考试点专业课：西北工业大学自动控制原理讲义概要
西北工业大学自动控制原理 (2)
第二章：控制系统的数学模型§2.1 引言·系统数学模型－描述系统输入、输出及系统内部变量之间关系的数学表达式。
·建模方法⎩⎨⎧实验法（辩识法）机理分析法·本章所讲的模型形式⎩⎨⎧复域：传递函数时域：微分方程§2.2控制系统时域数学模型1、 线性元部件、系统微分方程的建立 （1）L-R-C 网络 C r u R i dtdiL u +⋅+⋅=↓ci C u =⋅c c c u u C R u C L +'⋅⋅+''⋅⋅=11cc c r R u u u u LLC LC'''∴++= ── 2阶线性定常微分方程 （2）弹簧—阻尼器机械位移系统 分析A 、B 点受力情况02B0A AA i 1x k )x xf()x x (k =-=-∴ 由 A 1A i 1x k )x x (k =- 解出012i A x k k x x -=代入B 等式：020012i x k )x x k k xf(=-- 02012i x k x )k k 1f(xf ++=⋅ 得：()i 1021021x fk x k k xk k f =++ ── 一阶线性定常微分方程 （3）电枢控制式直流电动机 电枢回路：b a E i R u +⋅=┈克希霍夫 电枢及电势：m e b C E ω⋅=┈楞次 电磁力矩：i C M m m ⋅=┈安培力矩方程：m m m m m M f J =+⋅ωω┈牛顿变量关系：m mb a M E i u ω----消去中间变量有：a m m m m u k T =+ωω [][]⎪⎩⎪⎨⎧+⋅=+⋅=传递函数时间函数 C C f R C k C C f R RJ T m e m mm m e m m m（4）X-Y 记录仪（不加内电路）⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⋅=⋅===+∆⋅==∆ll 4p 3m2am m m m 1a p r k u :k :k :u k T :u k u :u -u u :电桥电路绳轮减速器电动机放大器比较点θθθθθ a m rp u u u u l θθ∆----------- 消去中间变量得：a m 321m 4321m u k k k k k k k k k T =++l l l ─二阶线性定常微分方程即：a mm 321m m 4321m u T kk k k l T k k k k k l T 1l =++2、 线性系统特性──满足齐次性、可加性 ● 线性系统便于分析研究。
自动控制原理第三章-05(西工大)概要
E ( s) R( s ) 1 1 1 s( s 1)
2
s( s 1) 2 s s1
s s2 [C0 C1 s C2 s 2 ](1 s s 2 ) C0 C1 s C2 s 2 C3 s 3 C0 s C1 s 2 C2 s 3 C0 s 2 C1 s 3
(1) 动态误差系数法解决问题的思路
E ( s) 1 1 1 (i ) 2 Φe ( s ) Φe (0) Φe (0) s Φe (0) s Φe (0) s i R( s ) 1! 2! i! 1 (i ) C i Φ e ( 0) i 0, 1, 2, i!
自动控制原理
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自动控制原理教学组
自动控制原理
本次课程作业（12）
3 —29, 30, 33, 37, 39
课程回顾
§3.6.1 误差与稳态误差
误差定义: (1)按输入端定义误差；(2)按输出端定义误差 稳态误差： (1)静态误差； (2)动态误差
§3.6.2 计算稳态误差的一般方法
时域分析法小结（3）
4．若二阶系统处于无阻尼状态，则系统的
时域分析法小结（2）
2．某0型单位反馈系统的开环增益为K，则在
1 2 输入下，系统的稳态误差为 r (t ) t 2
○
○
A ． 0；
B． ；
C． 1 K；
* D． A K 。
3．动态系统 0 初始条件是指 t<0 时系统的 A．输入为 0 ； B．输入、输出以及它们的各阶导数为 0； C．输入、输出为 0； D．输出及其各阶导数为 0。
( s 1)(4 s 1) A2 A1 A3 s A4 2 2 2 2 2 s ( s s 1) s s s s 1
西北工业大学—自动控制原理
ur
u u a m up
l
消去中间变量得：
Tm l l k 1 k 2 k 3 k 4 k m l k 1k 2 k 3 k m u a ─二阶线性定常微分方程
即： l
1 k1k 2 k 3k 4 k m kk kk l l 1 2 3 m ua Tm Tm Tm
R 1 1 uc uc ur L LC LC
── 2 阶线性定常微分方程
（2）弹簧—阻尼器机械位移系统 分析 A、B 点受力情况
A x 0 ) k2x0 k1 (x i x A ) f(x
A
B
由 k 1 ( x i x A ) k1 x A 解出 x A x i
第一章：自动控制理论的一般概念 §1.1 引言 §1.2 自动控制理论发展概述 发展过程： 19 世纪
呼应 与西方工业革命发展相
时域 复域 频域
20 世纪 60 年代初
古典控制理论 （单入/出）
与航天技术发展相呼应
现（近）代控制理论 （多入 / 出）
2．
闭环（信号有反向作用） 特点：复杂、抗干扰能力强、精度高、有稳定性问题。
3．
复合（前向联系、反向作用） 特点：性能要求高时用之。 例如：炉温系统可以采用开环或闭环的。
闭环控制工作原理：
给定量：使c跟踪r 外部作用： 干扰量：使c偏离r
控制目的：排除干扰因素、影响、使被控量随给定量变化。 负反馈原理——构成闭环控制系统的核心
0
at e
t 0 t 0
L[f ( t )] e at e st dt e sa t dt
0 0
自动控制原理
Mason 公式（4）
例 4 求传递函数 C(s)/R(s)
控制系统结构图
例 4 求C(s)/R(s)
Mason 公式（5）
例 5 求传递函数 C(s)/R(s)
控制系统结构图
例 5 求C(s)/R(s)
Mason 公式（6）
例 6 求传递函数 C(s)/R(s), C(s)/N(s)
控制系统结构图
控制系统的数学模型
自动控制原理
（第 7 讲）
第二章 控制系统的数学模型
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6
引言 控制系统的时域数学模型 控制系统的复域数学模型 控制系统的结构图及其等效变换 控制系统的信号流图 控制系统的传递函数
§2.5 控制系统的信号流图
§2.5.1 信号流图与结构图的对应关系
控制系统的数学模型
自动控制原理
本次课程作业(4)
2 —17, 18, 19, 20
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自动控制原理
本次课程作业(4)
2 —17, 18, 19, 20
课程回顾
2.3 复域数学模型 —— 传递函数 （1）传递函数的定义、性质和适用范围 （2）常用控制元件的传递函数 （3）典型环节
2.4 控制系统的结构图及其等效变换 （1）系统结构图的导出 （2）结构图等效化简
例6 求 C(s)/R(s), C(s)/N(s)
§2.6 控制系统的传递函数
1. 开环传递函数
2. 输入 r (t) 作用下的闭环传递函数
控制系统的传递函数
3. 干扰 n(t) 作用下的闭环传递函数
4. 系统的总输出 C(s) 及总误差 E(s)
(整理)自动控制原理讲义
自动控制原理：以自动控制系统为对象，学习研究从各类控制系统所抽象出来的，具有共性的规律（组成原理，数学模型，各种分析方法及基本设计方法）。
抽象性、综合性较强，用较多的数学工具解决应用问题。
第一章1.1 引言1.1.1 基本概念（1）自动控制：不需要人直接参与，而使被控量自动的按预定规律变化的过程，叫自动控制。
①不需要人直接参与；②被控量按预定规律变化。
（2）自动控制系统：为实现某一控制目标所需要的所有物理部件的有机组合体①实体；②有机组合1.1.2 自动控制技术及应用自动控制应用极为广泛，在工业、国防、航空航天、交通、农业、经济管理、以及人们的日常生活，处处可见。
1.1.3 自动控制理论的发展 一般可分为三个阶段：（1）第一阶段。
时间为本世纪40～60年代，称为“经典控制理论”时期。
三大分析方法:时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法.（2）第二阶段。
时间为本世纪60～70年代，称为“现代控制理论”时期。
（3）第三阶段。
时间为本世纪70年代末至今。
70年代末，控制理论向着“智能控制”方向发展。
（1）被控对象（2）被控量（被调参数，输出量）（3）给定量（参考输入量，给定信号）（4）扰动量（扰动输入量，扰动信号，干扰量）（5）测量信号（6）偏差信号（详见课本）1.2 自动控制技术中的基本控制方式系统的基本控制方式按有无反馈，即按结构分为三大类：开环控制、闭环控制、复合控制。
1.2.1 开环控制系统 (1)定义开环控制是一种最简单的控制方式，在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。
示意图：优点：结构简单、调整方便、成本低缺点：控制精度低、对扰动没有控制能力。
用于输出精度要求低的场合。
若出现扰动，只能靠人工操作，使输出达到期望值1.2.2 闭环控制系统——重点控制装置与被控对象之间既有正向作用，又有反向联系的控制过程，也称为反馈控制①系统的输出参与控制，系统结构图构成回路②依靠偏差进行控制的系统，只要偏差存在，就有控制作用，其结果试图使偏差减小 ③控制精度高④对系统内部除反馈通道和给定通道外的一切扰动都有抑制作用 ⑤引起振荡1.2.3 复合控制系统将开环控制和闭环控制系统结合在一起，构成复合控制系统。
第6讲自动控制原理-资料
解.（1）
C (s)1 2 1 1 1 2 (s 2 ) s 3s 13s 4s(s 1 )s( 4 )
G (s) C (s) C (S ) sG (s)2 (s 2 )
R (s) 1s
(s 1 )s( 4 )
§2.3.1 传递函数
(2)
K 22 1
4
(s25s4)C(s)(2s4)R(s)
L1: c5c4c2r4r
§2.3.1 传递函数
（7）
L: [s2C(s)sc(0)c(0)]
5[sC(s)c(0)]
[4C(s)]
( s 2 5 s 4 ) C ( s ) ( s 5 ) c ( 0 ) c ( 0 ) 2 ( s 2 ) R ( s )
课堂小结
2.3 复域数学模型 —— 传递函数 （1）传递函数的定义、性质和适用范围 （2）常用控制元件的传递函数 （3）典型环节
2.4 控制系统的结构图及其等效变换 （1）系统结构图 （2）结构图等效化简
自动控制原理
本次课程作业
2 — 11, 12 , 14 , 16
谢 谢！
F(s)
G(s)
1 G(s)H(s)
解释：输入信号与希望值（给定值）关系
4、比较点和引出点的移动
结构图等效变换规则见表2－2
§2.4 控制系统的结构图及其等效变换
例3：例1电路的传递函数为
Uc(s) Ur(s)
111RR1R 1RC11C ssR2R2
R2(1R1Cs) R1R2(1R1Cs)
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第二章 控制系统的数学模型
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6
西北工业大学821自动控制原理重难点解析课程讲义
Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｈ １ ２ ３ ４＋ １ ２ ４＋ ２ ３ ４ ５＋ ２ ４ ５－ ３ ４ ６－ ２ ４ ６ ２ ｓ ）＝ Φ（ １－ Ｇ Ｈ ＋ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｈ ＋ Ｇ Ｇ Ｇ Ｈ ２ ２ １ ２ ３ ４ １ １ ２ ４ １ 【 例６ 】 已知系统结构图， 求 Ｃ （ ｓ ） ＝ ？ ） Ｒ （ Ｓ
西北工业大学 ８ ２ １自动控制原理重难点解析篇
第 １讲 控制系统的数学模型
拉普拉斯变换有关内容 拉氏变换的几个重要定理 （ １ ） 线性性质 Ｌ ［ ａ ｆ （ ｔ ）± ｂ ｆ （ ｔ ） ］＝ ａ Ｆ （ ｓ ）± ｂ Ｆ （ ｓ ） １ ２ １ ２ （ ２ ） 微分定理 Ｌ ［ ｆ ′ （ ｔ ） ］＝ ｓ ·Ｆ （ ｓ ）－ ｆ （ ０ ）
２ ｔ ／ ２ － ａ ｔ ｅ
１ １ ／ ｓ
２ １ ／ ｓ ３ １ ／ ｓ
１ ／ （ ｓ ＋ ａ ）
２ ２ ／ （ ｓ ＋ ω ω） ２ ２ ｓ ／ （ ｓ ＋ ω）
ｓ ｉ ｎ ｔ ω ｃ ｏ ｓ ｔ ω
线性定常微分方程求解 【 例１ 】 Ｒ－ Ｃ电路计算 ｕ Ｒ ｉ ＋ ｕ ｒ＝ ｃ
· ｉ ＝ ｃ ｕ ｕ （ ｔ ）＝ Ｅ ·１ （ ｔ ） ｃ ｒ ０
考试点（ ｗ ｗ ｗ ． ｋ ａ ｏ ｓ ｈ ｉ ｄ ｉ ａ ｎ ． ｃ ｏ ｍ ） 名师精品课程 电话： ４ ０ ０ ６ ８ ８ ５ ３ ６ ５
其中初条件引起的自由响应部分 Ｃ Ｃ － ４１ １ １ － （ ｓ ＋ ５ ） １ ２ Ｃ ＝ ＋ ＝ ＋ （ ｓ ）＝ ０ ） ｓ ＋ １ ｓ ＋ ４ ３ｓ ＋ １ ３ｓ ＋ ４ （ ｓ ＋ １ ） （ ｓ ＋ ４
Ｃ ｉ ｍ １ ＝ｌ
西北工业大学考研专业课《821自动控制原理》真题、典型题解析讲义
西北工业大学考研专业课《821自动控制原理》真题、典型题解析讲义西北工业大学考研专业课《821自动控制原理》真题、典型题解析讲义一、文章类型及主题本文主要针对西北工业大学考研专业课《821自动控制原理》的真题和典型题进行解析，旨在帮助考生更好地掌握自动控制原理的基本概念和方法，提高解题能力和应试水平。
二、资料收集与整理为了编写本文，我们收集了大量的与《821自动控制原理》相关的资料，包括历年真题、典型题解析、教材笔记等。
通过对这些资料进行分类整理和筛选，我们选出了具有代表性的真题和典型题，并对其进行了详细的解析。
三、大纲与结构本文的结构如下：1、引言：介绍《821自动控制原理》这门课程的重要性和主要内容。
2、历年真题解析：对历年考研真题进行分类解析，包括单项选择题、多项选择题、填空题、简答题和综合题等。
3、典型题解析：选取具有代表性的典型题进行详细解析，包括解题思路、方法、步骤和注意事项等。
4、解题技巧与方法：总结解题技巧和方法，提出针对性的学习建议和策略。
5、结论：总结本文的主要内容和观点，强调自动控制原理的重要性和应对考研的策略。
四、逐步展开首先，引言部分我们将介绍《821自动控制原理》这门课程的重要性和主要内容，让读者了解该课程的背景和基础知识。
其次，历年真题解析部分我们将对历年考研真题进行分类解析，包括单项选择题、多项选择题、填空题、简答题和综合题等。
我们将针对不同题型的特点和考察点，对每一道真题进行详细的解析和指导，帮助读者了解考研的命题规律和解题技巧。
接着，典型题解析部分我们将选取具有代表性的典型题进行详细解析，包括解题思路、方法、步骤和注意事项等。
通过分析这些典型题目，我们将深入探讨自动控制原理的基本概念和方法，帮助读者掌握核心知识点和提高解题能力。
接下来，我们将总结解题技巧和方法，提出针对性的学习建议和策略。
我们将针对不同类型的题目进行分析，提出有效的解题策略和技巧，帮助读者在考试中取得更好的成绩。