(839)考试大纲-自动控制原理

2020年硕士研究生统一入学考试

《自动控制原理》

第一部分考试说明

一、考试性质

自动控制原理是控制科学与工程学科一级学科、控制工程、人工智能专业学位硕士生入学考试的专业基础课。考试对象为参加东北大学信息学院2020年全国硕士研究生入学考试的准考考生。

二、考试形式与试卷结构

（一）答卷方式：闭卷，笔试

（二）答题时间：180分钟

（三）考试题型及比例

简答题20%

综合题80%

（四）参考书目

自动控制原理，王建辉，清华大学出版社，2007年4月。

第二部分考查要点

（一）自动控制系统的基本概念

1．自动控制系统的组成

2．自动控制系统的工作原理

3．自动控制系统的类型

4．自动控制系统的性能指标

（二）系统模型的建立

1．传递函数的定义及典型环节的传递函数

2．根据物理定律写出描写系统动态的微分方程并求传递函数

3．画出系统的动态结构图并通过化简求出传递函数

4．画出系统的信号流图并通过化简求出传递函数

（三）自动控制系统的时域分析法

1．根据系统的微分方程或传递函数求出系统输出随时间变化的解（主要考虑系统输入为阶跃信号，被控对象为一阶和二阶系统），并分析系统的性能。

2．根据系统的特征方程判断系统的稳定性

3．稳态误差的定义及计算

（四）自动控制系统的根轨迹分析法

1．根轨迹的概念

2．根轨迹的绘制

3．利用根轨迹分析系统的性能

（五）自动控制系统的频率分析法

1．频率特性的概念及表示方法

2．典型环节及开环系统频率特性的绘制

3．利用系统的开环频率特性分析系统的性能

4．闭环频率特性及与系统的动态性能的关系（六）控制系统的校正及综合

1．控制系统校正的基本概念

2．串联校正

3．并联校正

4．复合校正

（七）非线性系统分析

1．非线性系统的特点

2．典型的非线性系统

3．利用描述函数法分析非线性系统

4．相平面法

（八）线性离散系统的理论基础

1．离散系统的基本概念及基础知识

2．脉冲传递函数的定义及推导

3．采样控制系统的时域分析

自动控制原理期末考试卷与答案

自动控制原理期末考试卷与答案 一、填空题（每空 1 分，共20分） 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面，即： 稳定性 、快速性和 准确性 。 2、控制系统的 输出拉氏变换与输入拉氏变换在零初始条件下的比值 称为传递函数。 3、在经典控制理论中，可采用 劳斯判据(或：时域分析法)、根轨迹法或奈奎斯特判据(或：频域分析法) 等方法判断线性控制系统稳定性。 4、控制系统的数学模型，取决于系统 结构 和 参数, 与外作用及初始条件无关。 5、线性系统的对数幅频特性，纵坐标取值为 20lg ()A ω(或：()L ω)，横坐标为lg ω 。 6、奈奎斯特稳定判据中，Z = P - R ，其中P 是指 开环传函中具有正实部的极点的个数，Z 是指 闭环传函中具有正实部的极点的个数，R 指 奈氏曲线逆时针方向包围 (-1, j0 )整圈数。 7、在二阶系统的单位阶跃响应图中，s t 定义为 调整时间 。%σ是超调量 。 8、设系统的开环传递函数为12(1)(1) K s T s T s ++，则其开环幅频特性为 2212()()1()1A T T ωωωω= +?+，相频特性为 01112()90()() tg T tg T ?ωωω--=---。 9、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 给定值 与反馈量的差值进行的。 10、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5() 105t t g t e e --=+，则该系统的传递函数G(s)为 105 0.20.5s s s s + ++。 11、自动控制系统有两种基本控制方式，当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为 开环控制系统；当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时，称为 闭环控制系统；含有测速发电机的电动机速度控制系统，属于 闭环控制系统。 12、根轨迹起始于开环极点，终止于开环零点。 13、稳定是对控制系统最基本的要求，若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡，则该系统 稳定。判断一个闭环线性控制系统是否稳定，在时域分析中采用劳斯判据；在频域分析中采用奈奎斯特判据。 14、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅值越频率c ω对应时域性能指标 调整时间s t ，它们反映了系统动态过程的快速性 二、(8分)试建立如图3所示电路的动态微分方程，并求传递函数。 图3 解：1、建立电路的动态微分方程 根据KCL 有 2 00i 10i ) t (u )]t (u )t (d[u )t (u )t (u R dt C R =-+- (2分) 即 )t (u ) t (du )t (u )()t (du i 2i 21021021R dt C R R R R dt C R R +=++ (2分) 2、求传递函数 对微分方程进行拉氏变换得 )(U )(U )(U )()(U i 2i 21021021s R s Cs R R s R R s Cs R R +=++ (2分)

自动控制原理期末考试复习题及答案

一、 填空题 1、线性定常连续控制系统按其输入量的变化规律特性可分为_恒值控制_系统、随动系统和_程序控制_系统。 2、传递函数为 [12(s+10)] / {(s+2)[(s/3)+1](s+30)} 的系统的零点为_-10_， 极点为_-2__， 增益为_____2_______。 3、构成方框图的四种基本符号是： 信号线、比较点、传递环节的方框和引出点 。 4、我们将 一对靠得很近的闭环零、极点 称为偶极子。 5、自动控制系统的基本控制方式有反馈控制方式、_开环控制方式和_复合控制方式_。 6、已知一系统单位脉冲响应为t e t g 5.16)(-=，则该系统的传递函数为 。 7、自动控制系统包含_被控对象_和自动控制装置两大部分。 8、线性系统数学模型的其中五种形式是微分方程、传递函数、__差分方程_、脉冲传递函数_、__方框图和信号流图_。 9、_相角条件_是确定平面上根轨迹的充分必要条件，而用_幅值条件__确定根轨迹上各 点的根轨迹增益k*的值。当n-m ≥_2_时, 开环n 个极点之和等于闭环n 个极点之和。 10、已知一系统单位脉冲响应为 t e t g 25.13)(-=，则系统的传递函数为_ _。 11、当∞→ω时比例微分环节的相位是： A.90 A.ο 90 B.ο 90- C.ο45 D.ο 45- 12、对自动控制的性能要求可归纳为_稳定性__、_快速性_和准确性三个方面， 在阶跃 响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的_快速性___，而稳态误差体现的是_稳定性和准确性_。 13、当且仅当离散特征方程的全部特征根均分布在Z 平面上的_单位圆 _内，即所有特征根的模均小于___1____,相应的线性定常离散系统才是稳定的。 14、下列系统中属于开环控制系统的是 D.普通数控加工系统

2014考研西北工业大学《821自动控制原理》模拟题解析部分

专业课模拟题解析课程 第1讲 模拟题一解析（一）

一、（25分）某系结构图如下图所示，该系统的单位阶跃响应如右图。 （1）求该系统结构图中未知参量v,k,T. e (2)当T不等于零时，求a的值，使该系统的单位斜坡误差1 ss 考点：（1）阶跃响应的导数是脉冲响应，脉冲响应的s域表达式就是系统的传递函数。

（2）稳态误差的算法 解： ， a s Ts s a s K Ts s a s Ts s a s K s v v v ++++=+++++=Φ)1()() 1(1) 1()()(?? ??===1 110T v K ?? ??===0 210T v K

或者 （2）由梅森公式可得，该系统的误差传递函数为： 22 1()21(1) e s s s s a s s a s s φ+==++++ + 22220011 lim *()*lim **12e s s s s s s s s s s a s φ→→+==++ a=1 二、(25分)已知系统结构图，K * = 0→∞，绘制系统根轨迹并确定： （1）使系统稳定且为欠阻尼状态时开环增益 K 的取值范围； （2） 当3λ =-5 时，1,2λ=？相应 K=?

解： ①实轴上的根轨迹：[-∞,-4], [-2,0] ② 渐近线： * () (2)(4) K G s s s s = ++ *8 1 K K v ?= ? = ? 111 24 d d d ++= ++

③ 分离点： 整理得： 舍去第二个结果，可得： ④ 虚轴交点： 231280d d ++=120.845; 3.155 d d =-=-0.845 * 24 3.08 d d K d d d =-=++=*32*()(2)(4)680 D s s s s K s s s K =+++=+++=

电子科技大学839自动控制原理_2012年真题及答案

2012年试题 1. (共10分) 某单位负反馈系统，已知： 1) 系统为三阶系统，且一对闭环主导极点为112,1j s ±-= 2) 在t t r =)(作用下的稳态误差为1.2 求同时满足以上条件的系统开环传递函数)(s G 2. (共20分) 某负反馈系统结构框图如图1所示， 图1 1) 试求系统闭环传递函数)()()(s R s C s =Φ表达式 2) 试确定参数K 和β，使系统阻尼比707.0=?，无阻尼自振荡角频率 s rad n /2=ω，求此时系统的动态性能指标s t %,σ 3) 当系统输入t t r 2)(=时，求系统由)(t r 产生的稳态误差ss e 4) 试确定补偿控制器)(s G n ，使干扰)(t n 对系统输出)(t c 无影响 3.(共15分) 某控制系统状态方程为u x x x x ??????+??????? ?????--=??? ???????1032102121，试求： 1) 系统的状态转移矩阵)(t Φ 2) 在单位阶跃输入和初始状态??? ???=01)0(x 作用下的系统状态向量)(t x

4. (共15分) 某正反馈控制系统结构框图如图2所示 图2 1) 试绘制当K 变化时的闭环根轨迹图 2) 使确定系统稳定且为过阻尼状态时K 的范围 5. (共15分) 某采样控制系统如图3所示，其中τ为大于零的常数，T 为采样周期，如要求系统在t t r =)(作用下的稳态误差T e ss 25.0=，试给出系统稳定时T 的取值范围 图3 6. (共15分) 某控制系统如图4所示，试利用状态反馈方法构成闭环系统，并使 得系统闭环传递函数为2450 702450 2++=Φs s ，试求出满足要求的状态反馈增益 [] 21k k K = 图4 7. (共15分) 一致某负反馈系统开环传递函数为T k Ts s s k s H s G ,,,) 1() 1()()(ττ+-=均大 于0，使用奈奎斯特稳定判据判断系统稳定性。 8. (共20分) 已知某最小相位系统的开环对数幅频特性)(0ωL 和串联校正装置的对数幅频特性)(ωc L 如图5所示，原系统的剪切频率为s rad c /3.24=ω 1)试写出原系统的开环传递函数)(0s G ，并求其相角裕度0γ，判断系统 y

燕山大学2018年《自动控制原理》考研大纲

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

09自动控制原理期中考试答案

南京高等职业技术学校 2009年～2010年第一学期期中考试 班级 507211、502212 、507213 自动控制原理期中考试题（闭卷）系电气系班级姓名学号 一、填空题（每格1分，共32分） 1、古典控制理论只涉及单输入、单输出系统，对于多输入、多输出系统就无能为力了。 由于具有多输入和多输出的现代设备变得愈来愈复杂，所以需要大量方程来描述现代控制系统。 2、扰动是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。 3、反馈控制系统是一种能对输出量与参考输入量进行比较，并力图保持两者之间的既定关系的系统，它利用输出量与输入量的偏差来进行控制。 4、当自动调整系统的输出量是温度、压力、流量、液面或PH值（氢离子浓度）等这样一些变量时，就叫过程控制系统。 5、对自动控制系统性能的基本要求 可以归结为稳定性（长期稳定性）、准确性（精度）和快速性（相对稳定性）。稳定性：对恒值系统要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。对随动系统，被控制量始终跟踪参据量的变化。稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性，通常由系统的结构决定与外界因素无关。快速性：对过渡过程的形式和快慢提出要求，一般称为动态性能。稳定高射炮射角随动系统，虽然炮身最终能跟踪目标，但如果目标变动迅速，而炮身行动迟缓，仍然抓不住目标。准确性：用稳态误差来表示。如果在参考输入信号作用下，当系统达到稳态后，其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 6、系统最基本的数学模型是它的微分方程式。建立微分方程的步骤如下：①确定系统的输入量和输出量②将系统划分为若干环节，从输入端开始，按信号传递的顺序，依据各变量所遵循的物理学定律，列出各环节的线性化原始方程。③消去中间变量，写出仅包含输入、输出变量的微分方程式。 7、拉氏变换定义设函数f(t)满足①t<0时 f(t)=0 ② t>0时，f(t)分段连续 ∞

《自动控制原理》(科目代码845)考试大纲

参考书目： （1）各出版社出版的各种自动控制原理教材及习题集 （2）孙优贤、王慧主编. 自动控制原理. 北京：化工出版社，2011年6月 （3）胡寿松主编. 自动控制原理(第四版、第五版、第六版). 分别于2001年2月、2007年6月、2013年5月由科学出版社的(该书初版于1979年，前三版均由国防工业出版社出版，亦可作为参考书) 特别提醒：本考试大纲仅适合报考2017年浙江大学控制科学与工程学院、专业课考＜自动控制原理＞（科目代码845）课程的考生。该门课程的满分为150分。 一、总的要求 全面掌握自动控制系统的基本概念与原理，深入理解与掌握自动控制系统分析与综合设计的方法，并能用这些基本的原理与方法去分析问题、解决问题。 二、基本要求 (1) 自动控制的一般概念：自动控制的基本原理与自动控制系统组成、分类，能将具体对象的控制系统物理结构图表示抽象成控制系统的方块图表示，能分析其中各种物理量、信息流之间的关系。 (2) 动态系统的数学模型：能建立给定典型系统的数学模型，包括微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型等；能熟练地通过方块图简化方法与信号流图等方法获得系统总的传递函数；能根据要求进行各种数学模型之间的相互转换。 (3) 线性时不变连续系统的时域分析：掌握系统微分方程模型的求解，拉普拉斯变换在时域分析中的应用，一阶、二阶及高阶系统的时域分析；状态空间模型的求解与分析；系统时间响应的性能指标及计算；系统的稳定性分析、稳态误差系数与稳态误差的计算等。 (4) 根轨迹: 掌握根轨迹法的基本概念；根轨迹绘制的基本法则及推广法则；利用根轨迹进行系统性能的分析与设计。 (5) 频率分析：掌握系统的频率特性基本概念；开环系统的典型环节分解与开环频率特性曲线及其分析；利用伯德图建立对象的传递函数模型；奈魁斯特频率特性稳定判据以及稳定裕度分析。

自动控制原理期末试题3套与答案一套

自动控制理论 （A/B 卷 闭卷） 一、填空题（每空 1 分，共15分） 1、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差 值进行的。 2、复合控制有两种基本形式：即按 的前馈复合控制和按 的前馈复合控制。 3、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节，以并联方式连接，其等效传 递函数为()G s ，则G(s)为 （用G 1(s)与G 2(s) 表示）。 4、典型二阶系统极点分布如图1所示， 则无阻尼自然频率=n ω ， 阻尼比=ξ ， 该系统的特征方程为 ， 该系统的单位阶跃响应曲线为 。 5、若某系统的单位脉冲响应为0.20.5()105t t g t e e --=+， 则该系统的传递函数G(s)为 。 6、根轨迹起始于 ，终止于 。 7、设某最小相位系统的相频特性为101()()90()tg tg T ?ωτωω--=--，则该系 统的开环传递函数为 。 8、PI 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ， 其相应的传递函数为 ，由于积分环节的引入，可以改善系

统的 性能。 二、选择题（每题 2 分，共20分） 1、采用负反馈形式连接后，则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定； B 、系统动态性能一定会提高； C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小，最后完全消除； D 、需要调整系统的结构参数，才能改善系统性能。 2、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点； B 、在积分环节外加单位负反 馈； C 、增加开环零点； D 、引入串联超前校正装置。 3、系统特征方程为 0632)(23=+++=s s s s D ，则系统 ( ) A 、稳定； B 、单位阶跃响应曲线为单调指数上 升； C 、临界稳定； D 、右半平面闭环极点数2=Z 。 4、系统在2)(t t r =作用下的稳态误差∞=ss e ，说明 ( ) A 、 型别2

自动控制原理期中试题

2012—2013学年第1学期 《自动控制原理》期中考试试卷 (适用专业：自动化、电气、测控) 专业班级 姓名 学号 开课系室信控学院自动化系 考试日期2012年11月25日 一、简答题(18分) 1. 控制系统正常工作的最基本要求是什么？

答：稳定性、快速性、准确性（3分） 2.什么是线性系统？线性系统的特征是什么？ 答：用线性微分方程描述的系统称为线性系统。 其特征是满足叠加原理，即叠加性与齐次性。（3分） 3.控制系统的传递函数的定义和应用范围是什么？ 答：控制系统的传递函数的定义为：零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 应用范围是：线性定常系统（3分） 4.控制器中加入比例+微分环节对控制系统的影响是什么？ 答：比例微分环节可增大系统的阻尼比，超调量增加，调节时间缩短，且不影响系统的稳态误差与自然振荡频率；允许选取较高的开环增益，因此在保证一定的动态性能条件下，可以减小稳态误差。（3分） 5.控制系统的稳态误差取决于哪些因素？ 答：开环增益、系统型别、输入信号的形式与幅值。（3分） 6.线性定常系统稳定的充分必要条件是什么？ 答：线性定常系统稳定的充分必要条件是闭环特征方程的根均具有负实部，或闭环传递函数的极点均位于s左半平面。（3分） 二、(1)由图1所示系统结构图求出相应的传递函数()/() C s N s。 C s R s和()/()（8分）

图1 系统结构图 (2)由图2所示系统结构图求出相应的传递函数()/()C s R s 。（8分） 图2系统结构图 解：(1)当仅考虑()R s 作用时，经过反馈连接等效，可得简化结构图（图1-1），则系统传递函数为 12221212 22123 322 1() ()111G G G H G G C s G G R s G H G G H H G H -== -++- （4分） 图1-1()R s 作用时的简化结构图 当仅考虑()N s 作用时，系统结构图如图1-2所示。系统经过比较点后移和串、并联等效，可得简化结构图，如图1-4所示。则系统传递函数为 1122121221322123 (1)()()1()1G H G G G G H C s N s G H G H G H G G H ++==---+ （4分）

2018华中科技大学829《自动控制原理》考试大纲

2018华中科技大学硕士研究生入学考试《自动控制原理》考试大纲 科目名称：自动控制原理(含经典控制理论、现代控制理论) 代码：829 第一部分考试说明 一．考试性质 《自动控制原理》是为我校招收控制科学与工程专业硕士研究生设置的考试科目。它的评价标准是高等学校优秀毕业生能达到良好及以上水平，以保证被录取者具有较扎实的专业基础。 二．考试形式与试卷结构 （一）答卷方式：闭卷，笔试； （二）答题时间：180分钟。 （三）题型：计算题、简答题、选择题 第二部分考查要点 （一）自动控制的一般概念 1．自动控制和自动控制系统的基本概念，负反馈控制的原理； 2．控制系统的组成与分类； 3．根据实际系统的工作原理画控制系统的方块图。 （二）控制系统的数学模型 1．控制系统微分方程的建立，拉氏变换求解微分方程。 2．传递函数的概念、定义和性质。 3．控制系统的结构图，结构图的等效变换。 4．控制系统的信号流图，结构图与信号流图间的关系，由梅逊公式求系统的传递函数。 （三）线性系统的时域分析 1．稳定性的概念，系统稳定的充要条件，Routh稳定判据。 2．稳态性能分析 （1）稳态误差的概念，根据定义求取误差传递函数，由终值定理计算稳态误差； （2）静态误差系数和动态误差系数，系统型别与静态误差系数，影响稳态误差的因素。 3．动态性能分析 （1）一阶系统特征参数与动态性能指标间的关系； （2）典型二阶系统的特征参数与性能指标的关系； （3）附加闭环零极点对系统动态性能的影响； （4）主导极点的概念，用此概念分析高阶系统。 （四）线性系统的根轨迹法 1．根轨迹的概念，根轨迹方程，幅值条件和相角条件。 2．绘制根轨迹的基本规则。 3．0o根轨迹。非最小相位系统的根轨迹及正反馈系统的根轨迹的画法。

自动控制原理期末考试题A卷

A 卷 一、填空题（每空 1 分，共10分） 1、 在水箱水温控制系统中，受控对象为 ，被控量为 。 2、 对自动控制的性能要求可归纳为___________、快速性和准确性三个方面， 在阶跃响应性能指标中，调节时间体现的是这三个方面中的______________，而稳态误差体现的是______________。 3、 闭环系统的根轨迹起始于开环传递函数的 ，终止于开环传递函数的 或无穷远。 4、 PID 控制器的输入－输出关系的时域表达式是 ，其相应的传递函数为 。 5、 香农采样定理指出：如采样器的输入信号e(t)具有有限宽带，且有直到ωh 的频率分量，则使信号e(t) 完满地从采样信号e*(t) 中恢复过来的采样周期T 要满足下列条件：________________。 二、选择题（每题 2 分，共10分） 1、 设系统的传递函数为G （S ）＝1 52512++s s ，则系统的阻尼比为（ ）。 A ．21 B ．1 C ．51 D ．25 1 2、 非单位负反馈系统，其前向通道传递函数为G(S)，反馈通道传递函数为H(S)，当输入信号为R(S)，则从输入端定义的误差E(S)为 ( ) A 、 ()()()E S R S G S =? B 、()()()()E S R S G S H S =?? C 、()()()()E S R S G S H S =?- D 、()()()() E S R S G S H S =- 3、 伯德图中的低频段反映了系统的（ ）。 A ．稳态性能 B ．动态性能 C ．抗高频干扰能力 D ．.以上都不是 4、 已知某些系统的开环传递函数如下，属于最小相位系统的是( )。 A 、 (2)(1)K s s s -+ B 、(1)(5K s s s +-+） C 、2(1)K s s s +－ D 、(1)(2) K s s s -- 5、 已知系统的开环传递函数为 100(0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定

自动控制原理复习资料

∑??=i i i s s Q s H ) ()(1 )(第一章：1 闭环系统（或反馈系统）的特征：采用负反馈，系统的被控变量对控制作用有直接影响，即被控变量对自己有控制作用 。2 典型闭环系统的功能框图。 自动控制 在没有人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程按照预定的规律运行。 自动控制系统 由控制器和被控对象组成，能够实现自动控制任务的系统。 被控制量 在控制系统中．按规定的任务需要加以控制的物理量。 控制量 作为被控制量的控制指令而加给系统的输入星．也称控制输入。 扰动量 干扰或破坏系统按预定规律运行的输入量，也称扰动输入或干扰掐入。 反馈 通过测量变换装置将系统或元件的输出量反送到输入端，与输入信号相比较。反送到输入端的信号称为反馈信号。 负反馈 反馈信号与输人信号相减，其差为偏差信号。 负反馈控制原理 检测偏差用以消除偏差。将系统的输出信号引回插入端，与输入信号相减，形成偏差信号。然后根据偏差信号产生相应的控制作用，力图消除或减少偏差的过程。 开环控制系统 系统的输入和输出之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，这样的系统称为开环控制系统。开环控制又分为无扰动补偿和有扰动补偿两种。 闭环控制系统 凡是系统输出端与输入端存在反馈回路，即输出量对控制作用有直接影响的系统，叫作闭环控制系统。 自动控制原理课程中所讨论的主要是闭环负反馈控制系统。 复合控制系统 复合控制系统是一种将开环控制和闭环控制结合在一起的控制系统。它在闭环控制的基础上，用开环方式提供一个控制输入信号或扰动输入信号的顺馈通道，用以提高系统的精度。 自动控制系统组成 闭环负反馈控制系统的典型结构如图1．2所示。组成一个自动控制系统通常包括以下基本元件 1．给定元件 给出与被控制量希望位相对应的控制输入信号(给定信号)，这个控制输入信号的量纲要与主反馈信号的量纲相同。给定元件通常不在闭环回路中。2．测量元件 测量元件也叫传感器，用于测量被控制量，产生与被控制量有一定函数关 系的信号。被控制量成比例或与其导数成比例的 信号。测量元件的精度直接影响控制系统的精度应使测量元件的精度高于系统的精度，还要有足够宽的频带。3．比较无件 用于比较控制量和反馈量并产生偏差信号。电桥、运算放大器可作为电信号的比较元件。有些比较元件与测量元件是结合在一起的，如测角位移的旋转变压器和自整 角机等。4．放大元件 对信号进行幅值或功率的 放大，以及信号形式的变换．如交流变直流的相敏整流或直流变交流的相敏调制。5．执行元件 用于操纵被控对象，如机械位移系统中的电动机、液压伺服马达、温度控制系统中的加热装置。执行元件的选择应具有足够大的功率和足够宽的频带。6．校正元件 用于改善系统的动态和稳态性能。根据被控对象特点和性能指标的要求而设计。校正元件串联在由偏差信号到被控制信号间的前向通道中的称为串联校正；校正元件在反馈回路中的称为反馈校正。7．被控对象 控制系统所要控制的对象，例如水箱水位控制系统中的水箱、房间温度控制系统中的房间、火炮随动系统中的火炮、电动机转速控制系统中电机所带的负载等。设计控制系统时，认为被控对象是不可改变的，它的输出即为控制系统的被控制量。8．能源元件 为控制系统提供能源的元件，在方框图中通常不画出。 对控制系统的基本要求1．稳定性 稳定性是系统正常工作的必要条件。2．准确性 要求过渡过程结束后，系统的稳态精度比较高，稳态误差比较小．或者对某种典型输入信号的稳态误差为零。3．快速性 系统的响应速度快、过渡过程时间短、超调量小。系统的稳定性足够好、频带足够宽，才可能实现快速性的要求。 第二章：1、建立系统的微分方程，绘制动态框图并求传递函数。3、传递函数 在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比称为传递函数。传递函数的概念适用于线性定常单输入、单输出系统。求传递函数通常有两种方法：对系统的微分方程取拉氏变换，或化简系统的动态方框图。对于由电阻、电感、电容元件组成的电气网络，一般采用运算阻抗的方法求传递函数。4、结构图的变换与化简 化简方框图是求传递函数的常用方法。对方框图进行变换和化简时要遵循等效原则：对任一环节进行变换时，变换前后该环节的输人量、输出量及其相互关系应保持不变。化简方框图的主要方法就是将串联环节、并联环节和基本反馈环节用一个等效环节代替。化简方框图的关键是解除交叉结构， 即移动分支点或相加点，使被简化的环节中不存在与外部直接相连的分支点和相加点。5、利用梅森(Mason)公式求传递函数。 )(s Q i 第i 条前向通路传递函数的乘积。?流图的特征式= 1 - 所有回路传递函数乘积之和+每两个互不接触回路传递函数乘 积之和-每三个 (1) ∑∑-+ b c c b a a L L L ..........条前向通路接触的回路 中处除去与第从余子式i ,??i 第三章：1、一阶系统对典型输入信号的输出响应。（单位）阶跃函数（Step function ）0,)(1≥t t ;（单位）斜坡函数（Ramp

自动控制原理考研大纲

《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

2018年中国计量大学821自动控制原理2考研真题

设一单位反馈控制系统的开环传递函数为： 1 9 )(+= s s G 求系统在)452cos(2)( -=t t r 输入信号作用下的稳态输出。 二、（15分） 画出如下系统的信号流图并求出系统的传递函数) ()(s R s C 。 ???????+==-=--=) ()()()()()()()()()()()()()()()()()(33242232112311s X s G s X s G s C s X s G s X s C s H s X s G s X s X s H s C s R s X 三、（20分） 反馈系统中，前向传递函数为)10() 40()(++= s s s k s G ，反馈回路传递函数为20 1)(+=s s H 1.试确定使系统稳定的k 的取值范围； 2.确定能使系统临界稳定的K 值，并计算此时系统的根。 四、（20分） 机器人控制系统结构图如图1所示。试确定参数K1，K2值，使系统单位阶跃响应的峰值时间s t p 5.0=,超调量%2=p σ。 图1

单位反馈系统的开环传递函数为： 8 4)1()(2+-+= s s s K s G 1.绘制系统的根轨迹； 2.确定使系统闭环稳定时开环增益K 的取值范围。 六、（20分） 系统的开环传递函数为 ) 12.0(4)()(2+= s s s H s G 1.绘制系统的Bode 图，并求系统的相角裕度γ； 2.在系统中串联一个比例加微分环节（s+1）,绘制此时系统的Bode 图，并求系 统的相角裕度γ； 3.说明比例加微分环节对系统性能的影响。 七、（20分） 设一单位反馈控制系统的开环传递函数为 4 ()(s 2) G s s = + 试设计一超前校正装置，使校正后系统的静态速度误差系数120v K s -=，相位裕量50γ=。增益裕量20lgK g = 10dB 。

《自动控制原理》期中模拟练习卷

常熟理工学院2017～2018学年第一学期 《自动控制原理》模拟期中试卷 一、单项选择题（20分）。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．下列不是描述控制系统的性能指标的是( )。 A.稳定性 B.准确性 C.快速性 D.可靠性 2．下列说法错误的是（ ）。 A. 传递函数一定只适用于线性系统 B. 传递函数与系统的结构、参数有关，一定与输入量或输入函数的形式无关 C. 不同的物理系统可能有相同的传递函数 D. 传递函数是系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。 3．已知一单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 2(3s 1 Ks 2++s ，则系统稳定时，K 的取值范围为（ ）。 A. K>1/2 B. K>1 C. K>3/2 D. K>2 4．某一线性系统的微分方程为)() (2)()(3)(5)(2233t r dt t dr t c dt t dc dt t c d dt t c d +=+++，则该系统的传递函数为( )。 A ．1351 223 ++++s s s s B ．s s s s 35223++ C ．135223+++s s s s D ． s s s s 351223+++ 5．下列属于系统的稳态性能指标的是（ ） A ．上升时间 B ．稳态误差 C ．稳定性 D ．稳态裕量 6．已知系统的特征方程为12)(D 2 3 1+++=s s s a s ，系统没有右半平面的根且存在两个共轭虚根时，a 1的值为（ ）。 A ．0 B.1 C. 2 D.3 7．已知一系统的开环传递函数为s s s G += 22 )(，则在输入信号r(t)=3t 作用下，系统的稳态误差为（ ）。 A ． 21 B ． 31 C ．23 D ． 3 2 8．已知一阶系统的传递函数为 2 52 +s ，求输入信号为r(t)=1(t)时，响应曲线达到稳态值的95%所用的时间t s 为（ ）。 A ． 2 5 B ．5 C ．215 D ．10 9．已知一单位负反馈开环传递函数为 ) 6(+s s K ，则系统处于临界阻尼时，K 值为（ ） A ．3 B ．6 C ． 8 D ．9 10．下列关于二阶系统的说法，哪项是不正确的（ ） A.超调量只与阻尼比有关，与自然振荡角频率肯定无关 B.峰值时间越小，系统的快速性越差 C.过阻尼情况时，系统的超调量为零 D.无阻尼状态下，系统的特征根为右半平面的一对纯虚根，系统的阶跃响应应为等幅振荡过程 二、判断题（10分）。 1.传递函数的零点决定了系统响应的模态，极点影响各模态在响应中所占的比重 （ ） 2.若系统临界稳定，则暂态响应趋于常数或趋于等幅振荡 （ ） 3.系统的开环增益越大，系统的稳态误差越小，系统越稳定 （ ） 4.增大系统的型号可以保证对给定信号的跟踪能力，但会导致系统稳定性变差 （ ） 5.系统的脉冲响应函数与系统的内部结构，参数有关，可以利用来分析系统稳定性 （ ）

国防科技大学2019年研究生考试大纲851自动控制原理

2019年硕士研究生入学考试自命题科目考试大纲 科目代码：851科目名称：自动控制原理 一.考试要求 主要考查学生对经典控制、现代控制和计算机控制基本概念、相关理论和方法的理解与掌握；考查学生运用系统建模、分析及控制器设计相关方法和手段的能力；考查学生运用Matlab控制相关的基本命令进行系统建模、分析和仿真、控制器设计的能力。 二、考试内容 1．自动控制 控制的基本概念；简单电路、机械系统和直流电机的物理建模；物理系统的微分方程及线性化；传递函数、框图化简及Mason增益公式；系统的时间响应、主导极点及时域性能指标计算、直流增益、稳态误差和稳态误差系数计算；系统的稳定性及劳斯判据；180?和0?根轨迹、根轨迹的手工绘制、根轨迹关键特征点计算；系统的频率响应、Bode图的手工绘制及传递函数辨识、开环频率指标与系统动态性能计算、Nyquist图手工绘制和Nyquist稳定性判据；基于根轨迹的控制器设计（P、PD、PI、PID、PIDF、超前和滞后）和前置滤波器设计，基于Bode图的控制器设计（超前、滞后）。 2．现代控制 物理系统的状态方程描述、系统的能控性和能观性、极点配置控制器设计、状态观测器设计 3．计算机控制 采样信号描述、星号拉普拉斯变换及性质；零阶保持器及性质；Z变换；离散系统的脉冲传递函数；混合系统的离散化；离散系统稳定性、July判据、W变换和劳斯判据；离散系统直流增益及稳态误差计算；离散系统的动态性能；离散系统的根轨迹及性质、离散系统的Bode图；控制器的离散化方法及性质(反向差分、前向差分、双线性变换、零极点匹配和预曲双线性变换);离散状态方程、能控性和能观性、状态反馈控制器及状态观测器设计。连续离散等效设计方法、离散系统的直接分析及控制器设计：根轨迹法、Bode图法、极点配置方法。 4.Matlab控制相关的基本命令 zpk,tf,ss,frd,feedback,impulse,step,lsim,pzmap,rlocus,bode,margin，nyquist, sisotool,c2d,place(acker) 三、考试形式 考试形式为闭卷、笔试，考试时间为3小时，满分150分。 题型包括：填空题、简答题、计算题、分析设计题等。 四、参考书目 1．《现代控制系统》．Richard C.Dorf,Robert H．Bishop著，谢红卫等译，电子工业出版社，2011。第十一版 2．《现代控制工程》．Katsuhiko Ogata著，卢伯英等译，电子工业出版社，2012。第五版 3．《动态系统的数字控制》．Gene F.Frankin J.David Powell著．清华大学出版社，2001。第3版 4．《计算机控制及网络技术》．龙志强等编．中国水利水电出版社，2007。第1版 5.《Linear System Theory and Design》,Chi-Tsong Chen著，Oxford University Press，1999，Third Edition.

2015电子科技大学考研真题839自动控制原理

自动控制原理试题 共 3页 第1页 电子科技大学 2015年攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：839 自动控制原理 注：所有答案必须写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上均无效。 1、 （共15分）某控制系统框图如图1所示。试求：当输入11 ()R s s =和2()1R s =共同作用 下的系统输出()Y s 。 图1 2、 （共15分）某控制系统框图如图2所示。 1） 当系统输入()R s 为单位斜坡函数时，求系统的稳态误差。 2） 试求参数t ，可使系统满足：在超调量为零的前提下，调整时间t s 尽可能短。 图2 3、 （共20分）某直流电机随动系统框图如图3(a)所示。通过反馈校正的方式改善系统的动态性能，如图3(b)所示。反馈校正支路上串接的高通滤波器参数为：R=1M W ,C=10m F, 0.2875k =,试求： 1） 试求校正前原系统的超调量、调节时间； 2） 试求校正后系统的闭环传递函数，并计算在单位斜坡函数激励下的系统稳态误差。

自动控制原理试题 共 3页 第2页 图3(a) 图3(b) 4、 （共15分）某控制系统框图如图4所示，其中120,0,T T >> 1） 试绘制参数K 由0?￥ 变化时，系统的根轨迹图。 2） 试根据根轨迹图判断，使系统稳定的K 的取值范围。 图4 5、 （共15分）某控制系统框图如图5所示，其中10,0m K K >> 1) 试分析系统保持稳定时，系统参数应满足的条件。 2) 试求当输入信号2 1()1()2 r t t t t =++ 时，系统的稳态误差。 3) 试分析系统中PD 控制器参数1,K t 分别对系统稳定性及对加速度信号跟踪误差的影响。 图5 6、 （共15分）已知某线性定常系统的状态方程与输出方程分别为： []010*******X AX Bu X u y CX X éùéù=+=+êúêú -????==& 假定系统状态变量不可测，试设计全维状态观测器，并通过状态反馈，实现系统的闭环极点配置到127.077.07,7.077.07s j s j =-+=--。 为使状态差()()e X t X t -尽快衰减到零，建议将观测

自动控制原理课程教学大纲

物理电子工程学院《自动控制原理》课程教学大纲课程编号：04210164 课程性质：专业必修课 先修课程：高等数学、函数变换、模拟电路、电路分析 总学时数：76 学分：4 适合专业：电子信息工程、机械与电子工程、机械自动化、电器自动化、通信、包装工程等专业 (一) 课程教学目标 自动控制理论是电子信息科学与技术专业的一门重要的专业基础课程。它侧重于理论角度，系统地阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。通过自动控制理论的教学，应使学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。 (二) 课程的目的与任务 本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等专业、工科及相关理科的必修基础课程。通过本课程的学习，使学生掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。学生将掌握自动控制系统分析与设计等方面的基本方法，如控制系统的时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法、状态空间分析法、采样控制系统的分析等基本方法等。为各类计算机控制系统设计打好基础。 (三) 理论教学的基本要求 1、熟练掌握自动控制的概念、基本控制方式及特点、对控制系统性能的基本要求。 2、熟练掌握典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式以及控制系统传递函数的建立和表示方法，初步掌握小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。