北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研历年真题答案参考书目

  封面             【初试】2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研精 品资料  附赠:重点名校真题汇编              考研精品资料 第 2 页 共 832 页 【初试】2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研精品资料  说明：本套资料由高分研究生潜心整理编写，高清 PDF 电子版支持打印，考研首选资料。  一、重点名校考研真题汇编及考研大纲  1．附赠重点名校：自动控制原理 2016-2022 年考研真题汇编（暂无答案）  说明：本科目没有收集到历年考研真题，赠送重点名校考研真题汇编，因不同院校真题相似性极高，甚至 部分考题完全相同，建议考生备考过程中认真研究其他院校的考研真题。 二、2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研资料  3．《自动控制原理》考研相关资料  （1）《自动控制原理》[笔记+课件+提纲]  ①北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术之《自动控制原理》考研复习笔记。  说明：本书重点复习笔记，条理清晰，重难点突出，提高复习效率，基础强化阶段首选资料。 ②北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术之《自动控制原理》本科生课件。  说明：参考书配套授课 PPT 课件，条理清晰，内容详尽，版权归属制作教师，本项免费赠送。 ③北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术之《自动控制原理》复习提纲。  说明：该科目复习重难点提纲，提炼出重难点，有的放矢，提高复习针对性。 （2）《自动控制原理》考研核心题库（含答案）  ①北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心题库之简答题精编。  ②北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心题库之计算题精编。  说明：本题库涵盖了该考研科目常考题型及重点题型，根据历年考研大纲要求，结合考研真题进行的分类 汇编并给出了详细答案，针对性强，是考研复习首选资料。 （3）《自动控制原理》考研模拟题[仿真+强化+冲刺]  ①2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研专业课五套仿真模拟题。  说明：严格按照本科目最新专业课真题题型和难度出题，共五套全仿真模拟试题含答案解析。 ②2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研强化五套模拟题及详细答案 解析。  说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。 ③2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研冲刺五套模拟题及详细答案 解析。  说明：专业课冲刺检测使用。共五套冲刺预测试题，均有详细答案解析，最后冲刺首选资料。 三、电子版资料全国统一零售价  4．本套考研资料包含以上一、二部分（高清 PDF 电子版，不含教材），全国统一零售价：[￥]  特别说明：  ①本套资料由本机构编写组按照考试大纲、真题、指定参考书等公开信息整理收集编写，仅供考研复习参 考，与目标学校及研究生院官方无关，如有侵权、请联系我们将立即处理。  考研精品资料 第 3 页 共 832 页 ②资料中若有真题及课件为免费赠送，仅供参考，版权归属学校及制作老师，在此对版权所有者表示感谢， 如有异议及不妥，请联系我们，我们将无条件立即处理！ 四、2024 年研究生入学考试指定/推荐参考书目（资料不包括教材）  5．北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研初试参考书  《自动控制原理》（第五版），胡寿松主编 五、本套考研资料适用院系  不区分院系所 版权声明   编写组依法对本书享有专有著作权，同时我们尊重知识产权，对本电子书部分内容参考和引用的市面 上已出版或发行图书及来自互联网等资料的文字、图片、表格数据等资料，均要求注明作者和来源。但由 于各种原因，如资料引用时未能联系上作者或者无法确认内容来源等，因而有部分未注明作者或来源，在 此对原作者或权利人表示感谢。若使用过程中对本书有任何异议请直接联系我们，我们会在第一时间与您 沟通处理。 因编撰此电子书属于首次，加之作者水平和时间所限，书中错漏之处在所难免，恳切希望广大考生读 者批评指正。   考研精品资料 第 4 页 共 832 页 目录 封面............................................................................................................................................................. 1 目录............................................................................................................................................................. 4 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术备考信息 ...................................... 9 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研初试参考书目.................................... 9 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研招生适用院系.................................... 9 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心笔记..............................10 《自动控制原理》考研核心笔记................................................................................................................10 第 1 章 自动控制的一般概念.......................................................................................................................... 10 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................10 考研核心笔记........................................................................................................................................................10 第 2 章 控制系统的数学模型.......................................................................................................................... 15 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................15 考研核心笔记........................................................................................................................................................15 第 3 章 线性系统的时域分析法...................................................................................................................... 23 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................23 考研核心笔记........................................................................................................................................................23 第 4 章 线性系统的根轨迹分析...................................................................................................................... 39 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................39 考研核心笔记........................................................................................................................................................39 第 5 章 线性系统的频域分析法...................................................................................................................... 50 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................50 考研核心笔记........................................................................................................................................................50 第 6 章 线性系统的校正方法.......................................................................................................................... 60 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................60 考研核心笔记........................................................................................................................................................60 第 7 章 线性离散系统的分析与校正.............................................................................................................. 70 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................70 考研核心笔记........................................................................................................................................................70 第 8 章 非线性控制系统分析.......................................................................................................................... 89 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................89 考研核心笔记........................................................................................................................................................89 第 9 章 线性系统的状态空间分析与综合...................................................................................................... 96 考研提纲及考试要求...........................................................................................................................................96 考研核心笔记........................................................................................................................................................96 第 10 章 动态系统的最优控制方法.............................................................................................................. 121 考研提纲及考试要求.........................................................................................................................................121  考研精品资料 第 5 页 共 832 页 考研核心笔记......................................................................................................................................................121 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研辅导课件............................130 《自动控制原理》考研辅导课件 ................................................................................................................... 130 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研复习提纲............................222 《自动控制原理》考研复习提纲 ................................................................................................................... 222 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心题库............................228 《自动控制原理》考研核心题库之简答题精编 ........................................................................................... 228 《自动控制原理》考研核心题库之计算题精编 ........................................................................................... 246 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研题库[仿真+强化+冲刺] ......292 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研仿真五套模拟题............................ 292 2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（一） .................................................................292 2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（二） .................................................................310 2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（三） .................................................................323 2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（四） .................................................................335 2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（五） .................................................................350 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研强化五套模拟题............................ 362 2024 年自动控制原理五套强化模拟题及详细答案解析（一） .................................................................362 2024 年自动控制原理五套强化模拟题及详细答案解析（二） .................................................................373 2024 年自动控制原理五套强化模拟题及详细答案解析（三） .................................................................385 2024 年自动控制原理五套强化模拟题及详细答案解析（四） .................................................................396 2024 年自动控制原理五套强化模拟题及详细答案解析（五） .................................................................413 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研冲刺五套模拟题............................ 429 2024 年自动控制原理五套冲刺模拟题及详细答案解析（一） .................................................................429 2024 年自动控制原理五套冲刺模拟题及详细答案解析（二） .................................................................440 2024 年自动控制原理五套冲刺模拟题及详细答案解析（三） .................................................................456 2024 年自动控制原理五套冲刺模拟题及详细答案解析（四） .................................................................468 2024 年自动控制原理五套冲刺模拟题及详细答案解析（五） .................................................................479 附赠重点名校：自动控制原理 2016-2022 年考研真题汇编......................................................................491 第一篇、2022 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 491 2022 年广西科技大学 803 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................491 2022 年四川轻化工大学 809 自动控制原理考研专业课真题...................................................................494 2022 年西安石油大学 812 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................500 2022 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................502 2022 年西安工程大学 813 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................506 2022 年武汉工程大学 831 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................509 2022 年北京化工 841 大学自动控制原理考研专业课真题.......................................................................513  考研精品资料 第 6 页 共 832 页 2022 年桂林理工大学 876 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................517 第二篇、2021 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 521 2021 年杭州电子科技大学自动控制原理考研专业课真题........................................................................521 2021 年青岛理工大学 812 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................527 2021 年河北科技大学 802 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................530 2021 年北京化工大学 841 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................535 2021 年桂林理工大学 876 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................539 2021 年河北建筑工程学院 907 自动控制原理考研专业课真题...............................................................543 2021 年湖北汽车工业学院 804 自动控制原理考研专业课真题...............................................................545 2021 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................551 2021 年四川轻化工大学 809 自动控制原理考研专业课真题...................................................................554 2021 年中国计量大学 801 自动控制原理 1 考研专业课真题...................................................................558 2021 年中国计量大学 821 自动控制原理 2 考研专业课真题...................................................................562 第三篇、2020 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 565 2020 年中国计量大学 801 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................565 2020 年河北科技大学 802 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................569 2020 年重庆邮电大学 805 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................572 2020 年四川轻化工大学 809 自动控制原理考研专业课真题...................................................................579 2020 年青岛理工大学 812 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................582 2020 年昆明理工大学 816 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................585 2020 年中国计量大学 821 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................590 2020 年长沙理工大学 824 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................594 2020 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................598 2020 年武汉科技大学 827 自动控制原理考研专业课真题及答案...........................................................600 2020 年西安建筑科技大学 836 自动控制原理(含现在控制理论)考研专业课真题...............................609 2020 年西安建筑科技大学 874 自动控制原理考研专业课真题...............................................................613 2020 年桂林理工大学 876 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................617 2020 年河北建筑工程学院 906 自动控制原理考研专业课真题...............................................................622 第四篇、2019 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 624 2019 年中国计量大学 801 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................624 2019 年四川理工学院 809 自动控制原理 B 考研专业课真题 ..................................................................628 2019 年青岛理工大学 812 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................632 2019 年昆明理工大学 816 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................635 2019 年中国计量大学 821 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................640 2019 年长沙理工大学 824 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................644 2019 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................647 2019 年西安建筑科技大学 836 自动控制原理考研专业课真题...............................................................649 2019 年北京化工大学自动控制原理考研专业课真题.................................................................................652 2019 年山东大学 847 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................656 2019 年长沙理工大学 867 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................660  考研精品资料 第 7 页 共 832 页 2019 年桂林理工大学 876 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................663 2019 年中山大学 906 自动控制原 A 考研专业课真题...............................................................................667 2019 年山东大学 908 自动控制原理（专）考研专业课真题...................................................................669 2019 年杭州电子科技大学 861 自动控制原理考研专业课真题...............................................................673 第五篇、2018 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 677 2018 年杭州电子科技大学 861 自动控制原理考研专业课真题...............................................................677 2018 年武汉科技大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................681 2018 年华南理工大学 813 自动控制原理考研专业课真题及答案...........................................................688 2018 年华侨大学 824 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................691 2018 年南京航空航天大学 820 自动控制原理考研专业课真题...............................................................693 2018 年青岛理工大学 824 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................697 2018 年山东大学 847 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................700 2018 年山东大学 908 自动控制原理（专）考研专业课真题...................................................................704 2018 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................708 2018 年四川理工学院 809 自动控制原理 B 考研专业课真题 ..................................................................711 2018 年天津城建大学 820 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................714 2018 年长沙理工大学 824 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................719 2018 年重庆邮电大学 805 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................722 第六篇、2017 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 724 2017 年杭州电子科技大学自动控制原理考研专业课真题........................................................................724 2017 年河北科技大学 802 自动控制原理考研专业课真题及答案...........................................................729 2017 年大连工业大学 816 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................736 2017 年桂林电子科技大学 905 自动控制原理考研专业课真题...............................................................739 2017 年华南理工大学 813 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................741 2017 年华侨大学 833 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................745 2017 年空军工程大学 803 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................748 2017 年昆明理工大学 816 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................751 2017 年南京航空航天大学 820 自动控制原理考研专业课真题...............................................................756 2017 年山东大学 908 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................760 2017 年上海海事大学 804 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................764 2017 年沈阳工业大学 827 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................766 2017 年四川理工学院 809 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................768 2017 年武汉科技大学 827 自动控制原理考研专业课真题及答案...........................................................771 2017 年重庆邮电大学 805 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................781 第七篇、2016 年自动控制原理考研真题汇编 .............................................................................................. 786 2016 年安徽工业大学 842 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................786 2016 年北京化工大学自动控制原理考研专业课真题.................................................................................789 2016 年电子科技大学 839 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................793 2016 年华南理工大学 813 自动控制原理考研专业课真题.......................................................................796 2016 年华侨大学 846 自动控制原理考研专业课真题 ...............................................................................800  考研精品资料 第 9 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术备考信息  北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研初试参考书目  《自动控制原理》（第五版），胡寿松主编 北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研招生适用院系 不区分院系所  考研精品资料 第 10 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心笔记  《自动控制原理》考研核心笔记 第 1 章 自动控制的一般概念 考研提纲及考试要求 考点：自动控制系统示例 考点：开环控制系统 考点：闭环控制系统 考点：闭环与开环控制系统的比较 考点：按元件类型分 考点：按信号传递的连续性划分 考点：按给定信号的特征划分 考点：按系统的数学描述 考研核心笔记 【核心笔记】控制系统的一般概念  1.历史回顾  18 世纪，James&Watt 为控制蒸汽机速度设计的离心调节器，是自动控制领域的第一项重大成果。在 控制理论发展初期，做出过重大贡献的众多学者中有迈纳斯基、黑曾和奈魁斯特。 1922 年，Minorsky 研制船舶操纵自动控制器，并证明了从系统的微分方程确定系统的稳定性。 1932 年，Nyquist 提出了一种相当简便的方法，根据对稳态正弦输入的开环响应，确定闭环的稳定性。 1934 年，Hezen 提出了用于位置控制系统的伺服机构的概念。讨论了可以精确跟踪变化的输入信号的 继电式伺服机构。 19 世纪 40 年代，频率响应法为闭环控制系统提供了一种可行方法，从 20 世纪 40 年代末到 50 年代初， 伊凡思 Evans 提出并完善了根轨迹法。 19 世纪 60 年代，数字计算机的出现为复杂系统的时域分析提供了可能。因此，利用状态变量、基于 时域分析的现代控制理论应运而生，从而适应了现代设备日益增加的复杂性，同时也满足了军事、空间技 术和工程应用领域对精确度、重量和成本方面的严格要求。 从 1960 年到 1980，不论是确定性系统的最佳控制、还是随机系统的最佳控制，及复杂系统的自适应 和学习控制，都得到充分的研究。 从 1980 年到现在，现代控制理论进展集中于鲁棒控制、H∞控制及其相关课题。 2.术语  自动控制、自动控制系统、系统、被控对象、被控量、扰动 自动控制：在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。 举例：炉温控制系统，数控机床。 自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制系统。一般有控制器和控制对象组成。 被控对象：是指被控设备和物体，也可以指被控过程（如化学过程或经济过程等） 被控量：系统的输出量。 系统：完成一定任务的一些元、部件的组合。 扰动：是一种对系统的输出产生不利影响的信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰；扰动产生在系  考研精品资料 第 11 页 共 832 页 统外部，则称为外扰。外扰是系统的输入量。 3.自动控制系统示例 如图 1-1 【核心笔记】闭环控制和开环控制  1.开环控制系统  如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统。在开环控制系统 中，不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。 例如：洗衣机就是开环控制系统的例子。浸湿、洗涤和漂清过程，在洗衣机中是依次进行的，在洗涤 过程中，无需对其输出信号，即衣服的清洁程度进行测量。 在任何开环控制中，系统的输出量都不被用来与参考输入进行比较，因此，对应于每一个参考输入量， 便有一个相应的固定工作状态与之对应，这样，系统的精度便决定于校准的精度（为了满足实际应用的需 要，开环控制系统必须精确地予以校准，并且在工作工程中保持这种校准值不发生变化）。当出现扰动时， 开环控制系统就不能实现既定任务了，如果输入量与输出量之间的关系已知，并且不存在内扰与外扰，则 可以采用开环控制。沿时间坐标轴单向运行的任何系统，都是开环系统。例如：采用时基信号的交通管制， 就是开环控制的另一个例子。 控制系统的输出量对系统没有控制作用，这种系统是开环控制系统。 2.闭环控制系统  把输出量直接或间接地反馈到系统的输入流，形成闭环，参与控制，这种系统叫闭环控制系统。 明确：为什么要采用闭环控制系统？闭环控制系统有哪些优点。 举例：炉温控制系统 原理示意图  考研精品资料 第 12 页 共 832 页 图 1-4 1——热电偶；2——电阻丝；3——电位器；4——放大器； 5——可逆电动机；6——减速机；7——调压器；8——炉子 工作原理： 系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器 干扰——电源 U，外界环境，加热物件；测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 U=0；动态 U 0 工件增多（负载增大） （负载减小） T U f  U Ua Uc T  炉温控制系统框图 图 1-5 （1）闭环系统的基本组成。 控制对象：进行控制的设备或过程。 执行机构：执行机构直接作用与控制对象。 检测装置：用来检测被控量，并将其转换成与给运量同一物理量中间环节：一般指放大元件。 给定环节：设定被控量的给定值。 比较环节：将所测的被控量与给定量比较，确定两者偏差量 （2）闭环控制系统的特点: ①系统输出量对控制作用有直接影响。 ②有反馈环节，并应用反馈减小误差。 ③当出现干扰时，可以自动减弱其影响。 ④系统可能工作不稳定。 3.闭环与开环控制系统的比较  反馈控制：特点偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、   T U f  U Ua Uc T   考研精品资料 第 13 页 共 832 页 分析麻烦。 开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、 成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。 开环控制可以按给定量控制和按扰动控制，产生一定的补偿作用，适用于扰动可测量的场合。 复合控制：将按偏差控制与按扰动控制结合起来，对于主要扰动采用适当补偿装置 实现扰动控制。同时，再组成反馈控制系统实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。 【核心笔记】自动控制系统的分类  1.按元件类型分  机械系统——恒张力系统 电气系统 机电系统——全自动照相机，光机电结合 液压系统——伺服液压缸，汽车发动机，大型的仿真模拟台；气动系统；生物系统 按系统功用分： 温度控制系统；压力控制系统；位置控制系统 按系统性能分；线性系统；非线性系统；连续系统；定常系统；时变系统；确定性系统；不确定性系 统 按参据量变化规律分： 恒值控制系统；随动系统；程序控制系统 为了全面反映系统的特点，常常将上述分类方法结合应用。 2.按信号传递的连续性划分  连续控制系统：系统中各元件的输入信号阿赫输出信号都是时间的连续函数。这类系统的运动状态时 用微分方程来描述的。 离散控制系统：随着计算机的发展利用数字计算机进行控制的系统越来越多。连续信号经过开关的采 样→（可以转换成）离散系统，离散系统用差分方程描述。工业计算机控制系统就是典型的离散系统。 3.按给定信号的特征划分  恒值控制系统 随动系统 程序控制系统。 恒值控制系统 参考输入量是一个常值，要求被控量亦等于一个常值。 如温度控制系统——恒温箱、压力控制系统、液位控制系统等。 随动系统 这类系统的参考输入量是预先未知的随时间任意变化的函数，要求被控制量以尽可能小的误差跟随参 考输入量的变化。在随动系统中，扰动的影响是次要的，系统分析、设计的重点是研究被控制量跟随的快 速性和准确性。函数记录仪、高炮自动跟踪系统便是典型的随动系统的例子。在随动系统中，如果被控制 量是机械位置（角位置）或其导数时，这类系统称之为伺服系统。 程序控制系统 这类控制系统的参考输入量是按预定规律随时间变化的函数，要求被控制量迅速、准确地复现。机械 加工使用的数字程序控制机床便是一例。程序控制系统和随动系统的参考输入量都是时间的函数，不同之 处在于程序控制系统是已知的时间函数，随动系统是未知的任意的时间函数，而恒值控制系统可视为程序 控制系统的特例。  考研精品资料 第 130 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研辅导课件  《自动控制原理》考研辅导课件  考研精品资料 第 131 页 共 832 页  考研精品资料 第 132 页 共 832 页  考研精品资料 第 133 页 共 832 页  考研精品资料 第 222 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研复习提纲  《自动控制原理》考研复习提纲  考研精品资料 第 223 页 共 832 页  考研精品资料 第 224 页 共 832 页  考研精品资料 第 225 页 共 832 页  考研精品资料 第 228 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研核心题库  《自动控制原理》考研核心题库之简答题精编  1． 系统校正方法通常有哪几种？它们各有什么特点？请简单分析叙述之。  【答案】按照校正装置在系统中的连接方式，控制系统的校正可以分为串联校正，反馈校正和复合校 正；串联校正对参数变化敏感，简单易用，因为校正环节是和原系统直接连接的，其频率特性直接和原系 统的频率特性相加；反馈校正利用反馈校正装置包围待校正系统中对极不利于系统性能的环节，形成局部 反馈回路，在局部反馈回路的开环幅值远大于 1 的条件下，局部反馈回路的特性主要取决于反馈校正装置， 可以忽略被包围的部分，从而可以使校正后系统的性能满足要求。反馈校正装置可以削弱系统非线性特性 的影响，降低系统的时间常数，提高系统的稳健性，抑止系统噪声。复合校正主要是为了减小误差，在反 馈回路中加入前馈通路，前馈控制主要用于下列场合:(1)干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯 反馈控制达不到要求时；(2)主要干扰是可测不可控的变量；(3)对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时， 控制质量差时.可采用前馈——反馈控制系统，以提高控制质量。 2． 非线性系统如下图(a)所示其中线性部分 G(s)的幅相频率特性如下图(b)所示。非线性部分的描述函 数 为 要求: (1)非线性特性的描述函数是如何定义的？非线性系统应用描述函数法分析时应具备什么条件？ (2)设非线性环节(饱和特性)的斜率 ，试画出非线性特性的负倒特性 。 (3)说明 与 的交点是否为稳定的自持振荡点。 (4)若要求该非线性系统稳定，说明线性部分的增益 K 和非线性环节的斜率 k 的取值应如何改变。 图 【答案】(1)描述函数的定义参考前面基本概念题，非线性系统使用描述函数法时应满足: ①非线性系统的结构图可以简化为只有一个非线性环节 N 和一个线性环节 串联的闭环结构。 ②非线性特性的静态输入输出关系是奇对称的，即 ，以保证非线性环节在正弦信号作用  考研精品资料 第 229 页 共 832 页 下的输出中不包含直流分量。 ③系统的线性部分 具有良好的低通滤波特性，以保证非线性环节在正弦输入作用下的输出中的高 频分量被大大削弱。 (2)非线性特性的负倒特性如下图 1 所示。 图 1 (3)M 点为稳定的自持振荡点，N 点为不稳定的自持振荡点。 (4) 。 3． 叙述状态反馈和输出反馈对系统能控性的影响，并加以简单说明。  【答案】状态反馈与输出反馈均不改变系统的能控性，设原系统为 ，状态反馈为 K，加入 状 态 反 馈 后 的 系 统 为 ， 能 控 性 判 别 矩 阵 的每一分块都是 的分开线性组合，于 是 相当于是 通过矩阵初等变换得到的，故 rank ，即状态反馈不改变原系统的可控性。 对于输出反馈，设反馈为 H，反馈后的系统为 ，仿上面的证明，将 HC 看成 K，故输 出反馈亦不改变系统的能控性。 4． 试说明串联超前校正的应用场合及所能达到的校正效果。  【答案】超前校正具有相角超前和幅值扩张的特点，即产生正的相角移动和正的幅值斜率。超前校正 正是通过其幅值扩张的作用，达到改善中频段斜率的目的。故采用超前校正可以增大系统的稳定裕度和频 带宽度，提高了系统动态响应的平稳性和快速性。但是，超前校正对提高系统的稳态精度作用不大，且使 抗干扰的能力有所降低。串联超前校正一般用于稳态性能已满足要求，但动态性能较差的系统。 5． 为什么二阶欠阻尼系统，阻尼比 通常选择在 0.4〜0.8 范围内工作。  【答案】因为系统阻尼比过小，系统反应迅速，超调量大；阻尼比过大，虽然超调量小，但系统反应 缓慢，阻尼比选择在 0.4〜0.8 基本能保证快速性和超调量不太大的要求。 6． 如图所示，要求：  (1)指出系统的输出量、给定输入量、扰动输入量、被控对象以及自动控制器的各部分组成，并画出 原理方框图。 (2)说明该系统的基本工作原理。  考研精品资料 第 230 页 共 832 页 图 【答案】(1)被控对象：电炉； 输出量：炉温； 给定信号：给定电压信号； 扰动量：外界环境温度。 自动控制系统部分包括：电位计、放大器、电机、减速器以及自耦调压器、热电偶。系统原理方框图 如图所示： 图 (2)工作原理：当电炉温度低于设定值时，热电偶输出电压 减小，偏差信号 ，经电压放大、 功率放大后驱动电机正向转动，经减速器调整自耦变压器的动点位置，提高加热器的供电电压，使炉温升 高。当炉温达到设定值时， ， ，电机停止转动，维持炉温为设定值。反之亦然。 7． 在经典控制理论中，负反馈控制是一种最基本的控制方式，也是一种常用的校正方式，试举例论述采 用负反馈控制的优点。  【答案】负反馈的特点可以从“负”字上得到很好的理解，它主要是通过输入、输出之间的差值作用 于控制系统的其他部分。这个差值就反映了我们要求的输出和实际的输出之间的差别。控制器的控制策略 是不停减小这个差值，以使差值变小。负反馈形成的系统，控制精度高，系统运行稳定。 8． 什么是系统的频率响应？根据频率响应的基本定义，说明如何通过实验获得系统的频率特性。  【答案】系统的频率响应为当系统输入正弦信号时，系统的输出正弦信号稳态值与输入的正弦信号的 复数比，得到的复数的幅值与输入正弦信号的频率的关系成为幅值特性，相角与频率的关系称为相频特性； 实验中，连续输入不同频率得正弦信号，得到幅值和相角随输入正弦信号的频率变化关系，即得到系统的 频率特性。 9． 列举反映系统动态性能的 5 项指标。如果单纯增大反馈控制系统的开环增益，这些指标将如何变化？  【答案】增大开环增益后自然振荡频率增大，阻尼比较小，但阻尼比与自然振荡频率的乘积保持不变， 动态响应变快，上升时间和峰值时间变小，超调量变大，振荡次数变大，调节时间保持不变。  考研精品资料 第 231 页 共 832 页 10．何谓极限环？在单位反馈的典型非线性控制系统中，产生极限环的条件是什么？以公式表示之。  【答案】非线性系统的相轨迹在相平面上表现为一个孤立的封闭曲线，所有附近的相轨迹都渐近地趋 向或离开这个封闭曲线，则此封闭的相轨迹称为极限环。产生的条件为 有解，其中 N(A)为 非线性环节的描述函数， 为线性环节的频率特性。 11．为什么二阶欠阻尼系统中的阻尼比 通常选择在 0.4～0.8 范围内工作。  【答案】因为如果系统阻尼比过小，系统反应迅速，超调量大；如果阻尼比过大，虽然超调量小，但 系统反应缓慢，阻尼比选择在 0.4～0.8 基本能保证快速性和超调量不太大的要求。 12．如图所示，某负反馈系统，由线性元件 G(s)和非线性元件 N(A)组成,G(s)在右半平面没有极点。试从 G(s)和 的极坐标图判断说明 a，b，c，d，e 点中，哪些是稳定的极限环，哪些是不稳定的极限环？  图 【答案】曲线 包围的复平面下部区域为系统不稳定区域，当曲线 离开不稳定区域时产生 的极限环是稳定的，即 a,c,e 点是稳定的极限环；当曲线 进入不稳定区域时产生的极限环是不稳 定的，即 b，d 点是不稳定的极限环。 13．传递函数为 的控制器具有哪种控制规律？某参数选择一般有什么特点？加入系统 后，对系统的性能有哪些改善？  【答案】传递函数为 的控制器为 PID 控制器，在低频段具有改变低频段的起始高度 (P 作用)及系统低频特性的斜率(I 作用)；在中频段，可以改变剪切频率，从而改变中频段的长度，影响 系统的快速性(D 作用)；在高频段，能改变高频段的斜率，增加系统的抗高频噪声干扰的能力。 比例(P)调节作用及参数选择:是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调 节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降， 甚至造成系统的不稳定。 积分(I)调节作用及参数选择:是使系统消除稳态误差，提高误差度。因为有误差，积分调节就进行， 直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决于积分时间常数 T，T 越小，积分 作用就越强。反之 T 大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与 另两种调节规律结合，组成 PI 调节器或 PID 调节器。 微分(D)调节作用及参数选择:微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的 趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系 统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大 作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时， 微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成 PD 或 PID 控制器。  考研精品资料 第 292 页 共 832 页 2024 年北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研题库[仿真+强化+冲刺]  北京航空精密机械研究所 802 精密测量、测试和试验仿真技术考研仿真五套模拟题  2024 年自动控制原理五套仿真模拟题及详细答案解析（一）  一、简答题  1． 列举反映系统动态性能的五项指标。如果单纯增大反馈控制系统的开环增益，这些指标将如何变化？  【答案】增大开环增益后自然振荡频率增大，阻尼比变小，但阻尼比与自然振荡频率的乘积保持不变， 动态响应变快，上升时间和峰值时间变小，超调量变大，振荡次数变大，调节时间保持不变。 2． 已知线性定常系统：  系统 1: ，判别系统的可控性。 系统 2: ， ，判别系统的可观测性。 【答案】系统 1:因为 为 4 重的特征根，用约当标准型判断失效。 ，所以系统状态不可控。 系统 2:可直接判别，每个不同特征值 对应 C 阵的第一列为非全零列，所以系统状态是可观测的。 3． 画出负反馈控制系统的组成框图，并说明各环节的作用。  【答案】负反馈控制系统的组成框图如图所示。 定值环节：产生参考输入或设定值； 比较环节：产生偏差信号； 放大环节：使偏差信号有足够大的幅值和功率； 校正环节：改善控制系统的性能，使系统能正常工作； 执行环节：偏差的控制作用驱动被控对象； 测量环节：测量被控量和控制量。 图  考研精品资料 第 293 页 共 832 页 4． 试叙述主导极点的定义？  【答案】闭环主导极点是在系统动态响应中起主要作用的极点，如果某极点(或某对极点)到虚轴的距 离不大于其他极点到虚轴距离的 1/5，而且其附近没有闭环零点，则该极点在系统的动态响应中起主导作 用，称为闭环主导极点。 5． 线性定常离散系统的稳定性除了与系统结构参数有关之外，还与哪些因素有关？  【答案】线性定常离散系统的稳定性除了与系统的结构参数有关之外，还与采样周期有关，越小，稳 定性越好。 6． 已知某二阶系统的闭环极点位于下图所示平面的阴影部分中，请确定其阻尼比 和无阻尼振荡频率 的取值范围。  图 【答案】 。 7． 在控制系统的设计中有一种串联工程设计方法，它的目标是使期望的开环对数频率特性曲线具有 -40dB/dec— -20dB/dec— -40dB/dec 的形状。试举例说明其原因。  【答案】系统的低频特性决定系统的稳定精度，从提高系统的稳态精度角度看，低频段越高越陡越好， 所以低频段斜率一般为-40dB/dec；中频段决定系统的快速性，为使系统幅值下降缓慢，系统有较宽的带 宽，中频段为-20dB/dec；高频段决定了系统抗高频噪声干扰的能力，为了抑止高频噪声，高频段斜率为 -40dB/dec。 8． 控制系统的结构图如下图所示。  图 (1)分析说明内反馈 的存在对系统稳定性的影响； (2)试求位置误差系数、速度误差系数和加速度误差系数，并说明内反馈 的存在对系统稳态误差 的影响。 【答案】(1)当无 反馈时，系统不稳定，当 ，系统稳定。 (2)当 时， ， ， 。 当 时， ， ， 二、计算题  考研精品资料 第 294 页 共 832 页 9． 非线性系统如下图所示，其中 ， 。  图 (1)试确定系统稳定时 的最大值； (2)试确定当 时系统的自激振荡的振幅和频率。 (提示：非线性环节的描述函数为 【答案】(1)由非线性环节的描述函数可以得到 当 A: ， 在复平面上是一条与负实轴重合的直线，在负实轴上的分布为 。 令 ，线性部分频率特性为 令 ，可以得到 ，此时 ，在同一坐标轴下画出线性部分和非线性部分 的负倒数特性图如下图 1 所示。 图 1 当 通过 时，系统临界稳定，可以求出系统稳定时的最大 值，即 (2)当线性部分的增益 时，线性部分频率特性与非线性部分的负倒数特性曲线相交，两曲线的相 交点产生了一个稳定的极限环，由 可以得到 用试凑法可以求得 10．非线性系统如下图所示，其中非线性特性的描述函数为  试用描述函数法判断系统是否发生自振(要求作图)。  考研精品资料 第 295 页 共 832 页 图—非线性系统结构图 【答案】描述函数 显然 频率特性 若 ，则 ； ， ； 。 画 与 曲线如下图所示。由图知， 与 无交点，故系统不会发生自振。 图—系统稳定性分析  考研精品资料 第 491 页 共 832 页 附赠重点名校：自动控制原理 2016-2022 年考研真题汇编 第一篇、2022 年自动控制原理考研真题汇编 2022 年广西科技大学 803 自动控制原理考研专业课真题  考研精品资料 第 492 页 共 832 页  考研精品资料 第 493 页 共 832 页  考研精品资料 第 494 页 共 832 页 2022 年四川轻化工大学 809 自动控制原理考研专业课真题试读已结束 激活后可查看剩余未读页数！