北京航空航天大学 自动控制原理(3)2001

《自动控制原理》课程主要参考教材自动控制原理(第四版)【作者】胡寿松【出版社】科学出版社【出版时间】2001.2【内容简介】本书系《自动控制原理》一书的第四版，比较全面地阐述了自动控制的基本理论与应用。

全书共分十章，前八章着重介绍经典控制理论及应用，后两章介绍现代控制理论中的线性系统理论和最优控制理论。

本书精选了第三版中的主要内容，加强了对基本理论及其应用的阐述。

书中深入浅出地介绍了自动控制的基本概念，控制系统在时域和复域中的数学模型及其结构图和信号流图；比较全面地阐述了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计等方法；对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题，进行了比较详细的讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面和描述函数两种常用的分析方法，对目前应用日益增多的非线性控制的逆系统方法也作了较为详细的介绍；最后两章根据高新技术发展的需要系统地阐述了线性系统的状态空间分析与综合，以及动态系统的最优控制等方法。

书末给出的两个附录，可供读者在学习本书的过程中查询之用。

本书1985年被评为航空工业部优秀教材，1988年被评为全国优秀教材，1997年被评为国家级教学成果二等奖，同年被批准列为国家“九五”重点教材。

本书可作为高等工业院校自动控制、工业自动化、电气自动化、仪表及测试、机械、动力、冶金等专业的教科书，亦可供从事自动控制类的各专业工程技术人员自学参考。

自动控制原理(第五版)【作者】胡寿松【出版社】科学出版社【出版时间】2007.6【内容简介】《自动控制原理》(第5版)精选了第四版中的主要内容，加强了对基本理论及其工程应用的阐述。

书中深入浅出地介绍了自动控制的基本概念，控制系统在时域和复域中的数学模型及其结构图和信号流图；比较全面地阐述了线性控制系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法以及校正和设计等方法；对线性离散系统的基础理论、数学模型、稳定性及稳态误差、动态性能分析以及数字校正等问题，进行了比较详细的讨论；在非线性控制系统分析方面，给出了相平面和描述函数两种常用的分析方法，对目前应用日益增多的非线性控制的逆系统方法也作了较为详细的介绍；最后两章根据高新技术发展的需要，系统地阐述了线性系统的状态空间分析与综合，以及动态系统的最优控制等方法。

第三章3－3 已知各系统的脉冲响应，试求系统的闭环传递函数()s Φ：()()1.253(1)()0.0125;(2)()510sin 445;(3)()0.11t t k t e k t t t k t e --==++=-解答： （1） []0.0125()() 1.25s L k t s Φ==+（2）[])222223222()()5sin 4cos 454441511616116s L k t L t t t s s s s s s s s ⎡⎤Φ==++⎢⎥⎣⎦⎫=++⎪++⎭⎛⎫+++ ⎪⎝⎭=⎛⎫+ ⎪⎝⎭（3）[]()111()()0.1110313s L k t s s s s ⎡⎤⎢⎥Φ==-=⎢⎥+⎢⎥+⎣⎦ 3-4 已知二阶系统的单位阶跃响应为)6.1sin(5.1210)(1.532.1︒-+-=t t h et试求系统的超调量σ%，峰值时间tp和调节时间ts.解答：因为0<ξ<1，所以系统是欠阻尼状态。

阻尼比ξ=cos(1.53︒)=0.6，自然频率26.0/2.1==w n，阻尼振荡频率w d=6.16.01212=-⨯=-=ξww nd1． 峰值时间tp的计算96.16.1===ππwt dp2． 调节时间ts的计算9.226.05.35.3=⨯==w t ns ξ3． 超调量σ%的计算%48.9%1006.0%100%221/6.01/=⨯=⨯=-⨯---eeππξξσ3-5设单位反馈系统的开环传递函数为)6.0(14.0)(++=s s s s G ，试求系统在单位阶跃输入下的动态性能。

解答：方法一：根据比例-微分一节推导出的公式)135(6.014.0)12/()1()(+⨯⨯+=++=s s s s s s K s G w T n d ξ1)5.2(4.0114.0)6.0(14.01)6.0(14.0)2()(1)()(22222+++=+++=+++++=+++=+=s s s s s s s s s s s zs z S G s G s s s w w s w nn dn ξφ)1()](1[12)1sin(1)(222222ξξξξξξξπψξddnddndnn ddn t arctg z arctg z r t w r t h ww w w zw e nd-+--+-=-+-=ψ+-+=-把z=1/Td=2.5,1=wn,5.0=ξd代入可得)3.8323sin(5.005.11)7.9623sin(5.005.11)( ---=--+=t e t t e t t h峰值时间的计算0472.1)1(2=-=ξξβdddarctg ，-1.6877=ψ158.312=--=ξβψdndpwt超调量得计算%65.21%10011%22=⨯--=-ξξξσddetrpd调节时间得计算29.6)ln(21ln )2ln(2131222=--+-+=-ww w z t ndn n d sd z ξξξ方法二：根据基本定义来求解闭环传递函数为114.0)6.0(14.01)6.0(14.0)(1)()(2+++=+++++=+=s s s s s s s s S G s G s s φ当输入为单位阶跃函数时)232()21(21.0)232()21(2)21(116.01)1(14.0)(22++-++++-+=++--+=+++=s s s s s s s s s s s C s s 得单位阶跃响应)23sin(1.0)23cos(1)(2121t t t h e et --⨯--=)3.8423sin(121+-=-t et )0(≥t 1． 峰值时间tp的计算 对h(t)求导并令其等于零得-0.5023)23cos()23sin(3.843.842121=⨯+-+︒-︒-t e t ep p t t p p3)23tan(3.84=+︒t pt p =2.9 2.超调量σ%的计算 %100)()()(%⨯∞∞-=h h h t p σ=17.49%3. 调节时间ts得计算05.0)84.523sin(21≤-⨯-t est s 5.33=t s3-6.已知控制系统的单位阶跃响应为 6010()10.2 1.2t th t e e --=+- ，试确定系统的阻尼比ζ和自然频率n ω。

【北航考研辅导班】北航航天工程（专业学位）考研科目参考书考研大纲考研分数线报录比考研经验一、北航宇航学院简介-启道1956年在我国航天事业创建的同时，北京航空学院（1988年更名为北京航空航天大学）就在国内率先创建了火箭设计和火箭发动机教研室，由屠守锷、曹传钧担任教研室主任；1958年正式组建了火箭系，设有运载火箭设计、有翼导弹设计、液体火箭发动机设计、固体火箭发动机设计、导弹飞行力学、自动控制、发射装置、遥控遥测等专业；1970年由于上级主管部门的变更，学校按学科调整内部结构，将原火箭系各专业划归到有关的系进行管理，并继续为航天技术领域培养人才，进行科学研究；1988年为适应我国航天工业和科学技术发展的需要，学校决定在原火箭系的基础上成立宇航学院。

宇航学院现设有航天飞行器技术系、航天制导导航与控制系、宇航推进系、图像处理中心四个教学科研机构。

拥有飞行器设计与工程（航天）、探测制导与控制技术（航天）、飞行器动力工程（航天）和飞行器控制与信息工程四个本科专业。

拥有航空宇航科学与技术、控制科学与工程二个一级学科，其中航空宇航科学与技术和控制科学与工程为国家重点学科和博士后流动站，且航空宇航科学与技术学科国内排名第一。

拥有飞行器设计、航空宇航推进理论与工程、导航制导与控制、模式识别与智能系统四个博士学位授权点，飞行器设计、航空宇航推进理论与工程、导航制导与控制、模式识别与智能系统四个硕士学位授权点，航天工程专业硕士学位授权点。

以上学科专业均是航天领域的核心学科专业，是航天科技发展的重要支撑。

宇航学院现有教职工127人，其中院士1人、长江学者特聘教授2人、讲座教授2人、国家杰出青年基金获得者1人、人事部百千万人才1人、外专千人2人，教授29人、博士导师29人（其中兼职博导6人）、副教授48人，在站博士后8人，具有博士学位的教师112人，在职教授的授课率达100%。

高水平的师资队伍为学院完成国家赋予的教学、科研任务奠定了人才基础。

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 s2、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, 1T 0.25 0.501.00 R 2 0.25M Ω 0.5M Ω 1M Ω C1μ1μ1μT S 实测 0.7930 1.5160 3.1050 TS 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，导线的连接上图1.1图1.2图1.3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。

二阶系统系统传递函数：令二阶系统模拟线路0.25 0.50 1.00 R 4210.5C 2111实测 45.8% 16.9% 0.6% 理论 44.5% 16.3% 0% T S 实测13.98605.48954.8480T 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。

20012004年北京航空航天大学933控制工程综合真题部分答案修正2004（九）系统动态方程如下 100200100101x x u •--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦[]01y a x=其中a 是实常量参数，问1，判断系统是否渐近稳定？为什么？2，参数a 取何值时系统BIBO 稳定？为什么？解答： (1)100||0101S SI A S S+-=--2(1)(1)s s =+-A 阵的特征值1,231,1λλ=-=。

3λ在复平面的右半部，故系统不是渐近稳定。

(2)()g s =1()C SI A b --2121001()0(1)1(1)(1)01(1)S SI A S S S S S S S S -⎡⎤--⎢⎥-=-++⎢⎥+-⎢⎥++⎣⎦222210*********1S SS S S S S ⎡⎤⎢⎥+⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦[]2222100121()00101111011S Sg s S S S S S ⎡⎤⎢⎥+-⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥--⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥--⎣⎦222100111aS a S S S -⎡⎤++⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎢⎥⎣⎦(1)(1)S aS S +=+-要BIBO 稳定，则()g s 极点具有负实部，上式中含有极点1，故应当将其消去，故a =1- 此时()g s 11S =+ 2001（九）系统动态方程为[]1101x 010x 2u 0001y 230x-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=若()()()()u t 1t ,x 0122T==.求()x t 及()y t .解答: 由题中所给已知条件知:x x buA =+ ①y=cx② 其中110010000A -⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦,1b 21⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦,[]c 230=故对①式两边做拉普拉斯变换得()()()()()()()()Sx s x 0x s bu s x s x 0bu s A SI A -=+-=+③又已知()[]Tx 0122=,()()u t 1t = 故()1u s s=代入③式得()1s 00110111x s 0s 001022s 00s 00021-⎛-⎫⎛⎫⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=--+ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎝⎭⎝⎭12s 16s+110s 10s+102s 00s 2s+1s -+⎡⎤⎢⎥⎛-⎫⎡⎤⎢⎥+ ⎪⎢⎥⎢⎥=⋅ ⎪⎢⎥⎢⎥ ⎪⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦()2s 3s s 12s 2s+1s +⎡⎤⎢⎥+⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦④对④式两边做拉普拉斯反变换即得()()()()()()tx t 31t 2e 21t 21t t 1t T-=-+()()()()1x s x 0bu s SI A -=-+⎡⎤⎣⎦将()x t 的表达式代入②式得()()y t 230= ,()()tx t 121t 4e -=-2003(九)由单变量的对象、观测器和状态反馈组合而成的闭环系统。

1.北京航空航天大学 1998年数理逻辑与编译技术试题资料下载2.北京航空航天大学 1998年数字与模拟电路试题资料下载3.北京航空航天大学 1991，1999、2001-2002综合考试试题资料下载4.北京航空航天大学 2000年信号与系统试题资料下载5.北京航空航天大学 1999年信号与系统试题资料下载6.北京航空航天大学 2000年数字与模拟电路试题资料下载7.北京航空航天大学 1999年数字与模拟电路试题资料下载8.北京航空航天大学 1999年微波技术试题资料下载9.北京航空航天大学 1999年电路分析试题资料下载10.北京航空航天大学 2000年微波技术试题资料下载11.北京航空航天大学 2001年数据结构试题资料下载12.北京航空航天大学 2002年数据结构试题资料下载13.北京航空航天大学 2002行政管理学试题资料下载14.北京航空航天大学 2002金融联考试题资料下载15.北京航空航天大学 2000年程序设计数据结构试题资料下载16.北京航空航天大学 2000年数理逻辑与编译技术试题资料下载17.北京航空航天大学 2000年电路分析试题资料下载18.北京航空航天大学 2001年程序设计与数据结构试题资料下载19.北京航空航天大学 2002年程序设计与数据结构试题资料下载20.北京航空航天大学 2003企业管理基础试题资料下载21.北京航空航天大学 2003-2005年日语（图片格式）试题资料下载22.北京航空航天大学 2003国际贸易基础试题资料下载23.北京航空航天大学 2003年行政管理综合知识试题资料下载24.北京航空航天大学 2003金融联考试题资料下载25.北京航空航天大学 2003证券投资学试题资料下载26.北京航空航天大学 2004年经济管理基础试题资料下载27.北京航空航天大学 2004年行政管理综合知识)试题资料下载28.北京航空航天大学 2004年证券投资学试题资料下载29.北京航空航天大学 2005企业管理基础试题资料下载30.北京航空航天大学 2004金融联考试题资料下载31.北京航空航天大学传热学2001试题资料下载32.北京航空航天大学 2005年金融联考试题资料下载33.北京航空航天大学信号与系统2001试题资料下载34.北京航空航天大学信号与系统2002试题资料下载35.北京航空航天大学信息类专业综合2004试题资料下载36.北京航空航天大学交通信息类专业综合2005试题资料下载37.北京航空航天大学信号与系统2003试题资料下载38.北京航空航天大学企业管理基础2004（7.22邓力文补充整理）（许明波绿色部分7。