哈工程2017.004-初试-自动控制原理
哈工大自动控制原理
哈工大自动控制原理
哈尔滨工业大学自动控制原理（Automatic Control Principles）
是自动控制学科的基础课程之一，旨在介绍自动控制系统的基本原理和方法。
该课程主要内容包括以下几个方面：
1. 控制系统基本概念：介绍控制系统的定义、组成、分类和基本概念，如输入、输出、控制信号和误差等。
2. 控制系统数学模型：介绍控制系统的数学建模方法，包括线性时不变系统和非线性系统的建模方法。
3. 闭环控制原理：介绍闭环控制系统的原理，包括控制器、传感器、执行器和反馈环节的设计与分析。
4. 开环控制原理：介绍开环控制系统的原理，包括传感器、执行器和开环控制器的设计与分析。
5. 稳定性分析与设计：介绍控制系统的稳定性分析方法，包括根轨迹法、频率响应法和Lyapunov稳定性分析法等。
6. 控制系统设计：介绍控制系统的设计方法，包括根轨迹设计、频域设计和状态空间设计等。
7. 多变量控制系统：介绍多变量控制系统的建模、分析和设计方法。
哈尔滨工业大学的自动控制原理课程旨在培养学生对自动控制系统的基本理论和方法的掌握，为进一步学习自动控制专业课程和进行科学研究打下坚实基础。
哈工大-自动控制原理八套习题集
A.
2
3s 2 6s 2
C.
2
2s2 6s 3
B.
1
3s 2 6s 2
D.
1
2s2 6s 3
7. 引出点前移越过一个方块图单元时，应在引出线支路上（ ）
A.并联越过的方块图单元
B.并联越过的方块图单元的倒数
C.串联越过的方块图单元
D.串联越过的方块图单元的倒数
8.
设一阶系统的传递 G (s)
6. 梅逊公式主要用来（ ）
A.判断稳定性
B.计算输入误差
C.求系统的传递函数
D.求系统的根轨迹
7. 已知二阶系统单位阶跃响应曲线呈现出等幅振荡，则其阻尼比可能为（ ）
A.0.6
B.0.707
C.0
D.1
8. 在系统对输入信号的时域响应中，其调整时间的长短是与（ ）指标密切相关。
A.允许的稳态误差
B.允许的超调量
41.求图示方块图的传递函数，以 Xi (s)为输入，X0 (s)为输出。
Xi(s) + - + -
+
G1 H2
-
G2
G4
G3 H3
+ + X0(s)
42.建立图示系统的数学模型，并以传递函H数1 形式表示。
x0
k1
k2
fi
M
D
43.欲使图所示系统的单位阶跃响应的最大超调量为 20%，峰值时间为 2 秒，试确定 K 和 K1 值。
37.一阶惯性系统当输入为单位阶跃函数时，如何用实验方法确定时间常数 T ？其调整时间
ts 和时间常数 T 有何关系，为什么？ 38.什么是主导极点？主导极点起什么作用，请举例说明。
哈工程-自动化-考研-必修
四、汇编语言程序设计基础
1．要求考生掌握汇编语言语句种类、格式，表达式及运算符
2．要求考生熟练掌握主要伪指令的使用，能够正确分析汇编语言源程序
3．要求考生能熟练进行顺序程序、分支程序、循环程序、子程序设计
五、输入/输出及中断系统
1．要求考生掌握中断的基本概念、处理过程，熟练掌握8086/8088中断系统及中断种类
3.正定性问题的证明
六、线性空间
1.线性空间与子空间的概念
2.基、维数坐标
3.线性变换
复变函数部分
一、复数与复变函数
1．复数的代数运算
2．复数的乘幂和方根
3．复变函数及其极限和连续性
二、解析函数
1．解析函数定义，复变函数的导数，柯西—黎曼条件
2．2.初等函数
三、复变函数的积分
1．积分的定义、存在条件、计算方法
考查要点:
一、线性网络分析的一般方法
1．要求考生掌握网孔分析法.
2．要求考生掌握节点分析法.
3．要求考生掌握回路分析法..
3．要求考生熟练掌握8086/8088存储器管理。对物理地址、段地址、偏移地址有明确的认识
4．要求考生掌握总线周期及时序，了解8086/8088读写操作时序
三、指令系统
1．要求考生熟练掌握8086/8088寻址方式，堆栈概念
2．要求考生掌握数据传送指令，算术运算指令，逻辑运算指令及移位指令，控制转移指令
5、频域指标与时域指标的关系。
五、控制系统的校正与综合
1、频率响应法串联校正分析法设计；
2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。
六、非线性控制系统的分析
1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)；
自动控制原理重点总结（哈工大考研）
自动控制原理重点总结（哈工大考研）MATLAB不考第二章1.传递函数定义（面试可能要问：重点是零初始条件）2.简单传递函数建模3.基本环节及其传递函数（P22）（重点惯性环节、振荡环节）4.方框图及信号流图的化简5.非线性特性的线性化当时我们也没考习题：1、2、3、4、5、6（a,b,c）、7（a,d,f）、8（b）、9（a）、10（d,e,f）、11(b)、12（a）、16、17、20（a）第三章（重点）1.典型输入信号的拉氏变换及Z变换2.二阶系统的开环、闭环传递函数；闭环系统的特征值分布图3.一阶、二阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应曲线图4.P83式3.4.2和3.4.3要背，图3.4.4重点5.欠阻尼二阶系统常用性能指标的计算（公式要背，振荡次数计算不常用，了解就可以）6.改善系统动态性能的简单方法（速度反馈、PD控制）7.控制系统的稳定性、劳斯稳定判据8.控制系统的稳态误差的计算（终值定理和动态误差系数都得掌握）9.减小和消除稳态误差的方法（增大开环放大倍数、串联积分环节、顺馈控制）习题：1、2、3、6、7、9、10、12、14、15、16、19、22、23、29、30、34、36、38、39第四章（重点）1.根轨迹的概念、绘制规则10条规则（有公式的要记）2.特殊根轨迹（与负反馈跟轨迹对比记忆），参数根轨迹3.基于根轨迹法的校正（重点）（幅角条件重点）（过程及公式需要记）（附加开环零点（PD 控制）、串联超前校正、串联迟后校正、串联超前—迟后校正（一般不会考，太复杂）、反馈校正（移动不希望开环极点））习题：1、2、3、5、6、7、8、9、11、14、15、16、17第五章（重点）（我们当时给Bode图求传递函数是必考的）1.典型环节的频率特性图（Nyquist图、Bode图、渐近Bode图）（Nichols图不考）2.控制系统开环Nyquist图、开环渐近Bode图的粗略画法3.非但未反馈系统的闭环频率特性不考（P226的5.3.5）4.Nyquist判据（根据Nyquist图判定、根据Bode图判定）5.稳定裕度——图示（由Nyquist图计算；由Bode图的计算）及具体计算（相角裕度、幅值裕度）6.怎样根据系统的开环Bode图计算开环放大倍数及稳态误差7.二阶系统开环频域指标与闭环动态性能指标的关系（教材中p.246的式（5.8.2）、p.246的式（5.8.1））8.高阶系统的经验公式（教材中p.249的式（5.8.7）、p.249的式（5.8.8））9.教材P251的5.9.4，P252的5.9.8，5.9.9，加个公式1sin Mγγ=10.基于频率法的校正（过程及公式需要记下来）（串联超前校正、串联迟后校正、串联迟后—超前校正、希望频率特性法校正、局部反馈校正（移动不希望折点））习题：2、3、4、5、7、8、12、14、16、18、20、21、27、34、35、36、37、38、40、41、42、43、46、49第六章1.采样定理（Shannon定理）2.零阶保持器（ZOH）的传递函数及频率特性（P291公式6.3.2）3.常用输入信号的Z变换与反变换（教材p295表6.4.1的前5行及倒数第3行）4.离散系统脉冲传递函数的求取（带有零阶保持器的为重点）5.离散系统的稳定性定理（|z|<1）(劳斯稳定判据w变换)6.数字控制系统模拟化设计的条件（设计条件不考）7.数字控制系统离散化设计的基本思路（章节6.10.2和6.10.3不考）8.数字PID不考9.最少拍无差系统的设计理念、优缺点（P334公式6.10.5，6.10.6）习题：1、2、4、7、9、11、18、21第七章1.典型非线性环节数学表达式的写法2.相轨迹图的概念、作图方法——等倾线法（章节7.4.1不考）（章节7.4.3重点）（回画等倾线）3.用相平面法分析非线性系统4.极限环与线性系统临界稳定状态的区别5.如何通过描述函数法计算非线性系统自持振荡（极限环）的振幅和角频率6.P414图7.6.10重点，例7.6.2重点。
哈尔滨工程大学试卷考试科目自动控制元件
5. 如何控制步进电动机的位移和转速？（3分）6. 为什么交流伺服电动机的转子电阻要选得相当大？它应具有怎样的机械特性？（5分）7. 幅值控制的两相伺服电动机，当有效信号系数1e ≠α时，理想空载转速为何低于同步转速？当控制电压变化时，电机的理想空载转速为什么会发生改变？ （4分）8. 霍尔元件中，霍尔材料的选择应注意哪些方面？（3分）二、计算题（共18分）1. 一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍额定电磁转矩时，测得始动电压为4V ，并当电枢电压V U a 49=时，电机转速min /5001r n =。
试求电机为额定电磁转矩，转速为min /0300r 时，应加多大电枢电压？（6分）三、分析题（共52分）1．试分析图1所示的控制系统，当机械负载变化时，直流测速发电机作为反馈元件的作用（6分）2. 四相反应式步进电动机单相运行时的矩角特性族如图2所示。
试求：（10分）1) 在负载状态下，在图中哪些点，步进电机从C 相换接到D 相时可以正向启动而不丢步？2) 指出B 相的静稳定区和动稳定区3) 单拍制和双拍制时该电机能带动多大的负载正向启动？ 4) 采取哪些方法可以提高带负载能力？4. 图3为控制式自整角机对，当发送机转子绕组通以励磁电流，定子三相绕组错接时，自整角变压器转子绕组输出的感应电势是多少？(10分)5. 对于交流伺服电动机：①当电机的轴被卡住不动，定子绕组仍加额定电压，为什么转子电流会很大？伺服电动机从启动到运转时，转子绕组的频率、电势及电抗会有什么变化？为什么会有这些变化？②交流伺服电动机转子内感应电势的频率与定子绕组内感应电势的频率有何不同？③若4p ，转子相对于定子磁场的转速为20r/min ，则转子转速为多少？（8分）。
哈尔滨工程大学 自动控制原理 第0章 现代控制理论的数学基础
9．对称矩阵和斜对称矩阵（反号对称矩阵） ．对称矩阵和斜对称矩阵（反号对称矩阵）
1）对称矩阵：如果方阵 的元素相对于主对角线对称， ）对称矩阵：如果方阵A的元素相对于主对角线对称 的元素相对于主对角线对称， 则称A为对称矩阵（也可以这样说：如果方阵A等于它的 则称 为对称矩阵（也可以这样说：如果方阵 等于它的 为对称矩阵 转置矩阵， 为对称矩阵） 转置矩阵，即A=AT，则A为对称矩阵）。 为对称矩阵 2）斜对称矩阵：如果方阵 等于它的转置矩阵的负值， ）斜对称矩阵：如果方阵A等于它的转置矩阵的负值 等于它的转置矩阵的负值， 则方阵A称为斜对称矩阵 反号对称矩阵） 称为斜对称矩阵（ 即A= -AT，则方阵 称为斜对称矩阵（反号对称矩阵）.
a11 a12 a 21 a22 A= ⋮ ⋮ an1 an 2 ⋯ a1m ⋯ a2 m ⋱ ⋮ ⋯ anm
1
矩阵。 称为 n × m 矩阵。
补充 现代控制理论的数学基础
无法显示图像。计算机可能没有足够的内存以打开该图像，也可 能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色“x” ，则可能需要删除该图像，然后重新将其插 入。
4．对角线矩阵 ．
如果除方阵A的主对角线元素外， 如果除方阵 的主对角线元素外，其余的元素均 的主对角线元素外 为零，则称矩阵A为对角线矩阵 为对角线矩阵， 为零，则称矩阵 为对角线矩阵，写成
a11 a22 = diag[a , a ,⋯, a ] A= 11 22 nn ⋱ ann
a11 a AT = 12 ⋮ a1m a21 a22 ⋮ a2 m ⋯ an1 ⋯ an 2 ⋱ ⋮ ⋯ anm
矩阵转置的规律： 矩阵转置的规律： 1）(AT )T = A ） 3）(AB )T = BT AT ） 2）(A+B )T = AT+ BT ） 4）(kA )T = kAT ）
哈工大-自动控制原理试题库
s(s 3)2
1、绘制该系统以根轨迹增益 Kr 为变量的根轨迹（求出：渐近线、分离点、 与虚轴的交点等）；（8 分）
2、确定使系统满足 0 1的开环增益 K 的取值范围。（7 分）
六、（共 22 分）某最小相位系统的开环对数幅频特性曲线 L0 () 如图 5 所示：
中采用
；在频域分析中采用
。
4、传递函数是指在 初始条件下、线性定常控制系统的
与
之比。
5、设系统的开环传递函数为
K ( s 1) s2 (Ts 1)
，则其开环幅频特性
为
，相频特性为
。
6、频域性能指标与时域性能指标有着对应关系，开环频域性能指标中的幅
值 穿 越 频 率 c 对 应 时 域 性 能 指 标
三、(8 分)写出下图所示系统的传递函数 C(s) （结构图化简，梅逊公式均
R(s)
可）。
7
四、（共 20 分）设系统闭环传递函数
(s)
C(s) R(s)
T
2s2
1 2Ts
1
，试求：
1、 0.2 ；T 0.08s ； 0.8 ；T 0.08s 时单位阶跃响应的超调量 % 、
调节时间 ts 及峰值时间 t p 。（7 分） 2、 0.4 ；T 0.04s 和 0.4 ；T 0.16s 时单位阶跃响应的超调量 % 、
A、 K (2 s) s(s 1)
B
、
K (s 1) s(s 5）
C
、K s(s2－s 1)
D、 K (1 s) s(2 s)
8、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 ( )。
哈工程 自控原理 第4章
1 根轨迹法校正设计如果设计指标是时域特征量，应采用时域校正方法，即将设计指标转换为对闭环主导极点位置的设计，常称为根轨迹法。
设计过程中，不必绘制根轨迹图。
根轨迹法同频率分析法一样也可以有串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后-超前校正，因“超前”和“滞后”是频域中的概念，在根轨迹法中不使用。
基本概念： ⑴ 动态性能校正⑵ 增益校正 使开环增益满足设计要求。
例：)2)(5()(0++=s s s k s G ；111)(p s z s s G c ++=；222)(p s z s s G c ++=； ⑴ 动态性能校正 通常要使系统的阻尼系数不减小且调整时间减小，“主导极点”1s 需向左上方配置。
配置)(1s G c 的零极点应使需要的闭环极点在校正后的系统根轨迹上，同时还要满足“闭环主导极点”条件。
⑵ 增益校正 配置)(2s G c 零极点，使校正后的开环增益满足要求v c c s K s G s G s sG =→)()()(lim 0120。
说明：以根轨迹的相角条件，图解1z 和1p 的选取；图解2z 和2p 选取原系统的闭环极点位置基本不变，并使开环可以取较大的数值。
典型设计指标：开环增益K ，超调量σ，和调节时间s t 。
无论是典型设计指标还是其它形式的设计指标，都需要转换成满足指标要求的闭环主导极点位置。
设计步骤：1.1 根据动态性能指标，计算闭环主导极点1s 和2s ；1.2 按闭环主导极点条件，选取动态特性校正环节结构)(1s G c ；依据校正后系统特征多项式与期望特征多项式相等，计算出校正环节的参数；1.3 根据开环增益K ，计算增益校正环节)(2s G c 参数；为使根轨迹(起始段除外)形状基本不变，即闭环主导极点基本不变，又要有较高的开环增益，校正环节的零点和极点必须相互接近，且接近原点。
p s z s s G c --=)(2，需满足0)()()(2≈-∠--∠=∠p s z s s G i i i c 和α==∞→pz s G c s )(lim 2； 零点和极点选取方法，1.0)Re(/1<s z ，α/z p =。
哈尔滨工程大学答案自动控制原理(A卷)试题答案及平分标准-07A
二、线性系统的时域分析（共25分）
1、设系统的特征方程为： 试应用劳斯稳定判据确定欲使系统稳定的 的取值范围。（5分）
2、已知控制系统的结构图如下图所示，单位阶跃响应的超调量 ，峰值时间 s分）
2、确定使系统稳定的 值范围（2分）。
3、确定使系统的阶跃响应不出现超调的最大 值（3分）。
四、线性系统的频域分析（共10分）
1、已知最小相位系统的Bode图如下图所示。求该系统的传递函数 。（5分）
2、已知某系统当开环增益 时的开环频率特性Nyquist图如下图所示。该系统在右半平面的极点数 ，试分析当开环增益 变化时其取值对闭环稳定性的影响。（5分）
3、阐述消除自持振荡的方法。
（注：非线性控制系统的描述函数为： ）
（2）计算输入信号为 时的稳态误差。（5分）
3、复合控制系统的结构图如下图所示，前馈环节的传递函数 ，当输入 为单位加速度信号时（即 ），为使系统的稳态误差为0，试确定前馈环节的参数 和 。（10分）
三、线性系统的根轨迹（共15分）
某系统的结构图如下图所示。要求：
1、绘制系统的根轨迹草图（10分）。
哈尔滨工程大学本科生考试试卷
（2007~2008学年第一学期）
课程编号：0400003（1）课程名称：自动控制理论（一）
一、控制系统的数学模型（共20分）
1、已知控制系统结构图如下图所示。试通过结构图等效变换求系统的传递函数 。（7分）（要求：有化简过程）。
2、已知控制系统结构图如下图所示。绘制该系统的信号流图，并用梅森增益公式求系统的传递函数 。（8分）
五、线性系统的校正（共15分）
设单位反馈系统的开环传递函数为 ，试采用滞后-超前校正装置进行串联校正，要求：
哈工大《自动控制原理》试题6.doc
哈工大（威海）2007/2008学年春季学期自动控制原理试题（B）一、已知系统输入为给，输出为暫，试求下述系统传递函数（10分）R R ' ------- -------- ----- --------------------T He ci ------------------------------------------------------ D二、试简化下图所示系统方框图求其传递函数（15分）1)2)三、已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为G($) = 3)$(zv + l)(2$ + l)在以K为横坐标，万为纵坐标的平面上，试确定系统稳定的区域。
(10分)四、已知系统的传递函数0(5)= —^,试求其在单位阶跃函数作用下的调节时02$ +1间t s (±5%),欲采用图屮引入负反馈的方法，将调节时间减至原來的0.1倍，但总7(s)的增益保持不变(仍为1),试选择K a, K h值。
(15分)五、己知某二阶系统的单位阶跃响应为c(r)二1 + 0・2幺"-1.2訂°’试求：⑴系统传递函数黑（2）确定系统阻尼比§、无阻尼振荡频率0”。
（15分）六、己知系统方框图如图所示，试试求系统在输入r （z ） = r + |r 2下的稳态误差终 值。
（10分）七、已知最小相位系统的开环对数幅频渐近曲线如图所示，试写出对应的开环传递 函数G （5）O （10分）(b) L(w)50八、己知单位负反馈系统的开环传递函数为试求 (1) 系统相角裕度为60°时的K 值；(2) 系统增益裕度为20dB 时的K 值。
(15分)哈工大(威海)2007/2008学年春季学期U 、= R(i\ + z 2) + u () 丄"2力 消去中间变量i 2得到系统输入输出之间的方程如下:R 2C 2 ^-^ + 3RC^ + u (>=u i dt 2 dt ° 1在零初始条件下，对上式取拉氏变换得 R 2C 2S 2U ()(S ) + 3RC S U O (S ^U O (<S ) = U I (S )所以得系统传递函数为G ($)= ^2 = __________ ! ______/($) R 2C 2s 2 +3RCs-^\方法二电容C 的复阻抗为丄，电阻/?的复阻抗分别为/?。
自动控制原理E卷
考试科目:
题号 分数 评卷人 一
哈尔滨工程大学试卷
共 2 页；第 1 页
E卷
2. 控制系统结构图如下： 已知 G 1 ( s ) a s 2 b s c
G (s) 10 s ( 0 . 2 s 1)( 0 . 3 s 1)
第 2 页
自动控制原理
二 三 四 五 六 总分
试选择参数 a、b、c 的值，使系统响应速度信号时无稳态误差。(15 分)
G3(s) G1(s) H(s) G2(s) -
1. 绘制该系统的根轨迹。(8 分) 2. 绘制 K=50 时的开环频率特性(Nyquist 曲线草图)，并应用 Nyquist 稳 定判据说明 K=50 时闭环系统的稳定性。(7 分) 五、(15 分)设单位负反馈系统的开环传递函数为： G ( s )
R(s) G1(s) + G2(s) C(s)
四、(共 15 分)已知负反馈控制系统开环传递函数为： G ( s )
K s ( s 2 )( s 3 )
姓名：
一、控制系统数学模型(共 20 分) 1. RLC 无源网络如图所示。试列写以 ui(t)为输入量， uo(t)为输出的 微分方程。并求网络的传递函数。(10 分) R1 ui(t) C R2 2. 控制系统结构图如下所示。 画出对应的信号流图， 并用梅森公式求 传递函数 C(s)/R(s)。(10 分)
订
学号：
线
R(s)
C(s)
二、(15 分)已知控制系统的结构图如下所示： 1. 当主反馈开路时，系统的单位阶跃响应为： 0 . 5 e t. 当 G ( s )
1 s3
，且 r ( t ) 10 1( t ) 时，求 t p 、 p 、 e ss 。
哈工程 自控控制原理参考书
哈工程自控控制原理参考书
以下是一些建议的参考书，供您参考：
1. 《现代控制工程》（作者：Katsuhiko Ogata）：这是一本经典的控制工程教材，涵盖了自动控制的基本概念和方法。
2. 《控制系统工程基础》（作者：Norman S. Nise）：这本教材系统地介绍了控制系统的概念、建模、分析和设计。
3. 《控制系统工程》（作者：I.J. Nagrath, M. Gopal）：这本书介绍了控制系统的基本理论、设计方法和实际应用。
4. 《现代控制理论与应用》（作者：Alberto Isidori）：这本书介绍了现代控制理论的一些重要概念和方法，适合高级读者。
5. 《自动控制原理及应用》（作者：李国杰）：这是一本本科生自动控制课程的教材，内容覆盖了自动控制的基本原理和应用。
请注意，具体的教材选择可能会因教授风格、教学计划和个人学习偏好而有所不同。
您可以根据自己的具体情况选择最适合自己的参考书。
自动控制原理课件(哈工大)自测题答案
一、单项选择题（共18分）【注:易丢分题，个别拔高题】1-5：AACBD 【第5题提示：据频率特性定义】； 6-9：DCB B 二、填空题（共16分）【注:易丢分题，个别拔高题】1.被控对象；2．0，0；3．0.1；4．10(1)()(0.11)s G s s s +=+5．1【提示：令分母=0用劳斯判据】；6．0=e ；7．1221()()()1()RG z G z C z G HG z =+（其中，21G HG 之间、1RG 之间顺序可交换）三、计算题（共16分）22123()()C s N s122()()L G s H s =, 2123()()()L G s G s H s =-221231()()()()()G s H s G s G s H s ∆=-+，11∆=, 21∆=212122123()()()()()()1()()()()()G s G s G s H s C s N s G s H s G s G s H s -=-+ 2.解：原系统的闭环传递函数为()(1)(21)Ks s s s KΦτ=+⋅++因误差)()()(t c t r t e -=，将原系统等效成单位负反馈系统【注:拔高题---考的是误差定义】，则等效后的单位负反馈系统的误差传递函数为22(1)()1()(21)e s K ss s s s KτΦΦ+-=-=++ 22002(1)1lim ()()lim 0(21)ss e s s s K s e s s R s s s s K s τ→→+-=Φ=⋅⋅=++10K K τ-=，则1Kτ= 四、计算题（共15分） 解：1.系统根轨迹方程()()()514.8K s G s s s +==--，故绘制180°根轨迹【注:不可缺】。
1)120, 4.8p p ==，2n =；15z =-，1m =； 2)实轴上的根轨迹为~5-∞-以及0~4.8；3)根轨迹与实轴的分离点：()4.8[]05s s dK dds ds s -=-=+则210240s s +-=，实轴上的分离点122,12x x s s ==-。
哈工大自动控制原理
参考输入
偏差 控制 器
控制 变量
执行 元件
扰动量
被控 被控制量 对象
测量元件
闭环控制 测量元件测量被控制量，反馈到输入端与参考输 入相比较，产生偏差信号。对偏差信号放大变换，使被控制量 向减少偏差的方向变化（减小或消除偏差）。
控制系统的基本组成
参考输入 偏差 放大与 串联补偿
扰动量
功
执行
放
元件
被控 被控制量 对象
4.比较元件 实现参考输入与反馈量的比较，产生偏差信号。
5.被控对象 控制系统所要控制的对象，其输出为系统地被控制量。
6.补偿元件（校正元件）用于改善系统的动态和稳态性能。
控制系统的分类
伺服系统（随动系统）：输入信号是变化规律未知的任 意时间函数，系统的任务是使被控制量按同样规律变化并与 输入信号的误差保持在规定的范围内。
E
大 ur 器
ua i(t)
减速器
ML
负载
iJ 激磁绕组
闭环直流电 机调速系统
+
放 大
+ u_ r
+ u_
器
E
iJ ia
ua i(t)
激磁绕组
减速器
ML
负载
_
+
_
uf
ucf
测速发电机激磁
开环控制与闭环控制
控制变量
参考输入
控制
执行
器
元件
扰动量
被控 被控制量 对象
开环控制 没有测量元件，没有反馈。
常见的有：火炮方位、俯仰控制系统；导弹发射架控 制系统；雷达天线控制系统；仿型铣床；记录仪表随动系 统；机器人运动控制系统;硬盘磁头位置控制系统。
哈工大自动控制原理
哈工大自动控制原理哈工大自动控制原理引言•自动控制原理（Automatic Control Principle）是指利用控制系统对被控对象进行调节、管理和控制的学科。
它广泛应用于各个领域，如机械、电子、航空、化工等。
什么是自动控制原理•自动控制原理是一门研究如何设计、分析和改进控制系统的学科。
它主要研究控制系统的建模、控制方法和控制理论。
控制系统的基本组成•控制系统由四个基本组成部分构成：1.被控对象（Plant）：也称为系统，在自动控制中是需要被控制的物理实体或过程。
2.传感器（Sensor）：用于测量被控对象的状态或输出信号，并将其转换成电信号。
3.执行机构（Actuator）：根据控制器的输出信号，将电信号转换成对被控对象施加的作用力、功率等。
4.控制器（Controller）：基于传感器测量值，计算出控制器输出信号，并将其发送给执行机构。
自动控制的基本原理•自动控制的基本原理是建立在数学模型和控制方法上的。
其主要包括以下几个方面：1.系统建模：将被控对象的动态特性转化成数学方程。
常见的建模方法有传递函数法、状态空间法等。
2.稳定性分析：通过数学分析和计算，确定控制系统在各种工况下是否稳定。
常见的稳定性分析方法有根轨迹法、频域法等。
3.控制器设计：基于系统模型和稳定性要求，设计出适合的控制器。
常见的控制器设计方法有比例积分微分控制器（PID）方法、模糊控制方法等。
4.闭环控制：将测量信号通过反馈路径返回给控制器，以实现对被控对象的控制。
闭环控制可以提高系统的稳定性和鲁棒性。
自动控制在工程中的应用•自动控制在工程中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1.工业自动化：包括工厂自动化、流水线控制、机器人控制等。
2.交通运输：包括交通信号灯控制、自动驾驶等。
3.航空航天：包括飞行控制、导航系统等。
4.电力系统：包括发电厂控制、电网调度等。
5.化工过程：包括化工生产、反应控制等。
结语•自动控制原理作为一门学科，研究如何设计和改进控制系统。
2017年哈尔滨工程大学 哈工大 自动控制原理 初试硕士招生考试大纲
附件7：2017年考试内容范围说明考试科目代码：810 考试科目名称: 自动控制原理考试内容范围:一、控制系统的数学模型1．控制系统运动的建立；2．控制系统的传递函数的概念及求取、方框图及其简化、信号流图及梅森公式。
二、线性系统的时域分析1、一阶、二阶系统的时域分析；2、线性系统的稳定性基本概念及熟练掌握劳斯(Routh)稳定判据判别稳定性的方法；3、控制系统稳态误差分析及其计算方法；4、复合控制。
三、根轨迹法1．根轨迹、根轨迹方程及其绘制根轨迹的基本规则；2．理解控制系统根轨迹分析方法。
四、频率响应法1、线性系统频率响应物理意义及其描述方法；2、典型环节的频率响应(幅相曲线与对数频率特性曲线)；3、开环系统及闭环系统的频率响应的绘制；4、奈奎斯特(Nyquist)稳定判据和控制系统相对稳定性；5、频域指标与时域指标的关系。
五、控制系统的校正与综合1、频率响应法串联校正分析法设计；2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。
六、非线性控制系统的分析1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)；2、理解非线性环节对线性系统的影响；3、相平面法、描述函数法分析非线性控制系统。
七、数字控制系统的一般概念1、采样过程、采样定理、零阶保持器的基本概念。
八、数字控制系统1、Z变换的基本概念、基本定理及Z反变换；2、数字控制系统的数学描述；3、数字控制系统稳定性分析；4、数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。
5、数字控制系统的离散化设计方法及最少拍离散系统设计。
九、线性系统的状态空间描述1、线性时不变系统状态空间描述；2、线性定常系统的运动分析、状态转移阵、脉冲响应阵；3、线性离散系统的状态空间描述；4、线性系统的能控性和能观性判别方法。
十、线性定常系统的线性变换1、状态空间表达式的线性变换；2、对偶性原理；3、线性系统的结构分解。
十一、 李雅普诺夫稳定性分析1、李亚普诺夫意义下运动稳定性的基本概念；2、李亚普诺夫第二法主要定理；3、系统运动稳定性判据。
最新自动控制原理精品资料哈尔滨工程大学试卷
，
设计串联校正环节 ，使校正后的系统满足下列性能指标：
开环增益 ；超调量 ；调节时间 。
[提示：应用根轨迹校正法；若采用频率法校正，指标转换公式如下，
； 。]
六. (15分)非线性系统分析
(1)将图5所示的串联、并联非线性特性简化为一个非线性环节，写出数学表达式。
(2)已知下列负反馈系统的开环传递函数(参数 、 、 )，及其
幅相曲线(图4)，判断各闭环系统的稳定性。(要说明理由)
(a) ；
(b) 。
四.(15分)已知控制系统的特征方程为 ，要求
(1)绘制 ： 的根轨迹(要有主要步骤)；
(2)指明使闭环系统稳定的 的取值范围；
(3)给出使所有闭环极点均在 的左边的 的取值范围。
； ；
(2)将图6非线性系统简化成典型结构图，并给出线性部分的传递函数。
共2页；第2页
试求闭环传递函数 。(提示：应用信号流图及梅森公式。)
二. (20分)已知控制系统如图3所示，
(1)确定使闭环系统具有 及 的 值和 值；
(2)计算系统响应阶跃输入时的超调量 和峰值时间 ；
(3)欲使系统完全不受扰动 的
影响，请确定扰动补偿环节的传递函数 。
共2页；第1页
三.(15分)稳定性判据
(1)已知系统特征方程为 ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在 平面右半部的极点个数。(要有劳斯计算表)
哈尔滨工程大学试卷
考试科目:自动控制原理(一)
题号
一
二
三
四
五
六
总分
分数
评卷人
注意：解题要有主要步骤。
一. (20分)计算传递函数
2017年哈尔滨工程大学复试自动控制原理、生物医学工程原理考研大纲硕士研究生入学考试大纲
2．要求考生掌握8086/8088微处理器结构、主要引脚功能、特点及工作原理，掌握各寄存器功能和使用方法
3．要求考生熟练掌握8086/8088存储器管理。对物理地址、段地址、偏移地址有明确的认识
4．要求考生掌握总线周期及时序，了解8086/8088读写操作时序
附件7：
2017年考试内容范围说明
考试科目代码：空考试科目名称:微型计算机原理与接口技术
考试内容范围:
一、计算机基础知识
1．要求考生熟练掌握数制及转换，熟练掌握符号数、无符号数在计算机中的表示
2．要求考生熟练掌握补码加、减法计算，溢出及判断
3．要求考生熟练掌握BCD编码及加减法运算调整原则
二、微处理结构
5．了解串行通讯的一些基本概念
七、内存储器
1．要求考生掌握半导体存储器的分类、结构，了解存储芯片的存储原理
2．要求考生掌握地址译码电路，熟练掌握存储芯片的“位扩充”、“地址扩充”及与8086/8088 CPU系统总线的连接，能够熟练进行实例分析和设计
考试总分：150分考试时间：3小时考试方式：笔试
考试题型：填空题或单选题（20-25分）
六、可编程接口芯片及应用
1．要求考生熟练掌握8255A、8253的结构、功能及初始化编程
2．要求考生能灵活掌握8255A的方式0、方式1及8253方式1、方式2、方式3的应用
3．要求考生熟练掌握8255A应用举例（简易键盘、LED显示器、打印机等）
4．要求考生通过学习单个接口芯片的特性、功能和使用方法后，能利用这些芯片进行简单接口电路设计
简答题（35-40分）
程序分析题（15-20分）
程序设计题（10-15分）
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1、采样过程、采样定理、零阶保持器的基本概念。
八、数字控制系统
1、Z变换的基本概念、基本定理及Z反变换；
2、数字控制系统的数学描述；
3、数字控制系统稳定性分析；
4、数字控制系统的暂态、稳态、误差分析。
5、数字控制系统的离散化设计方法及最少拍离散系统设计。
九、线性系统的状态空间描述
1、线性时不变系统状态空间描述；
2、线性定常系统的运动分析、状态转移阵、脉冲响应阵；
3、线性离散系统的状态空间描述；
4、线性系统的能控性和能观性判别方法。
一十、线性定常系统的线性变换
1、状态空间表达式的线性变换；
2、对偶性原理；
3、线性系统的结构分解。
一十一、李雅普诺夫稳定性分析
1、李亚普诺夫意义下运动稳定性的基本概念；
5、频域指标与时域指标的关系。
五、控制系统的校正与综合
1、频率响应法串联校正分析法设计；
2、基于频率响应法的串联、反馈校正的综合法设计。
六、非线性控制系统的分析
1、了解典型非线性特性的输入输出关系(数学表达及关系曲线)；
2、理解非线性环节对线性系统的影响；
3、相平面法、描述函数法分பைடு நூலகம்非线性控制系统。
附件7：
2017年考试内容范围说明
考试科目代码：810考试科目名称:自动控制原理
考试内容范围:
一、控制系统的数学模型
1．控制系统运动的建立；
2．控制系统的传递函数的概念及求取、方框图及其简化、信号流图及梅森公式。
二、线性系统的时域分析
1、一阶、二阶系统的时域分析；
2、线性系统的稳定性基本概念及熟练掌握劳斯(Routh)稳定判据判别稳定性的方法；
2、李亚普诺夫第二法主要定理；
3、系统运动稳定性判据。
一十二、线性反馈系统的时间域综合
1、状态反馈和输出反馈；
2、极点配置的设计方法；
3、状态观测器的设计；
4、状态观测器和状态反馈组合系统。
考试总分：150分考试时间：3小时考试方式：笔试
考试题型：分析计算题（150分）
3、控制系统稳态误差分析及其计算方法；
4、复合控制。
三、根轨迹法
1．根轨迹、根轨迹方程及其绘制根轨迹的基本规则；
2．理解控制系统根轨迹分析方法。
四、频率响应法
1、线性系统频率响应物理意义及其描述方法；
2、典型环节的频率响应(幅相曲线与对数频率特性曲线)；
3、开环系统及闭环系统的频率响应的绘制；
4、奈奎斯特(Nyquist)稳定判据和控制系统相对稳定性；