北京航空航天大学 自动控制原理(1)2004
自动控制原理习题解答
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。
北京航空航天大学《931自动控制原理综合》历年考研真题(含部分答案)专业课考试试题
2014年北京航空航天大学931自动控制原理 综合考研真题
2013年北京航空航天大学931自动控制原理 综合考研真题
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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 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。
自动控制原理_详细解析
水位自动控制系统
•给定值： 控制器刻度盘指针标定 的预定水位高度； •测量装置：
气动阀门 流入 Q1
控制器
浮子 水箱 H 流出 Q2
浮子；
•比较装置： 控制器刻度盘； •干扰： 水的流出量和流入量的 变化都将破坏水位保持 恒定；
水位自动控制系统
由此可见： 自动控制即没有人直接参与的控制，其基本任务是： 在无人直接参与的情况下，只利用控制装置操纵被控 对象，使被控制量等于给定值。 自动控制系统：指能够完成自动控制任务的设备，一 般由控制装置和被控对象组成。
第一章 自动控制的一般概念
1-1 自动控制的任务 1-２自动控制的基本方式 1-３对控制系统的性能要求
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1-1 自动控制的任务
通常，在自动控制技术中，把工作的机器设备 称为被控对象，把表征这些机器设备工作状态 的物理参量称为被控量，而对这些物理参量的 要求值称为给定值或希望值（或参考输入）。 则控制的任务可概括为：使被控对象的被控量 等于给定值。
(2 3)
• 例2. 设有一弹簧质 量 阻尼动力系统如 图所示，当外力F(t)作 用于系统时，系统将 产生运动，试写出外 力F(t)与质量块的位移 y(t)之间的动态方程。 其中弹簧的弹性系数 为k，阻尼器的阻尼系 数为f，质量块的质量 为m。
F(t)
M
k y(t)
f
解：分析质量块m受力，有 外力F, 弹簧恢复力 Ky（t） 阻尼力 fdy (t ) / dt 惯性力 md 2 y / dt 2 由于m受力平衡，所以
2-5 系统的脉冲响应函数 2-6 典型反馈系统传递函数
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基本要求 1.了解建立系统动态微分方程的一般方法。 2. 熟悉拉氏变换的基本法则及典型函数的拉 氏变换形式。
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
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。
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各学校自动控制原理考试内容
421自动控制原理复试：1、电子技术 2、计算机原理北京航空航天大学[双控] 432控制理论综合或433控制工程综合[检测] 433控制工程综合或436检测技术综合[系统] 431自动控制原理或451材料力学或841概率与数理统计[模式] （自动化学院）433控制工程综合或436检测技术综合、（宇航学院）423信息类专业综合或431自动控制原理或461计算机专业综合[导航] （自动化学院）432控制理论综合或433控制工程综合、（宇航学院）431自动控制原理复试：无笔试。
1) 外语口语与听力考核；2) 专业基础理论与知识考核；3) 大学阶段学习成绩、科研活动以及工作业绩考核；4) 综合素质与能力考核北京化工大学440电路原理复试：综合1(含自动控制原理和过程控制系统及工程)、综合2(含自动检测技术装置和传感器原理及应用)、综合3(含信号与系统和数字信号处理)注：数学可选择301数学一或666数学（单）北京交通大学[双控/检测]404控制理论[模式]405通信系统原理或409数字信号处理复试：[电子信息工程学院双控]常微分方程[机械与电子控制工程学院检测]综合复试（单片机、自动控制原理）[计算机与信息技术学院模式] 信号与系统或操作系统北京科技大学415电路及数字电子技术(电路70%，数字电子技术30%)复试： 1.数字信号处理 2.自动控制原理 3.自动检测技术三选一北京理工大学410自动控制理论或411电子技术（含模拟数字部分）复试：微机原理+电子技术（初试考自动控制理论者）、微机原理+自动控制理论（初试考电子技术者）、运筹学+概率论与数理统计。
[双控][模式]404信号与系统或410自动控制理论或425人工智能[检测]407电子技术或410自动控制理论复试：[双控]数据结构控制与智能[模式]微机原理数字电路与逻辑设计人工智能[检测]1.控制工程基础 2.检测技术与测试信号处理 3.微机原理与接口技术（三选二）重庆大学[光电工程学院]微机原理及应用、[自动化学院]444微型计算机原理、445自动控制原理复试：[光电工程学院]大学物理(电磁学部分)、[自动化学院]自动化专业基础综合考试（古典控制与计算机控制基础任选一）大连理工大学404高等代数、453信号与系统（含随机信号20%）、454自动控制原理(含现代20%) 三选一复试：①《计算机原理》+ ②《检测技术及仪表》 +③《电路理论》综合，①40%②30%③30%第二炮兵工程学院自控原理（含电子技术）复试：学科专业综合课考试（笔试）电子科技大学418数字电路或436自动控制原理复试：《微机原理》东北大学[双控/导航]838自动控制原理复试：综合知识一（1.电路原理部分30%，2. 微机原理部分30%，3.计算机控制系统部分40%），综合知识二（1. 线性代数40%，2. 微分方程40%，3. 概率论20%），考生二选一[检测]837检测技术或838自动控制原理复试：综合知识（1、单片机原理及接口技术50%，2、单片机C语言程序设计50%）：[系统]838自动控制原理或843C语言程序设计与数据结构复试：综合知识一：包括：1、电路原理部分30% 2、微机原理部分30%，3、计算机控制系统部分40%；综合知识二：包括：1、数据库40%2、软件工程30%，3、计算机网络30%考生二选一[模式]838自动控制原理复试：综合知识（1、微机原理50%，2、计算机控制系统部分50%）东华大学424自动控制理论或425电路原理或426微型计算机原理及应用复试笔试科目：[双控/智能/系统]现代控制理论基础或计算机控制技术 [检测]电子技术或计算机控制技术东南大学934电路或981自动控制原理或933高等代数(选933科目限招5人)复试笔试科目：选934考自动控制原理；选981考电路；选933考概率论及常微分方程复试条件：自动控制系 53/80/340 (总分>=380分，单科（限一门）可降2分福州大学412电路及自动控制理论复试科目：现代控制理论广东工业大学[双控/检测/模式](427)自控原理或(431)微机原理(自)或(432)电子技术(自)[系统工程](427)自控原理或(431)微机原理(自)或(433)数据库(自)]复试：初试未选考的另外两门专业课国防科学技术大学自动控制原理（416）复试：A、电子技术基础（514）B、微机原理（515）注：A、B选一哈尔滨工程大学[双控/检测/模式/导航]412 自动控制原理复试：微机原理及应用[系统] 413微机原理及应用复试：①自动控制原理②运筹学二门任选其一哈尔滨工业大学401控制原理（覆盖现代控制理论）复试：电路+电子技术+自动控制元件各1/3合肥工业大学[双控]自动控制原理 [检测]电子技术（包括模电、数电）复试：微机原理河海大学[双控]422电路或478数字电路与模拟电路复试科目：969 自动控制原理、微机原理与接口技术[检测]422电路或427自动控制原理基础复试科目：963 微机原理与接口技术[模式]422电路或438数据结构及程序设计复试科目：935 操作系统、编译原理、数据库原理湖南大学425微机原理及应用复试专业课：897自动控制原理华东理工大学415微机原理或416控制原理复试：a)微机原理（初试选考控制原理者），b)控制原理（初试选考微机原理者）华南理工大学[双控/检测/模式]433自控基础综合(含自动控制原理、现代控制理论)复试：931自动控制系统(运动控制或过程控制)和微机原理及应用[系统工程]433自控基础综合(含自动控制原理、现代控制理论)或434应用数学基础(含概率论、常微分方程)复试：931自动控制系统(运动控制或过程控制)和微机原理及应用或933数学综合(线性代数、数学分析)华中科技大学[控制系]428运筹学 429自动控制原理（经典控制理论、现代控制理论）[图像所]424 信号与线性系统 429自动控制原理（含经典控制理论、现代控制理论） 431电子技术基础 432数据结构 434计算机组成原理 438物理光学复试：[控制系]专业综合考试。
自动控制原理课程设计教学大纲
优势） <3> 关键技术分析 <4> 设计步骤（突出完整性和逻辑性） <5> 典型代码及绘图（注释、功能阐述或说明） <6> 分析与结论（针对设计，进行误差影响因素分析，仿真局限性分析） <7> 收获与体会（评价设计结果与过程，问题提炼，扩展思维改进方法和
和阶段性）中的表现（参与度——准备性、积极性；问题提出、分析 及解决效果——鲜明性、重要性；语言表述——逻辑性、条理性、学 术性）。 （4） 教师综合评定学生的设计报告，重点考核学生运用基本知识和仿真工具设 和验证计校正方案的能力： <1> 理论体系、架构及关键技术水平； <2> 设计过程的逻辑水平； <3> 仿真工具（典型函数）运用的熟练性及效果； <4> 分析归纳能力（结果影响因素分析、误差及局限性分析、扩展性思维 ——最优方案选择或改进） <5> 报告撰写水平（逻辑性、层次性、规范性）
《自动控制原理课程设计》教学大纲
课程编号
302184020
课程性质 选修
课程名称
自动控制原理课程设计
学时/学分 32/2
英文名称
Curriculum Design for Principle of Automatic Control
考核方式 考查
选用教材
《自动控制原理》 王建辉等编著 冶金工业出版社，2004
技术等） <8> 参考文献：5-6 篇（参考书除外）
（2）报告字数：要求 4000~5000 字。 （3）双面打印。