各章内容和要求第 1 章 内容

自动控制系统的构成 反馈控制 顺馈控制

控制系统分类 典型测试信号

基本要求

• 对常见控制系统（简单机械系统、电路系统、电机控制系统、液位系统）能画出结构框图。

• 能区分系统中的参考输入和扰动输入。• 能分析反馈控制系统、复合控制系统（含前馈）的控

制原理，指出哪些反馈控制，哪些是前馈控制。• 能根据系统控制原理，正确标出系统（特别是电路部

分）的连接极性（正、负）。

1R

2R 3R

0u

fu cu

+

-

+

-

放大器

他励直流电动机 测速发电机

负载

c d

e

f

b

a

某恒速控制系统原理如图所示。试回答下列问题：（ 1 ）简述系统的工作原理，指明哪部分是按偏差进行的反馈控制，哪部分是按扰动进行的顺馈控制。（ 2 ）标出 a,b 之间、 c,d 之间、以及 e,f 之间电位差的正负极性。

第 2 章 内容和要求 运动方程

简单机械系统、 电路系统、 电机控制系统、 液位系统

传递函数 典型环节 系统连接 框图化简

信号流图和梅森公式

物理系统的运动方程和（或）传递函数和框图

利用框图求传递函数

频率特性 定义和含义 图示方法： Nyquist 图和 Bode 图 典型环节的频率特性图

采样系统 采样和保持（零阶保持器） 差分方程和脉冲传递函数

根据折线对数频率特性求传递函数

根据框图求脉冲传递函数或输出的 z 变换

计算采样系统的开环或闭环脉冲传递函数

（在需要的情况下，z 变换公式试卷会给出）

在如图所示的装置中，设小车的位移 为输入量，车上可以动物体 的位移 为输出量，求传递函数。（轮子的滑动摩擦忽略不计）

)(txm )(ty

)(tx

)(tym

k

f

)/()()(

)()(

2

2

2

2

2

kyfsmskfssG

kxdtdx

fkydtdy

fdt

ydm

xykdtdx

dtdy

fdt

ydm

)(tx

)(tym

k

f

第 4 章 内容和要求

稳定性的概念 输入 - 输出（模型）稳定性的条件

连续时间系统 离散时间系统

基本要求• 熟练掌握劳斯判据• 稳定与临界稳定及其判别• 根据稳定性或相对稳定性要求确定参数范围• 求采样系统的闭环特征方程并判断其稳定性

代数判据 劳斯 - 霍尔维茨判据 保证稳定性的参数范围 相对稳定性 离散时间系统稳定性判别

双线性变换朱利判据

根轨迹 根轨迹的概念 幅角条件和幅值条件 根轨迹作图规则

基本要求• 给出开环传递函数会作根轨迹图并做必要的计算• 能利用根轨迹判断闭环系统稳定性• 分析增加零、极点后根轨迹的变化（以及相应的

稳定性、瞬态性能的变化）

奈奎斯特稳定性判据 奈奎斯特稳定性判据的应用（以 Nyquist 图为主） 稳定裕度的概念及其计算

基本要求• 给出开环传递函数会作 Nyquist 图并会求与实轴

的交点• 能利用 Nyquist 图判断闭环系统稳定性，右半平

面极点数（有开环积分环节，时延系统）• 根据稳定性要求确定参数（开环增益）范围• 会计算幅值稳定裕度和相角稳定裕度

第 5 章 范围 瞬态性能（快速性、平稳性）

性能指标的定义 典型二阶系统的性能指标及其与参数（或极点位

置）的关系 高阶系统的零极点对消、主导极点

基本要求• 已知二阶系统开环传递函数或闭环传递函数，会

计算瞬态性能（若需要，计算公式试卷会给出）• 已知瞬态性能指标，能计算二阶系统开环传递函

数或确定主导极点位置

稳态性能 稳态误差的概念 用终值定理计算稳态误差的方法 各型系统对典型测试信号的稳态误差 静态误差系数 参考输入引起的稳态误差和扰动输入引起的稳态误

差基本要求

• 稳态误差和静态误差系数的计算

第 6 章 内容和要求校正方式

串联校正 局部反馈 前馈

性能指标 频域指标 时域指标

了解几种不同的校正方式

主要频域指标与时域指标间的定性关系

根轨迹校正 频域校正

从根轨迹和频率特性两方面理解超前、滞后、滞后 -超前校正的作用

基本要求

• PID 控制• 局部反馈校正

知道 P ， I ， PI ， PD ， PID 控制的含义及其对系统瞬态和稳态性能的影响从根轨迹和频率特性两方面理解局部反馈校正的作用

基本要求

关于考试

闭卷， 2 小时 可带计算器 题型

选择题（ 20% ） 填空题（ 20% ） 简述体（ 30% ） 计算题（ 30% ）

1．系统带宽减小，则响应速度（ A ） 变快 （ B ）变慢 （ C ） 不变 （ D ）不能确定

例如：选择题

答案： （ B ）

答案： (d)

2. 系统开环传递函数为 ， 则系统在输入信号 作用下的稳态误差为：

)1(

)12(102

ss

s

(a) 0.1； (b) 10； (c) 0.05； (d) 0

ttr 1)(

例如：填空题

系统开环传递函数为 ，

则系统频率特性在低频段（ ）渐近线的斜率为 。

5 3

6

10(2 3 1)

( 7)

s s

s s

0

答案： － 20dB/dec 。

I m

Re0

I m

Re0

I m

Re0

I m

Re0

P=1

(a) (b)

P=0

-1-1

-1

-1

P=1 P=2

(c) (d)

（ a ）不稳定， Z=2; (b) 稳定 （ c ）不稳定， Z=2 ； (d) 不稳定， Z=2.

例如：简述题

开环系统的奈奎斯特曲线分别如图所示，试判断各种情况下闭环系统的稳定性 ，若系统不稳定，指出闭环系统在右半 s 平面上的极点个数。

-)(1 sG

s

2

2

5

)(sR )(sC

-

)(sE

1. 某负反馈系统如下图，图中 的单位阶跃响应为 。求系统的超调量和调节时间。 )1(5

8 5te

)(1 sG

例如：计算题

1

8 1 1( ) 85 5( )

1 5s sG s

ss

0

28 8 2

( ) 5 525 5 41 2

sG ss s s

s

开环传递函数

2

8 2165 4( )

8 2 9 1001 55 4

s sW ss s

s s

闭环传递函数

2

2 22n

n n

Ks s

10n

0.45

2/ 1% 100% 20.55%e 3

0.67 (s)sn

t

2．如图为一简单的电压调节器，在发电机的输出端用一个电位器给出反馈电压 kVo, 这里 k 是一个常数（ k <<1 ）。该电位器的电阻足够大，以致可假设它吸收的电流可以忽略。放大器的增益 Ka=20伏 /伏，发电机的增益为 50伏 /安培（励磁电流），参考电压 Vr=50伏。

Ka

Rf=100欧姆

Lf=200H

Ra=1欧姆

Vr S

Vok

（ 1 ）画出当发电机共给一个负载电流时的系统方框图，并写出每个方框的传递函数。（ 2 ）当开关 S 闭合，已知发电机空载端电压为 250伏，求此时的 k 值。通过 30安培的稳态负载电流时，引起端电压的变化是多少？恢复到 250伏的发电机端电压，需要多大的参考电压？

K 1/ (Lf s+Rf ) Kf=20

k

Vr

S

Vo

Ra

I d

0.1, -15V, 53V