唯一 B.状态空间描述唯一C.传递函数（阵）唯一D.不可约传递函数的实现为最小实现9.对典型二阶系统，下列说法不正确．．．的有【】A.系统临界阻尼状态的响应速度比过阻尼状态的响应速度快B.系统欠阻尼状态的响应速度比临界阻尼状态的响应速度快C.临界阻尼状态和过阻尼状态的超调量不为零D.超调量反映了系统动态过程的平稳性10.二阶系统的调整时间长，则说明【】A.系统响应快B.系统响应慢C.无阻尼固有频率大D.系统的精度差11.系统特征方程为D(s)=s 3+2s 2+s+2=0,则该系统 【 】A.稳定B.[s]平面的右半平面有1个闭环极点C.临界稳定D.[s]平面的右半平面有2个闭环极点12.所谓最小相位系统是指 【 】A.仅仅系统传递函数的所有极点均在[s]平面右半平面B.仅仅系统传递函数的所有零点均在[s]平面右半平面C.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面右半平面D.系统传递函数的所有零点和极点均在[s]平面左半平面13.下列属于PI 控制器的传递函数形式是 【】 A.5+3s B. s C.s s4151++ D. )s 311(+-14.单位阶跃函数的Z 变换是 【】 A.1 B.zC. z z 1- D. 1-z z15. 阶跃响应具有等幅振荡性的二阶系统的阻尼比为 【】 A. ζ＝0 B. ζ>1C. ζ＝1D. 0<ζ<116.与系统稳态误差无关．．的因素是 【】 A.系统各环节的时间常数 B.系统的输入C.开环增益D.系统的型17.系统的稳定性取决于 【】 A.系统的干扰 B.系统的反馈C.系统传递函数极点分布D.系统的输入18.线性系统输入x(t),输出y(t)，传递函数G(s),则正确的关系是 【】 A.y(t)=x(t)·L -1[G(s)] B.Y(s)=G(s)·X(s)C.X(s)=G(s)·Y(s)D.G(s)=Y(s)·X(s)19.一阶系统的传递函数为5.05.0+s ，则其时间常数为 【】 A.0.5 B.1C.2D.420. 某二阶系统阻尼比为2，则系统单位阶跃响应曲线 【】 A.振荡发散 B.振荡衰减C.等幅振荡D.单调上升21.单位负反馈的开环传递函数为2)1(1+s s ，它的相位裕量为 【 】 A.-30° B. -15°C. 0°D. 15°22.若保持二阶系统的阻尼比不变，提高无阻尼固有频率，则可以 【 】A.提高上升时间和峰值时间B.减小上升时间和峰值时间C.提高上升时间和峰值时间D.减小上升时间和超调量23.非最小相位系统的开环传递函数为)1(10-s s ，则相频特性值为【 】 A. -225° B. -135°C. -45°D. 225°24.下列传递函数中，不是最小相位系统的是【 】 A. 20s 20+ B. 1s 2020+ C. 10s s 102++ D. 4s s 2102+-25.用频率分析法分析控制系统时，最常用的典型输入信号是【 】 A.脉冲信号 B.斜坡信号C.阶跃信号D.正弦信号26.在w=20rad/s 处，相角滞后45°的传递函数是【 】 A. 1s 220+ B. 20s 500+C. 1s 2050+D. 2s 2027.令线性定常系统传递函数的分母多项式为零，则可得到系统的【 】 A.代数方程 B.特征方程C.差分方程D.状态方程28. 线性系统和非线性系统的根本区别在于【 】 A.线性系统满足叠加原理，非线性系统不满足叠加原理B.线性系统不满足叠加原理，非线性系统满足叠加原理C.线性系统有外加输入，非线性系统无外加输入D.线性系统无外加输入，非线性系统有外加输入29.线性定常系统状态能控的充分必要条件是，其能控性矩阵的【 】 A. 行数为n B. 行列式值为nC. 列数为nD. 秩为n30.余弦函数cos 的拉氏变换是【 】A.ω+s 1 B. 22s ω+ω C. 22s s ω+ D. 22s 1ω+ 二、填空题。

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二 控制理论的产生及其发展
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自动控制思想及其实践可以说历史悠久。它是人类 在认识世界和改造世界的过程中产生的，并随着社会的 发展和科学水平的进步而不断发展。
人类发明具有“自动”功能的装置的历史可以追溯到 公元前14－11世纪的中国、埃及和巴比伦出现的铜壶滴 漏计时器。
公元前4世纪，希腊柏拉图（Platon,公元前47－公元 前347）首先使用了“控制论”一词。
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个人基本情况(2)
1982.09-1986.06 河南大学数学系基础数学专业本科毕业
1986.06-2019.06 在河南大学从事科研和教学究工作
1993.09-2019.06 郑州大学基础数学专业硕士研究生毕业、获硕士学位
2019.09-2019.10 西北工业大学自动控制系博士研究生毕业 2019.10-2019.12 中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 2019.10-2019.12 中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员 2019.12 获得副教授任职资格
2019.10-2019.12 中科院自动化研究所国家重点实验室客座研究员
2000.05-2019.04 清华大学《控制科学与工程》博士后流动站工作
2019.4 被聘任为教授 2019.05-2019.07 清华大学智能技术与系统国家重点实验做客座研究员 2019.02-2019.06 香港浸会大学计算机科学系高级访问教授
对于非线性系统，除了线性化及渐近展开等计算外， 主要采用相平面分析和谐波平衡法(即描述函数法)研究。
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这一时期的主要代表人物除了奈奎斯特等人以外， 还有美国的伯德（H.W.Bode）和埃文斯（W.R.Evans）。
1945年，伯德出版了《网络分析和反馈放大器设计》 一书，提出了频率响应分析方法，即简便而实用的伯德 图法。