南航机械原理课件 绪论

②南航《820自动控制原理》、《920自动控制原理(专业学位)》考试大纲

820自动控制原理考试大纲 920自动控制原理(专业学位)考试大纲 《自动控制原理》考试内容包括: 经典控制理论和现代控制理论。 第一章-自动控制的一般概念：控制系统的一般概念、名词术语、发展史；控制系统的分类；控制系统的组成；典型外作用；对控制系统的基本要求。 第二章-控制系统的数学模型：控制系统动态微分方程的列写；用拉普拉斯变换求解线性微分方程的零初态响应与零输入响应；运动模态的概念；传递函数的定义和性质；典型元部件传递函数的求法；控制系统结构图的绘制；梅逊公式在结构图和信号流图中的应用。 第三章-线性系统的时域分析法：系统稳定性的定义与判断法则；劳斯稳定判据；控制系统时域动态性能指标的定义与计算；一阶系统、二阶系统的阶跃响应，典型欠阻尼二阶系统动态性能指标的计算；输入引起的误差的定义，静态误差系数、系统型别、稳态误差的计算；计算典型输入作用下，不同类型系统的稳态误差；扰动引起的误差的定义与计算方法；减小稳态误差的措施。 第四章-线性系统的根轨法：根轨迹的基本概念；根轨迹的模值条件与相角条件；根轨迹绘制的基本法则；广义根轨迹；主导极点与偶极子的概念及其应用。 第五章-线性系统的频域分析法：频率特性的概念及其图示法；频率特性的计算；开环频率特性的绘制；开环系统幅相曲线绘制；开环对数曲线绘制；由最小相角系统的对数幅频渐近曲线求传递函数；奈奎斯特稳定判据；对数稳定判据；稳定裕度；串联超前校正网络的设计；串联迟后校正网络的设计。 第六章-线性离散系统的分析：离散系统的基本概念；信号的采样与保持；差分方程的概念；差分方程的求取与求解；香农采样定理；Z变换定理；离散系统的数学模型；脉冲传递函数的概念与求法；离散系统输出Z变换的求法；离散系统的稳定性与稳态误差； 第七章-非线性控制系统分析知识点：非线性控制系统概述；常见非线性特性及其对系统运动的影响；负倒描述函数曲线的绘制；用描述函数法判断非线性系统稳定性；自激振荡的判断、自振参数的确定。 第八章-线性系统的状态空间分析与综合：线性系统的状态空间描述；状态空间的基本概念；状态空间表达式的建立；状态空间表达式求解方法；状态转移矩阵及其性质；传递函数阵；线性系统的可控性与可观性；线性系统可控性与可观性的基本概念；线性系统可控性与可观性判据；可控标准型与可观标准型；线性定常系统的线性变换；状态空间线性变换定

南航自动控制原理考纲

《自动控制原理》考试内容包括: 经典控制理论和现代控制理论。 第一章-自动控制的一般概念：控制系统的一般概念、名词术语、发展史；控制系统的分类；控制系统的组成；典型外作用；对控制系统的基本要求。 第二章-控制系统的数学模型：控制系统动态微分方程的列写；用拉普拉斯变换求解线性微分方程的零初态响应与零输入响应；运动模态的概念；传递函数的定义和性质；典型元部件传递函数的求法；控制系统结构图的绘制；梅逊公式在结构图和信号流图中的应用。 第三章-线性系统的时域分析法：系统稳定性的定义与判断法则；劳斯稳定判据；控制系统时域动态性能指标的定义与计算；一阶系统、二阶系统的阶跃响应，典型欠阻尼二阶系统动态性能指标的计算；输入引起的误差的定义，静态误差系数、系统型别、稳态误差的计算；计算典型输入作用下，不同类型系统的稳态误差；扰动引起的误差的定义与计算方法；减小稳态误差的措施。 第四章-线性系统的根轨法：根轨迹的基本概念；根轨迹的模值条件与相角条件；根轨迹绘制的基本法则；广义根轨迹；主导极点与偶极子的概念及其应用。 第五章-线性系统的频域分析法：频率特性的概念及其图示法；频率特性的计算；开环频率特性的绘制；开环系统幅相曲线绘制；开环对数曲线绘制；由最小相角系统的对数幅频渐近曲线求传递函数；奈奎斯特稳定判据；对数稳定判据；稳定裕度；串联超前校正网络的设计；串联迟后校正网络的设计。 第六章-线性离散系统的分析：离散系统的基本概念；信号的采样与保持；差分方程的概念；差分方程的求取与求解；香农采样定理；Z变换定理；离散系统的数学模型；脉冲传递函数的概念与求法；离散系统输出Z变换的求法；离散系统的稳定性与稳态误差； 第七章-非线性控制系统分析知识点：非线性控制系统概述；常见非线性特性及其对系统运动的影响；负倒描述函数曲线的绘制；用描述函数法判断非线性系统稳定性；自激振荡的判断、自振参数的确定。 第八章-线性系统的状态空间分析与综合：线性系统的状态空间描述；状态空间的基本概念；状态空间表达式的建立；状态空间表达式求解方法；状态转移矩阵及其性质；传递函数阵；线性系统的可控性与可观性；线性系统可控性与可观性的基本概念；线性系统可控性与可观性判据；可控标准型与可观标准型；线性定常系统的线性变换；状态空间线性变换定义和性质；对偶原理和规范分解；线性定常系统的反馈结构及设计状态观测器；传递函数的实现问题；状态反馈与输出反馈；极点配置；状态观测器设计；李雅普洛夫稳定性分析；李雅普洛夫意义稳定

南航自动控制原理考研大纲

§自动控制原理参考书目： 《自动控制原理(第五版)》胡寿松著，科学出版社2007年§自动控制原理考试大纲： 《自动控制原理》考试内容包括: 经典控制理论和现代控制理论两大部分。第一章自动控制的一般概念知识点：控制系统的一般概念：名词术语、发展史、控制系统的分类、控制系统的组成、典型外作用、对控制系统的基本要求基本要求：掌握反馈控制的基本原理、根据系统工作原理图绘制原理方块图第二章控制的数学模型知识点：控制系统动态微分方程的列写用拉普拉斯变换求解线性微分方程的零初态响应与零输入响应运动模态的概念传递函数的定义和性质、典型元部件传递函数的求法控制系统结构图的绘制、等效变换、梅逊公式在结构图和信号流图中的应用基本要求：1.利用复阻抗建立电路结构图 2.熟悉控制系统常用元部件的传递函数3.掌握控制系统结构图的绘制方法及基本等效变换 4.用等效变换或梅逊公式求结构图或信号流图的各种传递函数第三章线性系统的时域分析法知识点：控制系统时域动态性能指标的定义与计算、误差的定义与稳态误差的计算系统稳定性的定义与判断法则、系统动态性能分析不作要求的内容: 过阻尼二阶系统性能指标的估算公式非零初始条件下二阶系统的响应过程高阶系统的动态性能估算、赫尔维茨稳定判据动态误差系数、采用串级控制抑制内回路扰动基本要求：

1.学会求出一阶系统的阶跃响应、会推导一阶系统动态性能指标的计算公式 2.典型欠阻尼二阶系统动态性能指标的计算、性能指标与特征根的关系 3.改善二阶系统动态性能指标的方法 4.主导极点与偶极子的概念及其应用 5.劳斯判据的应用 6.静态误差系数、系统型别、稳态误差的计算。 7.扰动引起的误差的定义与计算方法 8.减小和消除稳态误差的方法第四章线性系统的根轨法知识点：根轨迹的基本概念、根轨迹的模值条件与相角条件、根轨迹绘制的基本法则广义根轨迹、系统性能的分析不作要求的内容: 根轨迹簇基本要求：1.学会由系统的特征方程求开环增益从零到无穷变化时的根轨迹方程（或开环零点、或开环极点从零到无穷变化）2.理解根轨迹的模值方程与相角方程的几何意义 3.掌握零度根轨迹与1800度根轨迹的绘制法则 4.学会由根轨迹分析系统稳定性、分析参数的选择对系统运动模态的影响第五章线性系统的频域分析法知识点：频率特性的概念及其图示法、开环频率特性的绘制奈奎斯特稳定判据、稳定裕度不作要求的内容: 对数幅相曲线随机信号的频谱、确定闭环频率特性的图解方法基本要求：1.切记稳定系统的正弦响应的稳态输出是与输入同频率的正弦信号，幅值相角均随频率改变；其稳态误差也是与输入同频率的正弦信号，且幅值相角均改变。 2.掌握频率特性的计算方法 3.掌握典型环节的频率特性，其中振荡环节的两组特征点要记住。 4.开环系统幅相曲线的绘

南航自控课后题第八章答案

第八章 非线性控制系统分析习题与解答 8-1 三个非线性系统的非线性环节一样，线性部分分别为 (1) G s s s ()(.)=+1011 (2) G s s s ()() = +21 (3) G s s s s s ()(.) ()(.) = +++21511011 试问用描述函数法分析时，哪个系统分析的准确度高？ 解 线性部分低通滤波特性越好，描述函数法分析结果的准确程度越高。分别作出三个系统线性部分的对数幅频特性曲线如图所示。 由对数幅频特性曲线可见，L 2的高频段衰减较快，低通滤波特性较好，所以系统（2）的描述函数法分析结果的准确程度较高。 8-2 将图示非线性系统简化成环节串联的典型结构图形式，并写出线性部分的传递函数。 解 (a) 将系统结构图等效变换为图(a)的形式。 G s G s H s ()()[()]=+111 (b) 将系统结构图等效变换为图(b)的形式。 G s H s G s G s ()() ()() =+1111

8-3 判断图中各系统是否稳定；)(1A N -与)(ωj G 两曲线交点是否为自振点。 解 （a ） 不是 (b) 是 (c) 是 (d) c a 、点是，b 点不是 (e) 是 (f) a 点不是，b 点是 (g) a 点不是，b 点是 (h) 系统不稳定 (i) 系统不稳定 (j) 系统稳定 8-4 已知非线性系统的结构如图所示 图中非线性环节的描述函数为N A A A A ()()=++>62 试用描述函数法确定： （1）使该非线性系统稳定、不稳定以及产生周期运动时，线性部分的Ｋ值范围； （2）判断周期运动的稳定性，并计算稳定周期运动的振幅和频率。 解 （1） -= -++126 N A A A () (), -=--∞=-1 013 11N N () , () dN A dA A () () = -+<4 202 N(A)单调降，)(1A N -也为单调降函数。画出负倒描述函数曲线)(1A N -和 G j ()ω曲线如图所示，可看出，当K 从小到大变化时， 系统会由稳定变为自振，最终不稳定。 求使 Im[G j ()]ω=0 的ω值： 令 ∠=-?-=-?G j arctg ()ωω902180 得 arctg ωω=?=451,

南航自动控制原理实验一

代码：实验一： （1） clc; clear; k=[2,5,10];t=0.625; gg=[];wwn=[];zz=[]; for i=1:length(k) num=[k(i)]; den=conv([t 1],[1 0]); g0=tf(num,den); g=feedback(g0,1); [wn,z,p]=damp(g); gg=[gg,g]; wwn=[wwn,wn]; zz=[zz,z]; end step(gg(1),'-',gg(2),'--',gg(3),'-') 实验二： clc; clear; td=[0,0.2,0,0.2];kt=[0,0,0.2,0.2]; num=10; den=conv([0.625 1],[1 0]); g0=tf(num,den); gg=[];wwn=[];zz=[]; for i=1:4 num1=[td(i) 1];den1=[1]; g1=tf(num1,den1); num2=[kt(i)];den2=[1]; h=tf(num2,den2); g2=feedback(g0,h); g3=series(g1,g2); g=feedback(g3,1); [wn,z,p]=damp(g); gg=[gg,g]; wwn=[wwn,wn]; zz=[zz,z]; end step(gg(1),'-',gg(2),'--',gg(3),'r',gg(4),'g') （2） clc; clear; t=[0.2,0.5,1];k=10; gg=[];wwn=[];zz=[]; for i=1:length(t) num=[k]; den=conv([t(i) 1],[1 0]); g0=tf(num,den); g=feedback(g0,1); [wn,z,p]=damp(g); gg=[gg,g]; wwn=[wwn,wn]; zz=[zz,z]; end step(gg(1),'-',gg(2),'--',gg(3),'-')

南航自控课后题第四章答案

第四章 根轨迹法习题及答案 4-1 系统的开环传递函数为 ) 4s )(2s )(1s (K )s (H )s (G * +++= 试证明3j 1s 1+-=在根轨迹上，并求出相应的根轨迹增益* K 和开环增益K 。 解 若点1s 在根轨迹上，则点1s 应满足相角条件 π)12()()(+±=∠k s H s G ，如图所示。 对于31j s +-=，由相角条件 =∠)s (H )s (G 11-++-∠-)13j 1(0 =++-∠-++-∠)43j 1()23j 1( ππ ππ-=---6 320 满足相角条件，因此311j s +-=在根轨迹上。 将1s 代入幅值条件： 14 3j 123j 113j 1K s H )s (G * 11=++-?++-?++-= ）（ 解出 ： 12K * = ， 2 3 8K K *== 4-2 已知单位反馈系统的开环传递函数如下，试求参数b 从零变化到无穷大时的根轨迹方程，并写出2b =时系统的闭环传递函数。 （1）)b s )(4s (02)s (G ++= （2）) b s )(2s (s )b 2s (01)s (G +++= 解 (1) )4j 2s )(4j 2s () 4s (b 20 s 4s )4s (b )s (G 2 -++++=+++= ' 28 s 6s 20)s (G 1)s (G )s (2++=+= Φ

(2) ) 10s 2s (s )20s 2s (b )s (G 2 2++++='=)3j 1s )(3j 1s (s ) 19j 1s )(19j 1s (b -+++-+++ 40 s 14s 4s ) 4s (10)s (G 1)s (G )s (2 3 ++++=+= Φ 4-3 已知单位反馈系统的开环传递函数) b s )(4s (s 2)s (G ++= ，试绘制参数b 从零变 化到无穷大时的根轨迹，并写出s=-2这一点对应的闭环传递函数。 解 ) 6s (s ) 4s (b )s (G ++= ' 根轨迹如图。 2s -=时4b =， ) 8s )(2s (s 216s 10s s 2)s (2++=++=Φ 4-4 已知单位反馈系统的开环传递函数，试概略绘出系统根轨迹。 ⑴ ) 1s 5.0)(1s 2.0(s k )s (G ++= (2) )1s 2(s )1s (k )s (G ++= (3) ) 3s )(2s (s ) 5s (k )s (G *+++= (4) )1s (s )2s )(1s (*k )s (G -++= 解 ⑴ ) 2s )(5s (s K 10)1s 5.0)(1s 2.0(s K )s (G ++=++= 三个开环极点：0p 1=,2p 2-=,5p 3-= ① 实轴上的根轨迹： (]5,-∞-, []0,2- ② 渐近线： ??? ????ππ±=π+=?-=--=σ,33)1k 2(3 73520a a

1999-2016年南京航空航天大学920自动控制原理考研真题及答案解析 汇编

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