自控原理
自控原理：1、自控原理的精髓概括：负反馈。
2、自控原理的任务：在没有人直接参与情况下，利用控制装置操纵被控对象，使被控量等于期望值。
3、传递函数的概念：对线性定常系统，在零初试条件下，系统的输出变量拉氏变换与输入变量拉氏变换的比。
4、一、二阶系统的参数与含义：一阶系统参数T，时间常数，表征系统惯性；二阶系统参数固有频率和阻尼比，阻尼比影响超调量，固有频率影响振荡频率，最佳阻尼比为0.707。
5、稳态误差的计算方法：终值定理。
6、根轨迹的含义：开环传递函数中某个参数从零变到无穷时，闭环特征根在s 平面上移动的轨迹。可用于求解系统稳定的参数范围。
7、系统稳定要求：所有特征根均具有负实部。系统快速性好要求：特征根远离虚轴。系统平稳性好要求：特征根与负实轴成正负45度夹角附近。
8、什么是系统的频率特性：在正弦输入下，线性定常模型输出的稳态分量与输入的复数比。
9、评价一个系统常用的时域和频域指标：时域指标主要针对的是阶跃响应，包括超调量、调节时间、上升时间、稳态误差（开环增益影响稳态误差）。频域指标主要针对开环频率特性，包括截止频率、相稳定裕度、模稳定裕度。
10、列举几种校正方式：串联校正（包括超前校正、滞后校正）、反馈校正、前置校正等。
11、非线性系统的两种分析方法：相平面法和描述函数法。
12、现代控制理论的重要分析方法是什么，它与经典的传递函数分析方法有什么优势：状态空间分析方法。传递函数只能描述单输入单输出系统，且为零初始条件，状态空间发同样适用于多输入多输出系统，而且初始状态可以不为0。13、同一个系统，如果状态变量选择不同，状态方程也会不同。通过可逆线性变换可以将系统的状态方程改变形式，但系统没变，系统的特征方程和特征根也没变，传递函数阵也没变，只是表达形式上变了。
14、可控与可观的概念：可控性就是回答“系统的状态能否控制”，可观性就是回答“状态的变化能否由输出反映出来”。具体定义为：一线性定常系统，若存
在某输入u能在一个有限的时间t，使系统的状态由任一初态x0转移到另一任意状态x1，则称此系统可控；若在有限时间内，根据输出值y和输入值u，能够确定系统的初始状态x0的每一个分量，则称此系统可观。
15、传递函数只能反映系统既可控又可观的部分。系统可控且可观的充要条件是传递函数的分子分母无零极点对消。
计算机控制系统1、计算机控制系统结构及原理：被控对象、传感器、A/D、计算机、D/A组成闭环系统。A/D变换包括采样、量化、编码；D/A变换包括解码、信号恢复；计算机上是控制率的设计。
2、采样定理：采样频率大于2倍的最高频率。
3、s平面的稳定区域是左半平面，z平面的稳定区域是单位圆内。
4、稳定性的概念：扰动消失后，系统恢复平衡状态的能力。只与系统的结构、参数有关，与输入无关。
5、列举计算机控制系统的经典设计方法：连续域-离散化设计（离散方法有：一阶向前或向后差分法、双线性法、零级匹配法）、PID控制、z平面根轨迹设计等。
6、解释PID的含义及作用：P比例，比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快；I积分，积分作用能消除稳态误差，提高系统的控制精度，但积分过强会使系统不稳定；D微分，微分作用可以改善动态特性，主要反映在超调量上。
电路：1、戴维宁定理：含独立电源的线性电阻单口网络，可以等效为一个电压源和电阻串联单口网络，或一个电流源和电阻并联单口网络。
微机原理：1、8086CPU结构问题：由总线接口单元BIU和指令执行单元EU 组成，有16根数据线，20根地址线，可寻址1MB存储空间。
2、8086寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、直接寻址。其中寄存器寻址速度最快。
3、D/A转换和A/D转换哪个速度更快？D/A。因为A/D转换常用逐次逼近方式，内含多次D/A转换和信号比较过程，故A/D转换要慢得多。
4、中断的分类：内部中断、外部中断（包括非屏蔽中断、可屏蔽中断）。内部中断的优先级最高。
5、微机原理常用芯片：可编程计数器8253、可编程接口8255A、可编程中断控制器8259A、D/A转换DAC0832、A/D转换A DC0809。
自控原理
自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。二战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入单输出的线形定常数系统的分析和设计问题。 相关知识点 1.什么是自动控制？（填空） 自动控制：是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，是被控量等于给定值或按给定信号的变化规律去变化的过程。 2.自动控制系统的两种常用控制方式是什么？（填空） 开环控制和闭环控制 3.开环控制和闭环控制的概念？
开环控制：控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系 特点：开环控制实施起来简单，但抗扰动能力较差，控制精度也不高。 闭环控制：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，既有被控量对被控过程的影响。 主要特点：抗扰动能力强，控制精度高，但存在能否正常工作，即稳定与否的问题。 4.控制系统的性能指标主要表现在哪三个方面？各自的定义？（填空或判断） （1）、稳定性：系统受到外作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力 （2）、快速性：通过动态过程时间长短来表征的 （3）、准确性：有输入给定值与输入响应的终值之间的差值来表征的
自动控制原理实验
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
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
自控原理
自控原理 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学，时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(称控制装置或控制器)，使机器，设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。 自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，以形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。 20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段--现代控制理论。他主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。 在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。 同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程，是学习后续专业课的重要基础，也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。 该课不仅是自动控制专业的基础理论课，也是其他专业的基础理论课，目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。 该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系，而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容，从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
自控原理综合设计题
班级：自控1404 姓名：刘安东 学号：2014010658 自控原理综合设计题 题目： 伺服系统在机器人控制、雷达天线跟踪控制、火炮跟踪控制等领域获得广泛应用。图中所示是一个带测速机反馈的伺服系统的动态结构图，试完成以下分析设计任务。 (1)当位置调节器Gc （s ）=1 (即未加入位置调节器)时，设测速机返馈 系数分别为 10.5、 =α，试绘出系统的根轨迹，并确定使系统共轭复数极点的阻尼比 0.5=ζ时的比例控制器系数K ，确定此时系统的闭环传递函数，定性分析系统； 解：当位置调节器Gc （s ）=1时 系统的开环传递函数： ]a 20)4)(1[(20)(K s s s K s G +++= 系统的特征方程： 0)1(20)4)(1(=++++as K s s s
以k 为参变量，改写特征方程为： )4)(1()1(201=++++s s s as K 设： )4)(1()1(20)(+++= s s s as K s G K (一)当 0.5=α时： )4)(1() 2(10)(+++= s s s s K s G K (1)开环极点 开环零点 2-=z (2)实轴上的根轨迹为： (3)渐近线倾角和交点为： 5 .12)2(410270,902 180)12(-=----=? ?=? +=a a k σ? 分离点： 01=p 12-=p 4 3-=p []2 ，4-[] 0 ，1-
) 2(10)4)(1(+++-= s s s s K g 令 0=ds dK g 得分离点0.55-=s 所以，用Matlab 绘制根轨迹程序： >>clear >>num=[1,1]; >>den=[1,5,4,0]; >>sys=tf(num,den); >>rlocus(sys); >>grid 因为θ ζcos = 所以对应射线角度为?==60) arccos(0.5θ 等 ζ 线与根轨迹交点为 1.73j) (-0.998, P ±= 6 .073.1002.11073.1002.373.1002.01.73j 0.998-=++?+?+= j j j K 系统的闭环传递函数为： 1210512 )(232+++= s s s s φ 根据根轨迹得出闭环传递函数 ，系统处于欠阻尼状态， 暂态相应经过振荡，最终达到稳定。
811自动控制原理考试大纲【模板】
811自动控制原理考试大纲 ********控制工程专业 一、考试目的 本考试是全日制控制工程专业的专业硕士学位研究生的入学资格考试之专业基础课，各语种考生统一用汉语答题。各招生院校根据考生参加本考试的成绩和其他三门考试的成绩总分来选择参加第二轮，即复试的考生。 二、考试的性质与范围 本考试是测试考生自动控制原理的尺度参照性水平考试。考试范围为本大纲规定的自动控制原理。 三、考试基本要求 1. 掌握经典的自动控制原理的基本概念、时域与频域分析方法与校正方法。 2. 具备较强的C/C++语言或matlab语言的编程能力。 四、考试形式 本考试采取单项技能测试与综合技能测试相结合的方法，通过主、客观试题考查考生对于自动控制原理的掌握程度。 五、考试内容 本考试总分150分。 1. 考试要求
考试内容主要涉及自动控制系统的基本概念，控制系统的数学模型，线性系统的时域分析法、根轨迹法与频域分析法，线性系统的校正方法，线性离散系统的分析与校正方法。具体如下： 1)控制系统的基本概念：包括基本控制方式、自动控制系统的分类与基本要 求； 2)控制系统的数学模型：包括微分方程描述，结构图与信号流图、传递函数、 梅森公式； 3)线性系统的时域分析方法：包括系统的时域性能指标、一阶系统时域分析、 二阶系统时域分析、线性系统的稳定性分析、线性系统的稳态误差。 4)线性系统的根轨迹方法：包括根轨迹法的基本概念、根轨迹绘制的基本法 则、广义根轨迹。 5)线性系统的频域分析方法：包括频率特性的基本概念、典型环节和开环频 率特性、频率域稳定判据、稳定裕度。 6)线性系统的校正方法：包括系统的设计与校正问题、常用校正装置及其特 性、串联校正、反馈校正的基本概念、复合校正中全补偿条件与近似补偿条件。 7)线性离散系统的分析与校正方法：包括离散系统的基本概念、信号的采样 与保持，Z变换理论，离散系统的数学模型、稳定性与稳态误差、动态性能分析、数字校正等内容。 2. 题型 问答题、计算题。 共计150分，考试时间为180分钟。
自动控制原理
《自动控制原理》综合复习资料 一、简答题 1、常见的建立数学模型的方法有哪几种？各有什么特点？ 2、自动控制原理中，对线性控制系统进行分析的方法有哪些？ 3、给出梅逊公式，及其中各参数意义。 4、举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点？ 5、系统的性能指标有哪些？ 6、幅值裕度，相位裕度各是如何定义的？ 7、画出自动控制系统基本组成方框结构图？ 8、减小稳态误差的措施主要有？ 9、闭环控制系统由哪几个基本单元组成？ 10、增加开环零、极点对根轨迹有什么影响？ 二、计算题 1、已知系统输入为i u ，输出为o u ，求出传递函数)(/)()(s U s U s G i o =。 2、试简化下图所示系统方框图求其传递函数： 3、已知某二阶系统的单位阶跃响应为()t t e e t c 10602.12.01---+=， 试求：（1）系统传递函数 ()() s R s C （5分） （2）确定系统阻尼比ξ、无阻尼振荡频率n ω。
4、设某系统的特征方程式为 0161620128223456=++++++s s s s s s 判断闭环系统的稳定性，若不稳定求其不稳定特征根个数。（利用劳斯判据） 5、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Ui(s)。 6、试简化下图所示系统方框图求其传递函数： 7、已知系统的结构图如所示： 当0=f K 、10=a K 时，试确定系统的阻尼比ξ、固有频率n ω和单位斜坡输 入时系统的稳态误差； 8、已知系统如下图所示，求系统的单位阶跃响应，并判断系统的稳定性。 9、RC 无源网络电路图如下图所示，试列写该系统的微分方程，并求传递函数Uc(s)/Uc(s)。 i u c u 1C 1R 2R 2C X r X c 10 S(S+1) 0.5S+1 G 1 G 2 G 3 H 1 H 2
自控原理练习题
一、填空题（每空1分，共30分） 1、叠加原理只适用于（线性）系统，该原理说明，两个不同的作用量同时作用于一个系统时的响应，等于（两作用量单独作用的响应之和）。 2、连续LTI系统的时域模型主要有三种：（微分方程）、（传递函数）和（结构图）。其主要性质有：（固有性）、（公共性）和（可运算性）等。 3、控制系统的分析和综合方法主要有（频域法），时域法，根轨迹法等。 3、系统的数学模型可以相互转化。由微分方程得到传递函数通过（拉氏）变换实现。由传递函数到频率特性通过（将 S替换为jω）实现。 4、离散系统的主要数学模型是(差分方程)和脉冲传递函数,由前者得到后者通过(Z)变换实现. 5、自控系统的主要组成部件和环节有（给定元件）、（放大元件）、（执行元件）、（被控对象）和（检测元件）等。系统中的作用量主要有（给定量）、（扰动量）、（反馈量）等。 6、自控系统的性能通常是指系统的（稳定性）、（稳态性能）和（动态性能）。对系统性能的要求如用三个字描述便是（稳）、（准）、（快）。 7、自控系统按是否设有反馈环节分为（开环）系统和（闭环）系统；按系统中作用量随时间的变化关系分为（连续）系统和（离散）系统。 按输入量的变化规律分为（恒值控制）系统和（随动）系统。 8、反馈有（正）负之分，又有软（硬）之分。取某量的负反馈会使该量趋于（稳定）。软反馈只在（动态）过程起作用。 9、常用反馈根据性质不同可分为两种：（正反馈）和（负反馈）。根据其在系统中的位置不同可分为（主反馈）和（局部反馈）。主反馈性质一般是（负）反馈。要使系统稳定必须使用（负反馈）。要使动态过程稳定可考虑使用（软）反馈。 10、系统的输入量是指（来自系统之外的作用量）。一般输入量有两种：（给定）和扰动量。后者按来源不同又可分为（外扰动）和（内扰动）。 11、系统的绝对稳定性是指（系统稳定的条件），系统稳定的充要条件是微分方程的所有特征根（具有负实部）即位于(复平面左侧)。 12、系统稳定性概念包括两个方面：绝对稳定性和（相对稳定性）。前者是指（系统稳定的条件），后者是指（系统稳定的程度）。 13、描述系统稳定性的常用指标是（相位稳定裕量）。该指标越（大），系统的稳定性越好。实际系统一般要求其范围在（30°）~（60°）以内。 14、代数判据说明,判定系统稳定性可通过对特征方程的系数的分析实现.若系统稳定则特征方程系数应满足(所有系数均大于零且各阶系数行列式的值均大于零). 15、系统的型是指（前向通道中所含积分环节的个数）。型越高，稳态性能越（好），但稳定性越（差）。 16、系统的型是指（前向通道中所含积分环节的个数）。型越低，稳态性能越（差），但稳定性越（好）。 17、根据稳态误差的不同可将系统分成（有静差）系统和（无静差）系统。 18、系统稳态精度主要取决于(系统开环增益)和(系统的型),如用频域分析,这主要取决于幅频特性的(低)频段
北航自动控制原理实验报告(完整版)
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 s 2、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, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 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 图1.1 图1.2 图1.3
系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T 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。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3
(完整word版)自动控制原理概念最全整理
1.在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换值比，定义为线性定常系统的传递函数。传递函数表达了系统内在特性，只与系统的结构、参数有关，而与输入量或输入函数的形式无关。 2.一个一般控制系统由若干个典型环节构成，常用的典型环节有比例环节、惯 性环节、积分环节、微分环节、振荡环节和延迟环节等。 3.构成方框图的基本符号有四种，即信号线、比较点、方框和引出点。 4.环节串联后总的传递函数等于各个环节传递函数的乘积。环节并联后总的传 递函数是所有并联环节传递函数的代数和。 5.在使用梅森增益公式时，注意增益公式只能用在输入节点和输出节点之间。 6.上升时间tr、峰值时间tp和调整时间ts反应系统的快速性；而最大超调量 Mp和振荡次数则反应系统的平稳性。 7.稳定性是控制系统的重要性能，使系统正常工作的首要条件。控制理论用于 判别一个线性定常系统是否稳定提供了多种稳定判据有：代数判据（Routh 与Hurwitz判据）和Nyquist稳定判据。 8.系统稳定的充分必要条件是系统特征根的实部均小于零，或系统的特征根均 在跟平面的左半平面。 9.稳态误差与系统输入信号r(t)的形式有关，与系统的结构及参数有关。 10.系统只有在稳定的条件下计算稳态误差才有意义，所以应先判别系统的稳定 性。 11.Kp的大小反映了系统在阶跃输入下消除误差的能力，Kp越大，稳态误差越 小; Kv的大小反映了系统跟踪斜坡输入信号的能力，Kv越大，系统稳态误差越小； Ka的大小反映了系统跟踪加速度输入信号的能力，Ka越大，系统跟踪精度越高 12.扰动信号作用下产生的稳态误差essn除了与扰动信号的形式有关外，还与扰 动作用点之前（扰动点与误差点之间）的传递函数的结构及参数有关，但与扰动作用点之后的传递函数无关。 13.超调量仅与阻尼比ξ有关，ξ越大，Mp则越小，相应的平稳性越好。反之，
自动控制原理课程设计实验
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
大连交通大学807自动控制原理2021年考研专业课初试大纲
2020年硕士研究生招生考试初试考试大纲 科目代码：807 科目名称：自动控制原理 适用专业：控制科学与工程、控制工程 考试时间：3小时 考试方式：笔试 总 分：150分 考试范围： 本专业入学初试考试范围以经典自动控制理论为主，不包含现代控制理论部分，主要内容为： 1．自动控制系统的基本概念 （1）明确自动控制的任务，理解受控对象，被控量、控制装置和自动控制系统等概念。 （2）理解和掌握开环控制、闭环控制与复合控制的原理、结构及特点。了解系统的分类。 （3）掌握由系统工作原理图绘制原理方块图的方法，并能判别系统的控制方式。 （4）明确对自动控制系统的性能要求。 2．自动控制系统的数学模型 （1）了解动态微分方程建立的一般方法。熟练掌握利用拉氏变换求解微分方程的方法。 （2）理解传递函数的定义、性质和意义。掌握典型环节的传递函数。 （3）熟练掌握常用无源、有源电路及其所组成的系统的传递函数的求取方法。 （4）熟练掌握动态结构图或信号流图的绘制，熟练掌握通过结构图等效变换或用梅逊公式求取系统的传递函数的方法。 （5）理解系统的开环传递函数、闭环传递函数、对给定和对干扰的传递函数、误差传递函数等概念，并能熟练求取。 （6）会由（一、二阶）系统的响应曲线求系统的传递函数。 3．自动控制系统的时域分析法 （1）会求系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应。 （2）理解系统的单位阶跃响应的性能指标（δ%，）、稳定性、系统的型别、ss s m r e t t t ,,,静态误差系数和动态误差系数等概念、明确线性定常系统多输入响应的迭加性。 （3）牢固掌握一阶系统与二阶系统的数学模型和单位阶跃响应的特点，并能熟练计算一阶系统与欠阻尼二阶系统的性能指标和结构参数，并能绘制其相应曲线。 （4）熟练掌握劳斯稳定判据，判别系统的稳定性和进行参数分析计算。 （5）理解稳态误差的定义及误差的规律，并能熟练掌握给定与干扰稳态误差的计算方法。
自控原理
五．（8分） s 4+6s 2+8=(s 2+4)(s 2 +2)=0; s 2,1=±j2,s 4,3=±j 2； 系统临界稳定。 第四套 一、判断题（每题1分，共10分） 1.拉普拉斯变换的位移定理为L[f(t-τ0)=e -s F(τ0+S) ( × ) 2.在任意线性形式下L[af1(t)+bf2(t)]=aF1(s)+bF2(s) (√) 3.原函数为wt t f cos )(=.则象函数F （S ）=2 2W S S + (√) 4.G1(s)和G2（S ）为串联连接则等效后的结构为G1s ）. G2（S ）(√) 5.)(1)(t t r =则 S s R 1 )(= (√) 6.设初始条件全部为零. . )()(2t t X t X =+则)1(2)(2 t e t t X - --= (√) 7.一阶系统在单位阶跃响应下T p 3=δ (×) 8.二阶系统在单位阶跃信号作用下当0=ζ时系统输出为等幅振荡 (√) 9.劳斯判拒判断系统稳定的充分必要条件是劳斯方程各项系数大于零 (×) 10.稳态误差为)(.lim s E S e s ss ∞ →= (√) 第六套 二.试求下图的传第函数(8分) 4323213211G G G G G G G G G R c ++= ； （6分） （2分） （8分）
))((1)(11432221432H G G G G H G G G G G G R c +++++= 第九套 一.选择题（每题1分，共10分） 1. 反馈控制系统又称为（B ） A.开环控制系统 B ．闭环控制系统 B.扰动顺馈补偿系统 D ．输入顺馈补偿系统 2.位置随动系统的主反馈环节通常是（A ） A ．电压负反馈 B ．电流负反馈 C ．转速负反馈 D ．位置负反馈 3.如果典型二阶系统的单位阶跃响应为减幅振荡(又称阻尼振荡)，则其阻尼比（C ） A ．ξ<0 B ．ξ=0 C ．0<ξ<1 D ．ξ≥1 4.G(s)= 1/[(S+1)(S+2)(S+3)(S+4)]环节的对数相频特性的高频渐近线斜率为（D ） A ． -20dB B ．-40dB C ．-60dB D ． -80dB 5.某自控系统的开环传递函数G(s)= 1/[(S+1)(S+2)] ，则此系统为（A ） A ．稳定系统 B ．不稳定系统 C ．稳定边界系统 D ．条件稳定系统 6．若一系统的特征方程式为(s+1)2(s －2)2+3＝0，则此系统是（ C ） A ．稳定的 B ．临界稳定的 C ．不稳定的 D ．条件稳定的 7.下列性能指标中的( D )为系统的稳态指标。 A.σPB.ts C.N D.ess 8.下列系统中属于开环控制的为：( C ) A.自动跟踪雷达 B.数控加工中心 C.普通车床 D.家用空调器 9.RLC 串联电路构成的系统应为( D )环节。 A 比例 B.惯性 C.积分 D.振荡 10.输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系是(B )。 A.幅频特性 B.相频特性 C.传递函数 D.频率响应函数 第十套 一、选择题（每题1分，共10分） 1.利用奈奎斯特图可以分析闭环控制系统的（ A ） A.稳态性能 B.动态性能C.稳态和动态性能 D.抗扰性能 2.有一线性系统，其输入分别为u1(t)和u2(t)时，输出分别为y1(t)和y2(t)。当输入为a1u1(t)+a2u2(t)时(a1,a2为常数)，输出应为（B ） （7分）
自动控制原理课程设计报告
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
自动控制原理总经典总结
《自动控制原理》总复习
第一章自动控制的基本概念 一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对 象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有： 恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。 二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制 系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。 三、内容结构图
四、知识结构图 第二章 控制系统的数学模型 一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式 （1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示 （1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。 二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递函 数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构图 及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃）
自动控制原理课程设计题目(1)要点
自动控制原理课程设计题目及要求 一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 ) 101.0)(11.0()(++= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标 （1）静态速度误差系数K v ≥100s -1； （2）相位裕量γ≥30° （3）幅频特性曲线中穿越频率ωc ≥45rad/s 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为 ) 2)(1()(++= s s s K s G k 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。 2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。 3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标： （1）静态速度误差系数K v ≥5s -1； （2）相位裕量γ≥40° （3）幅值裕量K g ≥10dB 。 4、给出校正装置的传递函数。 5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量K g 。 6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 2(4 )(+= s s s G k 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标： 闭环系统主导极点满足ωn ＝4rad/s 和ξ＝0.5。 3、给出校正装置的传递函数。 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc 、相位裕量γ、相角穿越频率ωg 和幅值裕量Kg 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
自动控制原理试-7
自动控制原理试-7 (总分：100.00，做题时间：90分钟) 一、(总题数：22，分数：100.00) 1.试确定当p与g为何值时下列系统可控，为何值时可观测。 （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：系统的能控性矩阵为 因为rankS=2=n，则p 2 +p-12≠0，得p≠-4且p≠3。 系统的能观性矩阵 因为rankQ=2=n，则12q 2 -q-1≠0，得且。 2.将下列状态方程化为能控标准型 （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析： 因为|S|≠0，所以系统可控。 构造非奇异性矩阵易得 P 1 =(2 0 -1) 则 P 2 =(0 1 0)，P 3 =(-1 0 1) 所以 所以能控标准型为 3.将下列状态方程和输出方程化为能观标准型。 y=[-1 1]x （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：()
解析：系统能观性矩阵，求得，最后一列为。 B 0 =0， C 0 =CP=(0 1) 所以 4.验证如下系统能控性，并进行结构分解。 y(t)=[1 -1 1]x(t) （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：能控性矩阵为 ，rankS=2＜3 故系统不可控。选出线性无关的前两列，附加任意列矢量(0 1 0) T，构成非奇异变换矩阵T -1，则有令，则有 故系统的能控性结构分解为 5.验证题的能观性，并进行结构分解。 y(t)=[1 -1 1]x(t) （分数：4.00） __________________________________________________________________________________________ 正确答案：() 解析：系统的能观性矩阵为 ，rankQ=2＜n 系统不可观，取Q的两行和(0 0 1)构成非奇异矩阵T，则 故系统的可观结构分解表达式为
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
自控原理试题及参考答案7
; .. 200 /200 学年第 学期考试试卷 课程名称： 课程代码： 专业班级： 教学班号： 本卷为 卷，共 页，考试方式： ，考试时间： 分钟 一.填空题（40分） （1） 控制系统的基本要求是_____________、_____________、_____________。 （2） 脉冲传递函数是___________________________________________________ ________________________________________________________________。 （3） 幅频特性是指 _____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （4） 系统校正是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （5） 幅值裕量是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （6） 香农定理是指_____________________________________________________ ________________________________________________________________。 （7） 图a 的传递函数为G(s)=________________ 。 （8） 图b 的闭环传递函数为G(s)=________________ 。 （9） 图c 的传递函数为G(s)=________________ 。 （10） s 3+5s 2+8s+6=0此特征方程的根的实部小于-1时系统稳定的k 值范围______。 （11） 图d 的传递函数为K=__________________。 （12） 图e 的ωc =________________ 。 （13） 图f 为相位__________校正。 （14） 图g 中的γ=________K g =______________。 （15） 图h 、i 、j 的稳定性一次为______、______、______。 （16） A(s)=s6=2s 5 +8s 4+12s 3+20s 2+16s+16=0则次系统是否稳定________。 （17） 开环传递G(s)=k(T 1s+1)/s 2(T 2s+1),(T 1>T 2,k 、T 1、T 2为常数)则γmax =______。