2021年厦门大学攻读硕士研究生招生考试科目：844自动控制原理（15分）（15分）（15分）（15分）（15分）（15分）（15分）（15分）（30分）

第一章:控制系统的一般概念1.该章的基本要求与基本知识点自动控制技术的发展概况及作用;自动控制的基本方式;自动控制系统的分类;控制系统的基本要求。2.要求掌握的基本概念、理论、原理系统控制量,干扰量,反馈等重要概念,掌握开环控制和闭环控制的结构、基本组成及特点等;掌握开环与闭环系统,线性与非线性系统,定常与时变系统等多种分类方法,线性叠加原理;控制系统的基本要求“稳”、“准”、“快”的含义。第二章:控制系统数学模型1.该章的基本要求与基本知识点控制系统运动方程式；非线性运动方程式的线性化；传递函数；控制系统的传递函数；控制系统方框图及其简化;信号流图2.要求掌握的基本概念、理论、原理一般控制系统微分方程式建立的方法;小偏差线性化的方法及意义;传递函数的概念、性质等;对一股控制系统介绍控制量至输出,干扰量至输出等传递函数的求取方法;控制系统方框图的绘制步骤及简化原则;信号流图的绘制方法及梅森增益公式。第三章：线性系统的时域分析1.

1.发电机并列操作把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。2.并列运行将两台或多台发电机经变压器连接在同一母线上3.同期装置在电力系统运行过程中执行并网时使用的指示、监视、控制装置。用以对发电机电压进行调节使其符合同期的条件，以将发电机并入电网。4.脉动电压Ud=Ug-Us2Usin(wd*t/2)与时间具有正弦整数函数关系的整步电压，反应发电机和系统间电压矢量的相位差，是断路器两端电压的幅值包络线。5.滑差频率并列断路器两侧发电机电压频率与系统电压频率之差，用fd表示。6.脉动周期并列断路器两侧发电机电压与系统电压之间相角差变化360°所用的时间。7.恒定越前时间在Ug和Us两个相量重合之前恒定时间发出合闸信号，这个时间称为恒定越前时间。8.恒定越前相角在Ug和Us两个相量重合之前恒定角度发出合闸信号，这个相角称为恒定越前相角。11.励磁顶值电压励磁顶值电压,在规定条件下励磁系统能提供

2、所有答案必须写在答题纸上，写在其他地方无效。原则上按顺序作答，所有答案必须标注题号。3、填(书)写必须使用黑色字迹钢笔、圆珠笔或签字笔。4、考试结束,将答题纸和试题一并装入试卷袋中交回。5、本试题满分150分，考试时间3小时。注:所有答案必须写在答题纸上,试卷上作答无效第1页一、某系统的结构图如下。图中τ是铁芯磨损程度系数,τ的初始值为0, 求τ的最大值。\mid+\frac {1}{105} H2 二、PID的传递函数为k_{P}+\frac {k_{1}}{s}+k_{D}s, D的幅频特性图如下所示,问:(1)当输入为单位阶跃信号时,满足e_{ss}<0.1, 求PID的系数。(2)求原系统\frac {()}{()()} 校正后的幅值裕度。(3)写出PID控制中各个环节的作用。0.1 1 三、某系统的结构图如下，问：S+1 S10.)0.25 str[ S 5+1 个2.St1(1)求该系统的概略根轨迹。(2)求\phi >0.707 时的值。注:所有答案必须写在答题纸上,试卷上作答无效第2页四、某系统的状态空间模型如下。x=[)x+b[] y=[ ]x 问:(1)判断该系统的能控性。(2)判断其能观性。五、某系统的结构图如下，其中A和k未知，b和c为

控制系统的基本概念1.控制系统的定义和分类：开环控制系统和闭环控制系统的区别与特点；线性控制系统和非线性控制系统的区别。2.控制系统的数学模型：控制系统的数学描述，包括微分方程、传递函数和状态空间的表示。 时域分析1.系统的时域指标：包括超调量、峰值时间、上升时间、调节时间等指标的计算和物理意义。2.系统的稳定性分析：利用根轨迹、Nyquist准则或Routh-Hurwitz判据分析系统稳定性，并掌握判据的具体应用方法。 频域分析1.系统的频域指标：包括增益裕度、相位裕度等指标的计算和物理意义。2.Bode图和Nyquist图的绘制及分析：利用Bode图和Nyquist图分析系统的稳定性和性能，并掌握图形的绘制方法和读取技巧。 控制器的设计1.比例、积分、微分（PID）控制器：PID控制器的基本原理、性能指标和调参方法。2.根轨迹法、频域方法和状态空间法设计控制器：利用不同的设计方法设计满足要求的控制器，并分析各种设计方法的适用范围和特点。 稳态误差分析1.稳态误差的概念和分类：静态误差、动态误差和稳态误差的关系和区别。2.稳态误差的计算和改进：利用校正环节和增加控制器的方法改进系统的稳态性能。 现代控制理论概述1.状态空间模型与状态反馈：状态空间模型的建立及状态反馈控制的基本原理。2.齐次平衡空间的概念和特点：对齐次平衡空间（Hilbert空间、Banach空间）的基本概念进行概述，并掌握应用方法。

2内容提要内容提要离散系统的性能分析稳定性分析3离散系统的稳定性分析连续系统的稳定性分析:拉氏变换特征方程的根在S平面上的位置离散系统的稳定性分析:Z变换特征方程的根在Z平面上的位置4离散系统的稳定性分析11、、s平面与z平面的映射关系由Z变换的定义式知eTsz令s=+j ，代入上式有TTTzzjjjeeeeTzTe, 5离散系统的稳定性分析基本映射关系:s平面 z平面01z01zTze01zT0z0,10,06离散系统的稳定性分析s平面到z平面的映射jImzƽÃæsƽÃæ3sj2´ÎÒª´øÖ÷sj2ReÒª´øsj2O-11O´ÎÒª´ø3sj27离散系统的稳定性分析s平面上的稳定区域(左半s平面)在z平面上的映像是单位圆的内部区域，单位圆之内是z平面的稳定区域单位圆之外是z平面的不稳定区域8离散系统的稳定性分析2、z 域稳定条件及稳定判据线性定常离散系统稳定的充要条件：离散系统特征方程的全部特征根均分布在Z平面上的单位圆内，或所有特征根的模均小于1。jjZZ平面平面11临界稳定(不稳定)稳定区域不稳定不稳定区域区域11009离散系统的稳定性分析说明：设系统

考研《自动控制原理（含20%现代）》真题.一、（10分）图一为一液位对象，Qin、Qout分别表示单位时间内流入和流出贮槽的液体量，h为液面高度，贮槽的截面积S=0.5m2，设节流阀开度保持一定，则流出流量Qout=αh,(α为阀的节流系数，可视为常数)。如果初始静态值h0=1.5m,qin0=qout0=0.1m3/min,试求以Qino输入，h为输出的微分方程式，并确定其放大系数和时间常数。二、（10分）单位负反馈二阶系统的单位阶跃响应曲线如图三所示。试确定系统的开环传递函数。三、（12分）负反馈系统开环传递函数为，（1）当T=0.05时，画其根轨迹图，并确定使系统阶跃输入响应为无超调（即过阻尼）时的K取值范围；（2）试选择T（>0）使根轨迹具有一个非零分离会合点，问：此时的阶跃响应能否出现无超调过程，绘出草图，并给出必要的解释。四、（16分）1.（8分）设系统开环传递函数G(s)H(s)=S(S1)10(1+TdS),试用频率法确定使系统闭环稳定的Td值范围，并画出系统稳定时的奈氏曲线图。2.（8分）最小相位系统开环对数幅频特性如图三

2.4典型环节的传递函数2.4.1比例环节2.4.2惯性环节（一阶惯性环节）2.4.3微分环节2.4.4积分环节2.4.5振荡环节(二阶振荡环节)2.4.6延时环节(迟延环节)2.4.1比例环节凡输出量与输入量成正比，输出不失真也不延迟，而按比例地反映输入的环节，称为比例环节。动力学方程为：x_{o}(t)=Kx_{i}(t)\therefore G(s)=X_{o}(s)X_{i}(s)=K2.4.2惯性环节：（一阶惯性环节）动力学方程为：T \dot {x}_{o}(t)+x_{o}(t)=Kx_{i}(t)\therefore G(s)= \frac {K}{Ts+1}K为惯性环节的增益或放大系数;T为时间常数理想的一阶惯性环节G(s)= \frac {1}{Ts+1}例1.无源滤波电路u_{i}(t)Ru_{0}(t)u_{i}u,为输入电压;i(t)Cu为输出电压;u_{0}C为电容R为电阻图2-10无源滤波网络解：\cases {u_{i}(t)=i(t)R+\frac {1}{C}[ \hat { \iota }(t)dt \cr u_{o}(t)= \frac {1}{C}[ \hat { \iota }(t)dt}LT得：\cases {U_{i}(t)=I(s)R+\frac {1}{Cs}I(s)\cr U_{o}(t)= \frac {1}{Cs}I(s)}\therefore G(s)= \frac {U_{1}(s)}{U_{0}(s)}= \frac {1}{RCs+1}= \frac {1}{Ts+1}(设RC=T)例2、弹簧阻尼系统x_{i}(t)x,(t)输入位移kx_{o}(t)输出位移x_{0}(t)k弹性刚度Cc粘性阻尼系数解：k[x_{i}(t)-x_{o}(t)]=c \f

6.1 校正的基本概念在研究系统校正装置时, 为了方便, 将系统中除了校正装置以外的部分, 包括被控对象及控制器的基本组成部分一起, 称为“原有部分”(亦称固有部分或不可变部分)。因此, 控制系统的校正, 就是按给定的原有部分和性能指标, 设计校正装置。 校正中常用的性能指标包括稳态精度、相对稳定裕量以及响应速度等。 (1)稳态精度指标:包括静态位置误差系数Kp, 静态速度误差系数Kv和静态加速度误差系数Ka。 第1页/共81页(2)稳定裕量指标:通常希望相角裕量γ=45°~60°, 增益裕度Kg10 dB, 谐振峰值Mr1.11.4, 超调量σ25%, 阻尼比ζ0.40.7。(3)响应速度指标:包括上升时间tr, 调整时间ts, 剪切频率ωc , 带宽BW, 谐振频率ωr。 对于二阶系统, ζ、γ、σ和Mr之间有严格的定量关系, 如21,21exp,Mrnr22121等等, 只要考虑得当, 这些关系亦可用来指导高阶系统的设计。第2页/共81页校正装置接入系统的形式主要有两种:一种是校正装置与被校正对象相串联, 如图6 - 1(a)所示，这种校正方式称为串联校正；另一种是从被校正对象引出

厦门大学20232024学年第二学期期末试卷《自动控制原理》考试试卷（A卷）考试范围：《自动控制原理》；满分：100分；考试时间：120分钟院/系：_专业：_姓名：_考号：_ 题号一二三四五总分题分20 20 20 20 20 100 得分一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在自动控制系统中，反馈控制的主要目的是：()A.增加系统的复杂性B.提高系统的稳定性C.减少系统的响应速度D.降低系统的能耗2.拉普拉斯变换在控制系统分析中的主要作用是：()A.时间域分析B.频域分析C.空间域分析D.颜色域分析3.在自动控制系统中，PID控制器的D部分主要用于：()A.改善系统的稳定性B.消除系统的稳态误差C.提高系统的响应速度D.抑制系统的噪声4.根轨迹法用于分析控制系统的：()A.稳态性能B.瞬态性能C.稳定性D.可控性5.奈奎斯特图用于分析系统的：()A.时域响应B.频域响应C.稳态误差D.零输入响应6.状态空间表示法中的状态变量通常表示系统的：()A.输入B.输出C.内部状态D.噪声7.在控制系统中，增益调节器主要用于：()A.调整输入信号B.调整反馈信号

第一章自动控制的一般概念1.1引言自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和设计的一般性理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。自动控制理论的任务是研究自动控制系统中变量的运动规律以及改变这种运动规律的可能性和途径，为建立高性能的自动控制系统提供必要的理论根据。1.2自动控制和自动控制系统的基本概念1.2.1自动控制问题的提出在许多工业生产过程或生产设备运行中，往往需要对某些物理量（如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等）进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。如图1-1所示是锅炉给水人工控制示意图。人工调节是一个“检测偏差、纠正偏差”的过程。可以用一整套自动控制仪表（自动调节器）来代替操作人员的作用。图1-2所示是锅炉给水汽包水位自动控制示意图。图1-2汽包锅炉给水自动调节示意图1过热器；2一汽包；3一省煤器；4一给水凋节阀；5一水位计任何一个控制系统，都包含着被控对象和控制器两个组成部分。

自动控制原理（含20%现代）考研真题试卷一、（20分）（本题仅限于单考生完毕，单考生还需在如下各题中选做80分的考题，统考生不做此题）1．给定系统的开环传递函数为试鉴别K取值时系统稳定。已知某一闭环系统有一对主导极点，由于这对主导极点距离S平面的虚轴太近，使得系统的阶跃响应较差。试问系统响应较差表目前哪方面？欲改善系统性能应采用什么措施？二、（10分）试求图一所示系统的微分方程。其中处作用力u(t)为输入，小车位移x(t)为输出。三、（10分）给定系统的方框图如图二所示，试求闭环传递函数。四、（10分）设单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=1.求K=20，单位斜坡输入r(t)=t时，系统的稳态误差；2.欲使系统的稳态误差减小10倍，应采用什么措施。五、（10分）某控制系统的开环零、极点分布如图三所示，试绘制根轨迹图。六、（10分）试用相平面法分析如下系统的稳定性。七、（20分）某单位反馈系统的开环传递函数为G(s)=1.绘制系统频率特性的极坐标图和对数坐标图。2.用