最新自动控制原理精品考研资料 -2004年考研自控
自动控制原理考研复习资料-自动控制原理考研真题
第一章自控理论基本概念本章作为绪论，已较全面地展示了控制理论课程的全貌，叙述了今后在课程的学习中要进行研究的各个环节内容和要点，为了今后的深入学习和理解，要特别注意本章给出的一些专业术语及定义。
1、基本要求（1）明确什么叫自动控制，正确理解被控对象、被控量、控制装置和自控系统等概念。
（2）正确理解三种控制方式，特别是闭环控制。
（3）初步掌握由系统工作原理图画方框图的方法，并能正确判别系统的控制方式。
（4）明确系统常用的分类方式，掌握各类别的含义和信息特征，特别是按数学模型分类的方式。
（5）明确对自控系统的基本要求，正确理解三大性能指标的含义。
2．内容提要及小结（1）几个重要概念自动控制在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象的被控量自动地按预先给定的规律去运行。
自动控制系统指被控对象和控制装置的总体。
这里控制装置是一个广义的名词，主要是指以控制器为核心的一系列附加装置的总和。
共同构成控制系统，对被控对象的状态实行自动控制，有时又泛称为控制器或调节被控对象给定元件测量元件比较元件控制装置（控制器）比较元件放大元件自动控制系统执行元件校正元件负反馈原理把被控量反送到系统的输入端与给定量进行比较，利用偏差引起控制器产生控制量，以减小或消除偏差。
2）三种基本控制方式实现自动控制的基本途径有二：开环和闭环。
实现自动控制的主要原则有三：主反馈原则——按被控量偏差实行控制。
补偿原则——按给定或扰动实行硬调或补偿控制。
复合控制原则——闭环为主开环为辅的组合控制。
（3）系统分类的重点重点掌握线性与非线性系统的分类，特别对线性系统的定义、性质、判别方法要准确理解。
（4）正确绘制系统方框图 绘制系统方框图一般遵循以下步骤： ①搞清系统的工作原理，正确判别系统的控制方式。
②正确找出系统的被控对象及控制装置所包含的各功能元件。
③确定外部变量（即给定值、被控量和干扰量） ，然后按典型系统方框图的 连接模式将各部分连接起来。
自动控制原理考研复习资料
5
图 1-8
位置随动系统方框图 。
第二章自控系统的数学模型
本章讲述的内容很多 , 牵扯到数学和物理系统的一些理论知识 , 有些需要 进一步回顾 , 有些需要加深理解，特别是对时间域和复频率域的多种数学描 述方法，各种模型之间的对应转换关系，都比较复杂。学习和复习好这些基 础理论，对下一步深入讨论自控理论具体方法至关重要。 1、基本要求 （1）确理解数字模型的特点，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）会用 MATLAB 方法进行部分方式展开。对低阶的微分方程，能用 部分分式展开法或留数法公式进行简单计算。 （5）正确理传递函数的定义、性质和意义，特别对传递函数微观结构的 分析要准确掌握。 （6）正确理解由传递函数派生出来的系统的开环传递函数，闭环传递函 数， 前向传递函数的定义， 并对重要传递函数如： 控制输入下闭环传递函数， 扰动输入下闭环传递数函数，误差传递函数，典型环节传递函数，能够熟练 掌握。 （7）掌握系统结构图和信号流图两种数学图形的定义和组成方法，熟练 地掌握等效变换代数法则， 简化图形结构， 并能用梅逊公式求系统传递函数。 （8）正确理解两种数学模型之间的对应关系，两种数学图型之间对应关 系，以及模型和图形之间的对应关系，利用以上知识，熟练地将它们进行相 互转换。 2、内容提要及小结 本章主要介绍数学模型的建立方法，作为线性系统数学模型的形式，介 绍了两种解析式和两种图解法，对于每一种型式的基本概念，基本建立方法 及运算，用以下提要方式表示出来。
考研专业课资料自动控制原理
考研专业课资料自动控制原理自动控制原理是考研专业课中的重要内容之一，它研究的是用于实现物理过程、生产过程或社会经济过程控制的基本原理和方法。
自动控制原理的应用广泛，涵盖了工业生产、交通运输、电力系统、环境保护等多个领域。
本文将从理论原理、应用案例以及未来发展方向等方面，介绍考研专业课资料中的自动控制原理内容。
一、理论原理自动控制原理的核心理论包括控制系统的建模与描述、系统的稳定性分析、控制系统的性能评价和调节器设计等。
控制系统的建模与描述是研究自动控制系统时的起点，它主要涉及对系统的输入、输出和中间环节进行数学建模的过程。
在建模的过程中，常用的数学工具包括微分方程、差分方程和传递函数等。
系统的稳定性分析是判断一个控制系统是否能够在给定的条件下保持稳定的重要方法，常见的稳定性分析方法有根轨迹法、频域法和状态空间法等。
控制系统的性能评价是判断控制系统输出与期望输出之间的差距有多大的指标，常用的性能评价指标有超调量、调节时间和稳态误差等。
调节器设计是针对所研究的系统设计相应的控制器，使其能够满足系统稳定性和性能要求。
二、应用案例自动控制原理在工业生产、交通运输、电力系统以及环境保护等领域都有广泛的应用。
以工业生产为例，自动控制原理可以用于生产线上的自动化控制，以提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，自动控制原理可以应用于智能交通系统，实现路况检测与流量控制，减少交通拥堵。
在电力系统方面，自动控制原理可以应用于电力系统的调度与控制，提高供电可靠性和稳定性。
此外，自动控制原理在环境保护领域也起到重要作用，可以应用于废气和废水处理设备的控制，减少污染物排放。
三、未来发展方向随着科技的不断进步和人们对生产效率和生活质量要求的提高，自动控制原理将继续发展与创新。
未来，自动控制原理有望应用于更多的领域，如人工智能、机器人技术、无人驾驶等。
在人工智能方面，自动控制原理可以与深度学习相结合，实现更智能的控制系统。
机器人技术方面，自动控制原理可以用于机器人的运动控制和感知决策。
浙江大学04年自动控制原理考研题及答案
则沿任一轨迹，V(x)对时间的导数
是负定的，这说明V(x)沿任一轨迹连续地减小，因此，V(x)是一个李亚普诺夫函数。根据李亚普诺夫稳定性定理，该系统渐近稳定。
又由于V(x)随x偏离平衡状态趋于无穷而变为无穷，即当 时，
故系统是大范围一致渐近稳定的。
十三、（10分/150分）已知系统的状态空间表达式： ， ，试设计观测器，使其极点为: -1.8+j2.4,-1.8-j2.4。
S10.25-0.25
S00.25
六．（10分/150分）某系统的单位阶跃响应为 ，试求系统的频率特性。
解：
因为： ；所以：
系统的频率特性为
七．（5分/150分）某系统的传递函数是 ，问：若要求系统为完全能控能观，应如何选择b？
解：对于单变量系统，系统的完全能控能观意味着不存在传递函数的零极点相消
因为
解：（1）设系统开环特征多项式为
（2）因为经状态反馈后闭环系统的特征多项式为
（3）而期望的闭环特征多项式为：
（4）上两式应该相等，故易知：
（5）原系统的能控标准形： ，
十二、（10分/150分）--该题为二选一题，另一题是关于观测器的。研究由方程
描述的系统的稳定性。
解：命 ，可求得系统的平衡状态为原点，即
解：(1)判别可观性： ；系统可观
（2）观测器期望方程：
状态观测器的闭环特征多项式：
上两式应当相等，所以 ；即观测器：L=[29.63.6]
图4
解：
由终值定理：
五．（20分/150分）系统如图5所示，绘制以 为可变参数的根轨迹，并指出系统稳定条件下的 值取值范围，以及系统阶跃响应无超调时 的取值范围
图5
主要学校自动控制原理考研教材
主要学校自动控制原理考研教材
1、华南理工大学
《自动控制原理》高国燊、余文烋编,华南理工大学出版社2005年第二版;《自动控制原理学习指导与精选题型详解》陈来好、彭康拥编,华南理工大学出版社2004年1月;《现代控制理论》(第二版)刘豹主编,机械工业出版社或《线性系统理论基础》尤昌德编,电子工业出版社
2、华中科技大学
胡寿松主编《自动控制原理》，国防工业出版社
3、北京工业大学
孙亮,杨鹏.《自动控制原理》.北京工业大学出版社,2006.
4、电子科技大学
李友善主编《自动控制原理》，国防工业出版社
5、哈尔滨工业大学
1）801控制原理
2）807控制理论
《自动控制原理》鄢景华哈工大出版社
《自动控制原理》胡寿松国防工业出版社
6、重庆大学
1）839自动控制原理一（控制理论与控制工程专业）
《自动控制原理》学校自编教材或梅晓榕主编《自动控制原理》科学出版社出版2004年3月1日出版
2）844自动控制原理二（电气工程、控制科学与工程专业）
《自动控制原理》涂植英主编重庆大学出版社《自动控制原理》胡寿松主编科学出版社(第四版)
7、华东理工大学
8、长沙理工大学
《自动控制原理》，李益华主编，湖南大学出版社，2010年《现代控制理论》，黄辉先主编，湖南大学出版社，2006年
9、广东工业大学
胡寿松，自动控制原理，科学出版社，2002。
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G( s)
k (T5 s 1)(T6 s 1) ； s(T1s 1)(T2 s 1)(T3 s 1)(T4 s 1)
式中 Ti(1≤i≤6)均大于 0，当 k=500 时，G(jw)在 wj(j=1，2，3； w1<w2<w3) 处，与负实轴有 3 个交点，依次为(-50，0)、(-20，0)和(-0.05， 0).给出使闭环系统稳定的 k 的取值范围。 (3)(12 分)右图给出某负反馈系统(最小 相位系统)的渐近幅频图，据图求出该系 统的开环传递函数(ζ=0.5)， 并判断系统 的稳定性。 四、(共计 25 分)设单位负反馈系统的开环传递函数为
共 3 页；第 3 页
七、(14 分)对以下线性时不变系统作能控性或能观性结构分解。
0 0 x (1) 4 y 3 0 0 0 0 2 3 1 0 1 x 4 u 0 1 x 0 u x 。 ；(2) 4 1 1 0 1 2 1 4 1x y 0 0 1x 1
八、(15 分)给定线性时不变系统：
1 2 1 Ax Bu x x u 0 5 1
(1)(6 分)求该系统的李雅普诺夫方程解； (2)(3 分)判断该系统的稳定性； (3)(6 分)设计控制系统的状态反馈控制器：u=－[k1 k2]x+r，使闭 环系统稳定的特征根为{-2，-3}。 共 3 页；第 3 页
统不稳定，指出在 S 平面右半部的极点个数（给出劳斯计算表） 。 共 3 页；第 1 页
(2)(5 分)某二阶非线性系统的极限环如下图所示，I 区和 III 区的 相轨迹分别为左半圆弧和右半圆弧。计算该极限环的振幅和周期。 共 3 页；第 2 页
九、(11 分)给定线性时不变系统：
0 1 0 x x u 4 2 1
班级：
三、(共计 30 分)稳定判据 (1)(8 分 ) 控 制 系 统 的 特 征 方 程 为
s 5 5s 4 10s 3 25s 2 39s 30 0 。分析该系统的稳定性，若闭环系
e 16e 0 ③e
25e 0 ⑤e
36e 0 ⑥e
哈尔滨工程大学 2004 年招收研究生入学考试试题 科目名称：自动控制原理 试题编号：423 注意：本试题的答案必须写在规定的答题卡或答题本上，写在本卷 上无效。 解题要求：思路清晰，主要步骤完成。无解题步骤，视为无效试卷。 一、(共计 15 分)控制系统的数学模型：
(2)(10 分)已知负反馈系统的开环传递函数：
2e 9e 0 e ① 5e 4e 0 ②e 7e 9e 0 ④e
线
(1)(10 分)绘制该系统的根轨迹（需给出必要的步骤） ； (2)(5 分)指明使闭环系统稳定的 k 值的取值范围； (3)(5 分)计算使闭环系统为临界阻尼时的 k 值，记为 kb; (4)(5 分)计算 k=kb 且系统输入为单位阶跃信号时，系统的稳态输出 值及稳态误差值。
姓名：
设某系统的结构图如下：
装
图中 R(s)为输入量，F(s)为干扰信号，C(s)为输出量，分别求出该 系 统 的 传 递 函 数 Φ(s)=C(s)/R(s) 和 扰 动 传 递 函 数 Φf(s)=C(s)/F(s)。 （说明：解题步骤占 9 分；Φ(s)占 3 分；Φf(s)占 3 分） 二、(共计 25 分)已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：
G( s) k ( s 1.5) ; ( s 3s 4.5)
2
G0 ( s)
K s(0.2s 1)(0.002s 1)
Байду номын сангаас
订
学号：
试设计串联校正环节，满足设计指标：静态速度误差系数 Kv ≥ 500s-1；剪切频率 wc=50rad/s；相角裕度 γ=40°±3°。 (说明：校正方案 5 分；校正环节参数计算 15 分；指标检验步骤 5 分。 G( jwc ) 1 ) 注意：第五题与第六题任选一题。如果两道题都答，按得分少的 计成绩。 五、(共计 15 分)非线性系统相平面分析基础。 掌握二阶非线性系统分区（线性）运动的奇点类型和性质，有利于 系统稳定性分析。 (1)(9 分)以下是各非线性系统在某区的运动方程，指明它们的奇点 类型和性质：
y 1 0x ；
试确定具有特征值{-3，-4}的全维渐近观测器。
六、(共计 15 分) (1)(5 分)已知数字控制系统的特征方程为：
z 3 2 z 2 2 z 0.5 0 ；
分析该系统的稳定性，指出系统极点分布状况。 (2)(10 分)控制系统结构及参数如下图所示。设计控制器 D(z)， 使闭环系统是响应斜坡输入的无波纹最小拍系统；给出单位斜坡 输入时的 e(k)表达式。