北京理工大学自动控制原理考研知识点
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自动控制原理知识点总结咱们先来聊聊啥是自动控制原理哈。
这东西就像是一个神奇的魔法,能让各种机器和系统乖乖听话,按照咱们想要的方式工作。
比如说,家里的空调,它能自动调节温度,让房间始终保持舒适,这背后就是自动控制原理在起作用。
还有汽车的自动驾驶,飞机的自动导航,工厂里那些自动化的生产线,都离不开它。
那自动控制原理到底都有啥知识点呢?首先得说说控制系统的组成。
这就好比一个乐队,有指挥的(控制器),有演奏乐器的(执行器),有接收声音的(传感器),还有最终呈现音乐的(被控对象)。
传感器就像是人的眼睛和耳朵,能感知到外界的变化,然后把这些信息传给控制器。
控制器呢,就相当于大脑,它接收到信息后,经过一番思考,下达指令给执行器。
执行器就像是手脚,负责去执行这些指令,让被控对象做出相应的动作。
反馈也是个特别重要的概念。
就好比你学骑自行车,眼睛看到自己歪了,然后调整方向,这就是反馈。
在控制系统里,通过反馈能让系统更加稳定和精确。
比如说,一个温度控制系统,如果没有反馈,温度可能一会儿高一会儿低。
但有了反馈,就能根据实际温度和设定温度的偏差,不断调整加热或者制冷的力度,让温度稳稳地保持在设定值。
再说说控制系统的性能指标。
这就像是评价一个学生的成绩一样,有稳定性、准确性和快速性。
稳定性就好比你站在平衡木上不能掉下来;准确性呢,就是你考试的分数要接近满分;快速性就是你做题要又快又好。
还有系统的数学模型,这可是个关键。
就像给系统拍了个“X光片”,能让我们清楚地看到它内部的结构和工作原理。
常见的有微分方程、传递函数和状态空间表达式。
记得有一次,我去工厂参观,看到一个自动化的生产设备出了故障。
工人们急得团团转,后来技术人员来了,一番检查后,发现是控制器的参数设置出了问题。
经过重新调整,设备又欢快地运转起来了。
当时我就深刻体会到,掌握好自动控制原理是多么重要啊!控制系统的校正也是个重点。
如果系统性能不达标,就像一个偏科的学生,得给他补补课。
《自动控制原理》考研复习大纲自动控制原理是一门涉及系统建模和控制设计的学科,学习本门课程主要是为了掌握系统控制的基本理论和方法。
下面是《自动控制原理》考研复习大纲。
一、基本概念1.自动控制的基本概念和分类2.自动控制系统的组成和结构3.控制系统的特性参数与性能指标4.闭环控制和开环控制的优缺点二、系统数学模型1.力学系统的数学建模2.电气系统的数学建模3.热力系统的数学建模4.液压系统的数学建模三、信号与系统1.信号的基本概念与分类2.系统的时间域和频域分析方法3.信号的线性时不变系统表示与处理4.采样与保持四、系统时域分析1.系统的传递函数与状态方程2.系统的零极点分析和阶跃响应3.系统的稳定性与稳态误差4.系统的动态特性与频域指标五、系统频域分析1.线性系统频域描述的基本概念2.系统的频率响应与波特图3.传递函数的极点和零点分析六、控制器设计与稳定性1.控制器设计的基本思想和方法2.PID控制器的性能指标与调整方法3.根轨迹法与极坐标法4.控制系统的稳定性判据和稳定性分析方法七、校正和校准2.定义和识别开环和闭环误差3.适应性校正和自适应控制方法八、多变量系统与现代控制理论1.多变量系统的性态和控制方法2.现代控制理论与方法概述3.线性二次调整与最优控制4.自适应控制与模糊控制九、主动振动控制1.振动控制的基本概念和方法2.主动振动控制的建模和控制方法3.智能材料在主动振动控制中的应用以上是《自动控制原理》考研复习大纲的主要内容,整体上包括了基本概念、系统数学模型、信号与系统、系统时域分析、系统频域分析、控制器设计与稳定性、校正和校准、多变量系统与现代控制理论、主动振动控制等方面的内容。
希望能对你的考研复习提供一定的帮助。
北京市考研控制科学与工程专业自动控制原理解析自动控制原理是控制科学与工程专业中的一门重要课程,它主要研究如何利用各种控制方法和技术来实现系统的稳定性和性能优化。
在北京市考研的控制科学与工程专业中,自动控制原理是一门必修课,因此对于考研学子来说,掌握自动控制原理的相关知识非常重要。
首先,自动控制原理的基本概念需要掌握。
自动控制是指通过对被控对象的直接或间接测量,并对测量结果进行比较、判断和修正,使被控对象的某个或某几个性能指标保持在一定范围内的过程。
在自动控制中,我们需要了解反馈控制、开环控制、闭环控制等基本的控制方法,并能够理解它们的原理和应用。
其次,自动控制原理的数学模型需要熟悉。
自动控制原理中,我们经常使用数学模型来描述被控对象和控制系统之间的关系。
这些数学模型可以是线性的也可以是非线性的,可以是时变的也可以是时不变的。
在学习自动控制原理时,我们应该掌握常见的数学模型,如传递函数、状态空间模型等,并能够根据具体的系统特点进行建模。
此外,自动控制原理的控制方法需要理解和掌握。
自动控制原理中有多种不同的控制方法,如比例-积分-微分(PID)控制、模糊控制、自适应控制等。
每种控制方法都有其特点和适用范围,我们需要根据实际问题选择合适的控制方法,并能够进行参数调节和系统分析。
另外,自动控制原理的系统分析和性能评估也是学习的重点之一。
在实际控制系统中,我们需要对系统的稳定性、灵敏度、鲁棒性等进行评估。
通过进行系统分析,我们可以了解系统的动态响应和频率特性,并据此进行性能优化和控制策略设计。
总结起来,北京市考研控制科学与工程专业的自动控制原理解析涉及到基本概念、数学模型、控制方法、系统分析和性能评估等多个方面。
通过系统学习和实践,我们可以深入理解自动控制原理,并能够在实际问题中应用所学知识解决工程控制问题。
希望广大考研学子能够认真对待自动控制原理这门课程,为将来的学习和科研打下坚实的基础。
北理工控制考研大纲
北理工控制科学与工程专业的考研大纲如下:
一、数学
1. 数列、级数、极限、连续性、微分、积分、微分方程、傅里叶级数与傅里叶变换、复变函数。
二、工程数学
1. 向量代数与矩阵理论、数理统计、随机过程、优化理论、最优控制。
三、基础控制理论
1. 系统的数学模型、信号与系统、状态空间分析与设计方法、线性时不变系统的系统经典控制、工程应用中的控制系统设计。
四、现代控制理论
1. 系统辨识、模型预测控制、自适应控制、非线性系统分析与控制、多变量系统控制、离散事件系统与Petri网、控制网络、网络控制系统。
五、控制器设计与仿真技术
1. PID控制器、智能控制技术、控制系统的硬件及工程应用软件、自动控制系统的仿真技术。
六、现代控制工程领域的专业技术
1. 高级控制理论与技术、分散控制与集散控制、自动测试与控制技术。
七、实验控制项目
1. 设计与实现控制系统、分布式控制系统。
以上是北理工控制科学与工程专业考研大纲的主要内容,考生可以根据这个大纲来进行备考和复习。
理硕教育—专注于北理考研辅导 本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。
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详情请查阅理硕教育官网810(《自动控制原理》)是自动化学院考研两门可选专业课之一,考研中大部分人选择考《自动控制原理》。
北京理工大学考研所考的《自动控制原理》相对其他高校考研考试的《自动控制原理》内容更多,题目更难。
原因一是在于本校的《自动控制原理》课程是分开上两个学期的,共128个学时,学时之多,其他高校很难见到,课时多的原因在于该门课本科所学内容很多,其中现代控制理论部分其他高校很少有讲,更不用说作为考研必考点最优控制部分了,本科没有学过现代控制理论与最优控制的同学可能在这些地方遇到难处;二是在于《自动控制原理》这门课本身比较难,真正学好这门课,需要有扎实的数学功底,它所涉及的内容包括求极限,解微分方程,拉普拉斯变换,多元泰勒公式,线性代数等等,数学计算功底不扎实的同学很容易在这些地方犯难。
虽然课程本身比较难,但是伍清河教授在考研出题中往往喜欢出些比较难的题,这些“难”体现在两个方面:一是所涉及的知识点比较多,涵盖内容比较难,本身学起来就不容易,即使对于本校学生,也很难学好;二是所出题的计算量比较大,所求解的问题往往知道大概思路,但是很难计算到最后,题目中出现大量的符号计算,有的需要计算器,费时费力。
出题方面一般会出十个大题左右:第一个大题考的是系统建模,传递函数、微分方程、状态空间和结构图几种模型的建立与转换。
第二道大题一般考的是时域分析法,主要是考对二阶系统的分析,重点在于二阶系统的性能指标;另外时域分析部分还可能考一些叠加原理以及动态稳态指标的分析求解问题,理论性较强。
2012年硕士研究生入学考试业务课考试大纲(自控原理)810 自动控制理论1.考试内容及考试要求1.1 线性定常连续时间系统分析与设计1.1.1系统的数学模型掌握:线性连续时间系统的概念;状态空间模型、微分方程模型、传递函数模型、方框图模型和信号流图模型;数学模型间的转换;方框图的化简;Mason增益公式。
题型及分值:选择填空题和解答题, 占总成绩的10%1.1.2系统的时域特性分析掌握:典型输入信号;由传递函数求系统的响应;系统的极点;一阶系统的响应;二阶系统的响应及时域性能指标;稳定性的基本概念;稳定性判据;稳态误差分析。
了解:高阶系统的响应;主导极点的概念。
题型及分值:选择填空题和解答题, 占总成绩的10%1.1.3根轨迹方法掌握:根轨迹的基本概念;绘制根轨迹的基本条件和规则;控制系统的根轨迹分析;广义根轨迹。
理解:控制系统的根轨迹校正方法及其原理。
题型及分值:解答题,占总成绩的10%1.1.4频率响应方法掌握:频率响应的基本概念;典型环节的频率响应;开环系统的的频率响应;频率响应的图示法;最小相位系统;由频率响应求传递函数;基于开环频率响应的稳定性判据;稳定性裕量。
理解:闭环频率特性;基于频率响应的控制系统的串联校正。
题型及分值:选择填空题和解答题, 占总成绩的15%1.1.4状态空间方法掌握:状态转移矩阵的求取及其性质;状态方程的解;可控性和可观测性的基本概念及其判据;状态空间表达式的规范型;状态空间的分解;可镇定性和可检测性;状态反馈与极点配置;状态观测器的设计;带状态观测器的状态反馈。
题型及分值:解答题,占总成绩的15%1.2 线性定常采样控制系统的分析与设计掌握:连续时间信号的采样与复现;采样定理;零阶保持器;z变换;采样系统的脉冲传递函数;采样系统的响应;稳定性分析;稳态误差分析;最少拍采样控制系统的设计。
了解:采样系统的PID控制器的设计。
题型及分值:选择填空题和解答题, 占总成绩的10%1.3 非线性系统分析掌握:非线性系统的数学模型;系统的平衡态及其稳定性;描述函数法;自激振荡的参数的求取和稳定性分析;相平面分析方法。
北理工控制考研大纲
北理工控制考研大纲涵盖了以下几个重要的部分:
一、《线性系统理论》。
该部分主要介绍线性系统的基本概念,
包括线性时不变系统的性质和描述;线性系统的频域和时域分析方法;连续时间和离散时间线性系统的稳定性与响应;线性系统的状态空间
描述和稳定性分析。
二、《非线性系统分析与控制》。
该部分重点研究非线性系统的
基本特性和控制方法,包括非线性系统的稳定性和鲁棒性分析;非线
性控制器设计的基本原理和方法;非线性反馈控制的稳定性与性能分析。
三、《信号与系统分析》。
该部分主要讲解信号和系统的基本原
理和方法,包括信号的基本类型和性质;线性时不变系统中信号的表
示和分解;连续时间和离散时间系统的频域和时域分析方法;采样系
统和滤波器的设计与分析。
四、《控制系统分析与设计》。
该部分主要介绍了控制系统的分
析和设计方法,包括控制系统的传递函数表示和性能指标;控制系统
的根轨迹和频率响应分析;闭环控制系统的稳定性分析和校正方法;
控制器的设计和优化。
五、《现代控制理论》。
该部分介绍了现代控制理论的基本概念
和方法,包括状态空间描述和非线性系统的稳定性分析;最优控制理
论和鲁棒控制方法;自适应控制和鲁棒自适应控制的基本原理和应用。
六、《智能控制与优化》。
该部分主要介绍了智能控制和优化方
法的基本原理和应用,包括神经网络控制和模糊控制的基本概念和设
计方法;遗传算法和粒子群优化算法的基本原理和应用;多目标优化
和鲁棒优化方法的基本原理和设计。
以上是北理工控制考研大纲的主要内容,考生们可以据此进行系
统的学习和准备。
本资料由理硕教育整理,理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校,相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。
丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅,确保理硕教育的学员初试通过率89%以上,复试通过率接近100%,理硕教育现开设初试专业课VIP 一对一,初试专业课网络小班,假期集训营,复试VIP 一对一辅导,复试网络小班,考前专业课网络小班,满足学员不同的需求。
因为专一所以专业,理硕教育助您圆北理之梦。
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北京理工大学自动控制原理考研考点
第二章 控制系统的数学模型
一 主要知识点
传递函数
会求各类传递函数: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。
针对典型系统结构图来记:
图
结构图
化简。
把握住等效原则即可。
等效原则,即化简前后回路上传递函数的乘积不变、且前向通道上传递函数的乘积不变。
信号流图
熟练运用Mason 公式:(关键是每一个量代表的含义)
二 需要记忆的:常见的拉氏变换、拉式反变换(掌握留数法)
三 备考策略
本章内容较简单且单独出题的可能性不大,注意与其他章节的结合,尤其是非线性那章中结构图的化简。
第三章
一 主要知识点
1 二阶系统的时域分析
数学模型
单位阶跃响应
取不同值时对应的单位阶跃响应曲线:
不同情况下系统的根。
欠尼阻二阶系统的动态过程分析
动态性能指标公式,要记住并理解各公式的由来。
2 稳定性分析
)s s 1i ()(∑∆∆=i i P P 2n n 22n s 2s )()(s ωζωω++==ΦS R S C )(ζ
理解稳定的充要条件
劳斯判断:列劳斯表(两种特殊情况的处理);
稳定性判断及稳定范围的确定。
3 稳态误差(首先想到以稳定性为前提)
稳态误差的计算:终值定理、由稳态误差系数确定。
扰动作用下的稳态误差:主要取决于扰动作用点前的传递函数。
降低稳态误差的方法:
增大系统开环总增益,以降低给定输入作用下的稳态误差;增大扰动作用点前系统前向通路的增益,以降低扰动作用所引起的稳态误差
第四章根轨迹法
一 主要知识点
理解根轨迹的含义、根轨迹增益与开环增益的区别、两个基本条件
根轨迹的绘制
根轨迹图的分析
二 需要记忆的:根轨迹绘制规则
三 备考策略
本章内容是每年单独出题的章节,是比较重要的章节。
由近几年试题可以看出这章的题型主要分为三种:
① 根据给定传递函数(不带未知参数)画根轨迹,然后与第三章结合,进行稳定性分析或是一些定量计算(如根据动态性能指标计算参数K 或对应的闭环极点),这是最常见的一种题型,此处也是考查时域分析法中知识点比较多的地方。
② 给出带来未知参数的根轨迹,再进行绘图及分析。
这种题第一步是根据已知条件求出参数,这也是很关键的一步,剩下的绘图分析与①类似。
近2年这种题型成为一种趋势,07,08年都是此种题型,应加以重视。
第五章 频率响应法
一 主要知识点
开环对数、幅相频率特性曲线
⎪⎩
⎪⎨⎧图反求传递函数根据图
由传递函数绘制的图典型环节的图ode ode ode ode B B B B
Nquist 曲线:三要素:起点、终点、与负实轴的交点
⎪⎩⎪⎨⎧换)参数根轨迹(作等效变根轨迹
根轨迹o o 1800⎪⎩⎪⎨⎧稳态性能的分析统参数的确定瞬态响应分析和开环系
稳定性分析
Nquist 稳定判据
知道每一个代表的具体含义,能够熟练应用
稳定裕度
幅值裕度、相角裕度→公式,及在开环频率特性图中的表示;
频率域性能指标公式
重点记典型二阶系统,
注:理解最小相位系统与最小相位系统。
二 需要记的:典型环节的Bode 图,频率域性能指标公式
三 备考策略
本章是很重要,而且比较难的一章,每年单独出题,所占分值较大。
该章题目比较综合,一般一个题中Bode 图,Nquist 曲线及稳定判据,稳定裕度,还有时域分析法中的稳态误差、稳定性都会涉及到。
由近几年试题可以看出这章的题型有如下三种:
①根据传递函数画Bode 图,然后求稳定裕度,画Nquist 曲线,求稳态误差等;03年 ②由Bode 图求传递函数,然后求稳定裕度,画Nquist 曲线,求稳态误差等;05年 ③综合①,②,综合性很强;06年
④开环对数频率特性的题以选择填空形式出现,大题中只考Nquist 曲线及稳定判据,07,08年都是这种形式。
第六章 离散系统分析方法
一 主要知识点:
数学基础
脉冲传递函数
开环脉冲传递函数,闭环脉冲传递函数的求取
注意:重点记带零阶保持器的开环脉冲传递函数;
脉冲传递函数与采样开关的位置有关,串联环节间有无采样开关的影响 最后的结果。
系统分析
稳定性分析:引入坐标变换后,运用劳斯判据;
稳定误差的计算(与连续系统类似);
动态性能:典型输入信号下的输出响应。
数字校正
重点是最小拍控制器的设计
若G (z )的全部零点和极点都在单位圆内部,则有固定形式,应记住。
二 注意:本章的学习要和连续系统分析方法(尤其是时域分析法)对比着来理解、记忆。
记住两个重要的z 变换:
N P Z -=γωωω,,,,r r b c M ⎪⎩⎪⎨⎧变换求解差分方程用分式法,留数法反变换:长除法,部分
分求和法,留数法变换:级数求和法,部z z z )()、(z z ΦD ))(1()-1-1)-z z a)s s a 22aT aT e z z a z e T Z ----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+(((
三 备考策咯
前面几章是连续系统的内容,本章内容有所不同,但离散系统的分析方法都与连续系统类似。
只是数学基础变成了Z 变换。
从近几年的真题可以看出,属于本章的考题题型基本不变。
所以复习起来相对比较容易,但由于计算量很大,还应加强练习。
第七章 非线性系统分析方法
一 主要知识点
描述函数法
典型非线性特征的描述函数及负倒曲线;
组合非线性特征的描述函数
非线性系统的稳定性分析:广义Nquist 稳定判据;
自激振荡的判断及参数的求取。
相轨迹法:了解基本概念
二 需要记忆的:典型非线性特征的负倒曲线
三 备考策略
本章知识点相对比较集中,单一,但考试中也是单独出一道大题,所占分值和其他章节相当。
重点就是描述函数法,同学们在复习时一定要注意把握重点,如果时间充裕,可以复习一下相轨迹。
考试题型:04-08年的题型都比较类似,没有发生过太大的变化。
给出非线性系统的结构图(有时需要化简),然后判断稳定性,求自激振荡的振幅和频率。
从近几年考题可以看出,在各典型非线性中,继电特性是最为常见的。
四 例题
第八章 状态空间分析方法
一 主要知识点
状态空间表达式的建立
结构图→状态空间表达式;
微分方程→状态空间表达式;
传递函数→状态空间表达式(传递函数的实现,掌握最小实现); 状态空间表达式→传递函数。
状态转移矩阵
状态转移矩阵的性质;
状态转移矩阵的计算(拉氏变换法、线性变换法和有限多项式法);
状态方程的解;
可控性与可观测性
可控、可观性的判据;
可控、可观性的标准型及化为标准型的方法;
)e -1)(z -z z e -1a)s s a aT --a 2()((T Z =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎩
⎪⎨⎧线性部分的简化非线性环节并联非线性环节串联[]))1
D B A sI C s G +-=-((
状态空间的分解。
状态反馈与极点配置
状态反馈规律、对系统性能的影响
极点配置的条件和反馈阵的计算;
第九章 李亚普诺夫稳定性分析
一 主要知识点
基本概念:
平衡状态;
李亚普诺夫意义下的稳定性定义(稳定、渐近稳定、一致渐近稳定、大范围渐近稳定) 李亚普诺夫第一方法
线性化方法,适用于非线性系统。
李亚普诺夫第二方法
构造李亚普诺夫函数。
二 备考策略
本章知识点较少,其实是属于状态空间一章的内容,由于单独出题,所以列为一章。
从历年真题可以看出,第一方法用的比较多,只有08年用的第二方法。
题型就是求系统的平衡点,然后判断每一个平衡点在李亚普诺夫意义下的稳定性。
还应注意非线性系统有时不直接给出状态方程,需要先求出状态方程。
三 例题
例 9.1 非线性系统用下列微分方程组描述:
其中系数均大于零,设输入u 为常数。
(1)求系统的所有平衡点
(2)(2)判断每一个平衡点在Lyapunov 意义下的稳定性,并阐明理由。
解:(1)由,得 即
所以系统所有的平衡点为。
(2 )在平衡点处作偏差向量置换,令
⎪⎩⎪⎨⎧=-=2
211arcsin x y u x y αγ 新状态方程为
⎪⎩⎪⎨⎧+==2221)()()(x x x V p Px x s V T 的方法,常用非线性系统:没有一般从李亚普诺夫方程得到线性系统:⎩⎨⎧+--==γμβα21221sin x x x x x γβα,,⎩⎨⎧==0021x x ⎩⎨⎧=+--=0sin 0212u x x x γβα⎪⎩⎪⎨⎧==0arcsin 21x u x αγ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=0arcsin u x e αγ
{x y
=1。