2014东北大学(839)考试大纲-自控原理
东北大学2014自控真题及解答
东北大学2014自控真题一、简答题（10分）1. 简述前馈控制可以改善线性系统哪方面性能，对线性系统稳定性有何影响？2. 简述频率特性的定义，最常用的频率特性表示方法有哪些？ 解：（1） 通过前馈补偿，提高了系统的控制精度，减小了稳态误差。
对于给定前馈，可以提高跟踪速度。
对于按扰动矫正，可在偏差对被控量产生影响前对系统进行校正。
由于输入取自闭环外，不影响系统的特征方程式，故不影响系统的稳定性。
（2） 当输入信号为谐波时，频率特性为输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。
常见的表示法有幅相频率特性曲线、对数频率特性曲线、对数幅相频率特性曲线。
二、（20分）若某系统在单位阶跃输入作用时，系统在零初始条件下的输出响应为212t t e e -+,试求系统的单位阶跃响应。
解：12132[c(t)]21(s 2)(s 1)-+=-+=----s L s s s s 由于1Rs （S ）= 故(S)32(S)(S)(S 2)(S 1)B C S W R -+==-- 当(t)(t)r δ=，即R(S)1=32(S)W (S)*R(S)(S 2)(S 1)B SC -+==--， 进行拉氏反变换有11241[c(s)][]421---=+=-+--t t L L e e s s 三、（20分）已知系统的结构图如下图所示，若系统以2/n w rad s =的频率做等幅震荡，试确定震荡的k 、a 。
解：系统闭环特征方程：32(s)s as (k 2)s (k 1)0B D =+++++=由系统在2/n w rad s =的频率做等幅震荡，知2j ±为特征方程式的根。
令2s j =得“84(k 2)*2(k 1)0j a j --++++=整理得(2k 4)(k 14a)0j -++-=分别令实部为零，虚部为零，可得2k =，0.75a =四、（20分）已知单位负反馈系统的开环传递函数为，21(s a)4(s)(s 1)K W s +=+ 试绘制以a 为参数的根轨迹0a ≤<∞并确定使该单位负反馈系统稳定的a 的取值范围。
(完整)《自动控制原理》考试大纲概要
《自动控制原理》考试大纲一、考试对象电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科插班生二、考试目的《自动控制原理》课程考试旨在考察学生对自动控制系统的基本概念、基本原理及基本分析方法的掌握和运用,着重考察学生应用适当数学工具和基本原理，用不同方法对系统进行分析的能力.本门课程考核要求由低到高共分为“了解"、“掌握"、“熟练掌握”三个层次。
其含义：了解，指学生能懂得所学知识，能在有关问题中认识或再现它们;掌握,指学生清楚地理解所学知识(例如定理的条件与结论，公式的表述与使用范围等），并且能在基本分析和简单应用中正确地使用它们;熟练掌握，指学生能较为深刻理解所学知识，在此基础上能够准确、熟练地使用它们分析解决较为简单的实际问题。
三、考试方法和考试时间1、考试方法：(闭卷笔试）2、记分方式:百分制，满分为100分3、考试时间：120分钟4、试题总数:五大题（部分大题中含有若干个小题）5、命题的指导思想和原则命题的总的指导思想是:全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点学习、理解和掌握的情况。
命题的原则是：最基本的知识一般要占60％左右，稍微灵活一点的题目要占20％左右，较难的题目要占20%左右，其中大多数是大题目。
客观性的题目占的分量较少。
6、题目类型（1）填空题(每题3分，约15分)（2)选择题（每题3分，约15分）（3）简答题(每题10分，约10分）(4)分析计算题（约40分）(5）作图题（每题10分，约20分）7、答题要求（1）简答题：只要求答出要点，如果本身所表示的意思不明确,则需要对要点稍作说明.若要点本身所表示的意思已经很明确，就无需再作说明。
（2)分析计算题：分析思路清晰,公式表述清楚；解题时思路清楚，步骤完整，格式规范化。
这类题一般按演算步骤记分,如果计算结果不对，但演算步骤对了，仍可得一定分数。
（3）作图题：要求作图步骤清楚，若图未做完，可按作图步骤得一定分数。
自动控制原理考试大纲
根轨迹绘制方法
绘制工具
使用MATLAB/Simulink等软件进行根轨迹绘制。
绘制步骤
确定系统的开环传递函数，计算出系统的极点， 根据极点位点，使根轨 迹图更易于观察和分析。
根轨迹分析法
稳定性分析
通过观察根轨迹上的点是否在复平面的左半部分，判断系统是否稳 定。
频率特性与系统函数关系
系统的频率特性与其传递函数之间存在直接 关系，通过分析传递函数可以得到系统的频 率特性。
频率特性绘制方法
实验法
通过实验测试系统对不同频率信号的响应，记录数据并绘制频率 特性图。
解析法
根据系统传递函数，利用数学工具计算频率特性，并绘制相应的图 谱。
近似法
对于某些复杂系统，可以采用近似方法计算频率特性，如采用等效 滤波器法等。
动态结构图的组成
了解动态结构图由哪些基本环节组成，如输入、输出、 比较器、放大器等。
动态结构图的建立
根据系统结构和参数，建立动态结构图。
动态结构图的分析
通过分析动态结构图，了解系统动态特性和稳定性等。
03
线性系统的时域分析
系统的稳定性分析
定义
系统在受到扰动后，能够恢复到原始状态的 能力。
判据
劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据等。
准确性
系统能够准确地跟踪输入的变化。
03
02
快速性
系统能够快速地响应输入的变化。
抗干扰性
系统能够抵抗外部干扰的影响，保 持稳定运行。
04
02
控制系统数学模型
控制系统微分方程
线性常微分方程的建立
根据系统物理规律和输入输 出关系，建立线性常微分方 程。
初始条件和边界条件
确定系统初始状态和边界条 件，以便求解微分方程。
东北大学信息科学与工程学院839自动控制原理历年考研真题汇编(含部分答案)(圣才出品)
2015年东北大学839自动控制原理考研真题（回忆版）
一、简述题
1．如何区分线性系统和非线性系统．它们有什么特点。
2．线性系统的三个性能指标都是什么？它们对应在对数频率特性图像中是如何表示的？
二、根据微分方程画出系统的动态结构图．并求出。
本题共六个微分方程．输入为．输出为。
三、某系统在单位阶跃输入作用下．输出如图所示。
求出系统的K．a和b。
图：稳态值2．最大值2.25．峰值时间2s
四、
1．已知道系统的开环传递函数K．画出系统的根轨迹图。
2．根据系统结构图确定系统阻尼比ξ的最小值．并写出此时系统对应的闭环极点。
3．根据系统根轨迹图．分析当K从0变化到+∞时系统的稳定性。
五、画出系统的幅相频率特性图像．并且用奈奎斯特稳定判据分析系统稳定性．系统的开环传递函数为。
六、已知矫正系统如图所示．其中L是矫正前的系统开环频率特性．是矫正装置的倒特性．’是大回路的动态特性。
1．求出矫正以前的系统传递函数。
2．求出系统等效开环传递函数。
3．求出矫正以后系统的穿越频率和相角裕度。
（参考指定教材300页的图）
七、1．已知非线性系统结构图，问串联饱和非线性应满足什么条件系统才能稳定工作？
2．把系统等效为非线性与线性串联的形式．并画出等效传递函数。
八、已知离散系统结构图如下图所示．求出（1）中的．图（2）的C（z）。
（需用指定教材309页的一系列方法做．图为指定教材401页表中采样系统的综合。
）
2014年东北大学839自动控制原理考研真题。
东北大学自动控制原理2014年考研真题试卷
s(s
1 1)(s
2)
，用描述函数法分析系统是否存
在稳定自振点，若存在，求自振 和 A。
八．
设有零阶保持器的离散系统如图所示，其中 r(t) = 1(t),T = 1s,K = 1。试求系统的上升时间、 峰值时间、调节时间。
R(s) -
1 eTs s
K
C(s)
s(s 1)
整理编辑 By 邵永 2014 年 1 月
+ -
Kp
+
1
s(s 1)
KdS
+
科目代码：839 Xc
(1) Kp =10,Kd =1,求相位裕度。 (2) 若 Wc=5，r=50o，求 Kp，Kd。
七．
（1）用描述函数法分析
W1=
2 s(0.1s
1)
、W2=
2 s(s 1)
，哪个更精确，为什么？
（2）非线性部分
N(A)=
4 A
,线性部分
W(s)=
东北大学
2014 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
一．
科目代码：839
1.简述前馈控制可以改善线性系统哪方面性能，对线性系统稳定性有何影响？ 2.简述频率特性的定义，最常用的频率特性表示方法有哪些？
二．
若某系统在单位阶跃输入作用时，系统在零初始条件下的输出响应为：1-2e2t+et,试求系统的 单位脉冲响应。
五．
已知一最小相位系统开环对数幅频特性如下。其中实线为渐近线，虚线为精确线。试求系统 的开环传递函数8
0 -1
400
整理编辑 By 邵永 2014 年 1 月
东北大学
2014 年攻读硕士学位研究生入学考试试题
自动控制原理复习提纲
自动控制原理复习提纲1、什么是自动控制？自动控制系统的组成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，使得表征受控对象物理特征的被控量等于给定值或按给定信号变化规律去变化的过程。
自动控制系统由控制装置和受控对象构成。
2、自动控制系统的基本控制方式，自动控制系统的分类自动控制系统的基本控制方式为开环控制和闭环控制，自动控制系统的分类：线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，连续系统和离散系统，恒值系统、随动系统和程序控制系统。
3、对控制系统的性能要求（一）稳定性稳定性一般可以这样来表述：系统受到外力作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。
（二）快速性快速性可以通过动态过程时间的长短来表征。
过度过程时间越短，表明快速性越好，反之亦然。
快速性表明了系统输出惨c(t)对输入r(t)响应的快慢程度。
系统响应越快，说明系统的输出复现输入信号的能量越强。
（三）准确性准确性是由输入给定值与输出响应的终值之间的差值e来表征。
准ss确性反映了系统在一定外部信号作用下的稳态精度。
若系统的最终误差为零，则称为无差系统，否则称为有差系统。
4、什么是传递函数，如何求相关电路的传递函数传递函数的定义：在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉氏变换与系统输入量的拉氏变换之比。
5、 控制系统的典型环节有哪些？传递函数各是什么？ 比例环节，其传递函数为K s R s C s G ==)()()(； 惯性环节，其传递函数为1)()()(+==Ts K s R s C s G ； 积分环节，其传递函数为Ts s R s C s G 1)()()(==； 微分环节，其传递函数为Ts s R s C s G ==)()()(; 振荡环节，其传递函数为222222121)()()(n n n s s Ts s T s R s C s G ωζωωζω++=++==，式中Tn 1=ω为振荡环节的无阻尼自然振荡频率。
《自动控制原理》考试大纲
《自动控制原理》考试大纲第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点课程以经典控制理论为主，重点论述了用时域法、根轨迹法和频域法分析线性系统的性能，介绍了系统的初步设计及校正的一般性原则。
通过课程的学习，学生应对自控理论有较系统的认识，达到理解并熟练掌握自控的基本理论和基本方法，具有初步解决工程相关问题的能力。
二、课程目标与基本要求通过课程的学习，学生应正确理解反馈控制系统的基本概念，掌握控制系统数学模型建立的一般方法，掌握线性系统的分析方法（时域法、根轨迹法和频域法）。
基本要求如下：1、正确理解反馈控制系统的基本概念。
2、掌握控制系统的数学模型建立的方法。
3、掌握线性系统的时域法、根轨迹法和频域分析法。
4、理解自控系统校正的一般概念。
第二部分考核内容与考核目标第1章反馈控制原理一、学习目的与要求了解自动控制的发展、自动控制系统的分类，理解自动控制系统的组成、基本控制方式（开环控制和闭环控制）和评价自动控制系统的性能指标。
通过闭环控制系统的举例，理解反馈控制的原理。
二、考核知识点与考核目标（一）反馈控制原理（一般）识记：自控控制的两种基本方式（开环控制和闭环控制）。
理解：闭环控制的特点（二）自动控制系统的组成及常用术语（一般）识记：自动控制系统的组成及常用术语。
（三）自动控制系统的分类及性能指标（一般）识记：自动控制系统的分类，评价自动控制系统的性能指标。
第2章控制系统的数学模型一、学习目的与要求掌握自动控制系统的三种数学模型（微分方程、传递函数、结构图）的建立方法。
熟练掌握自动控制系统传递函数的求取方法。
二、考核知识点与考核目标（一）自控元件运动方程的建立（次重点）理解：RL，RC或RLC网络及简单电机拖动系统、机械系统的微分方程列写方法。
（二）小偏差线性化（一般）识记：线性化条件及方法。
（三）拉氏变换及线性常微分方程的求解（重点）识记：典型输入信号的拉氏变换，理解：拉氏变换及反变换的定义、性质，应用：会用拉氏变换及反变换法求解微分方程。
14东北大学839自动控制原理试题(回忆版)
2014年东北大学839自动控制原理试题（回忆版）
第一题：
1前馈系统的优点，对稳定性的影响
2什么是频率特性常用频率特性的表达形式
第二题：给了单位阶跃响应（时间形表达式）求单位脉冲的响应
第三题：根据单位负反馈系统，给了开环传函（分母最高3阶）给了当wn=2时等幅振荡求开环函数未知系数
第四题：给了传函求a的参变量根轨迹，（等效开环传函），加求a稳定范围
第五题：给了bode图的近似图像和准确图像，一段0~+40，振荡环节；一个+40~0，二阶惯性环节（两者有区别）求传函
第六题：给了结构图，含Kp和KdS并联环节，
1、给了kp kd求稳定裕度
2、给了wc和稳定裕度求kp kd
第七题给了图像就是一个线性一个非线性的
1给定两个线性函数问两个哪个更精准俩个只是系数不同
2常规题求是否自振求自振时A和w
第八题给了图像前面一个零保持器后面s方乘以s加1分之一好像是这么样的然后让求最大超调量上升时间峰值时间输出方程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014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、控制工程学科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2014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。