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古典控制论和现代控制理论的区别 描述方法不同：古典控制理论采用传递函数现代控制理论采用状态空间表达式 解决问题不同：古典控制理论适用于单输入单输出系统 现代控制理论适用于多输入多输出系统

自动控制系统的三要素 稳定性，快速性，准确性：

请列举一个自动控制系统 空调控制系统 给定：设定的温度， 测量：温度传感器， 比较：对输入与反馈量进行比较产生误差 放大：将偏差信号进行放大达到能控制温度 执行：制热或制冷器 校正：是对控制系统动态以及静态性能进行改善，使得温度控制稳准快

什么是自动控制系统？自动控制系统由哪些环节组成，各环节有什么作用？ 在无人参与的情况下系统自动按预期进行控制 分为六部分 给定环节：设定被控量的数值 检测装置：检测被控量 比较环节：将装置的被控量和给定量进行比较，确定偏差值 放大环节：将偏差值信号转换成对执行机构的控制信号 执行机构：直接作用于控制对象 控制对象：要进行控制的设备

什么是系统的暂态过程 系统从一个稳态过程到另一个稳态得需要经历得过渡过程 单调过程，衰减震荡过程，持续震荡过程，发散震荡过程

简述控制系统的类型 线性与非线性系统 线性：系统中所有元件的特征都是线性的 时不变与时变系统 时不变：系统的结构和参数不随时间变化 连续与离散系统 连续：系统各信号随着时间连续变化

什么是数学模型？常见得数学模型有哪些？ 描述系统因果关系的数学表达式 微分方程，传递函数，频率特性，结构图

什么是状态变量？什么是状态控制？什么是状态空间表达式？ 状态：系统在时间域中的运动信息的集合称为状态 状态变量：确定系统状态的一组独立变量称为状态变量 状态空间：以n个状态变量作为基底所组成的n维空间称为状态空间 线性系统的状态空间表达式：描述输出量与状态量和输入量之间关系的输出方程是向量代数方程的组合称为线性系统状态空间表达式，也叫动态方程

建立状态空间表达式都有哪些方法？什么是系统的实现问题 根据系统方框图列写，把每个积分器的输出作为一个状态变量，根据方框图各环节之间的关系来列写状态空间表达式。 根据系统机理建立响应的微分方程来列写状态空间表达式。 由系统微分方程或传递函数建立状态空间表达式。 由输入输出描述确定状态空间描述的问题叫做实现问题。

简述能控性和能观性 如果系统所有状态变量的运动都可以由输入来控制而由任意的初态达到原点则称系统是完全可控的 如果系统的所有状态变量的任意形式的运动均可由输出完全反映，则称系统是完全可观测的。

简要说明解析法编写自动控制系统动态微分方程得步骤（系统网络写微分方程） 确定系统的输入量和输出量。 从系统的输入端开始，沿着信号的传递方向，根据各原部件的物理规律，列写元件或环节的微分方程。 消除中间变量，建立只有输入量和输出量及其各阶导数构成的微分方程

什么是偏差线性化？这种方法能解决那类问题 就是将一个非线性函数在工作点展开为泰勒级数，略去二次项以上的高次项，得到线性化方程，用来替代原来的非线性函数，综合来说就是某点的切线方程代替原非线性曲线

传递函数是什么？定义传递函数的前提条件是什么？为什么要附加这个条件？传递函数有哪些特点 在零初始条件下，系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比 当初始条件为零 在零初始条件，传递函数与微分方程一致 传递函数的特点： 是以系统参数表示线性定常系统输出量与输入量之间关系的代数表达式 若系统的输入给定，则系统的输出完全取决于传递函数 传递函数不能描述系统的物理结构 传递函数与微分方程有相通性

传递函数与状态空间描述的区别与优缺点是什么？ 从能控性和能观测性的研究表明，传递函数只是对系统内部结构的不完全的描述，只能表征其中直接或间接由输入可控制和输出中可观测到的那一部分，引入状态空间描述，可以弥补这种缺陷。

何为单位脉冲响应函数，他的用处是什么 在零初始条件下，线性定常系统受到单位脉冲激励时的位移响应。其输出的拉氏变换就是系统的传递函数。因此我们经常给系统加入单位脉冲输入信号，通过测量输出信号，来求得闭环系统的传递函数。

为什么引入拉普拉斯变换 拉斯变换大大简化了微分方程，解决了难解微分方程的问题，使得对系统指标的计算更为简单方便，利于对系统的分析控制

举例说明什么是闭环系统？它具有什么特点。 既有前向通道又有反馈通道，输出信号对输入信号有影响，存在系统稳定性问题

什么是系统的开环传递函数，什么是系统的闭环传递函数，当给定量和扰动量同时作用于系统时，如何计算系统的输出量？ 开环传递函数：前向通路传递函数与反馈通路传递函数之积 闭环传递函数：输出拉氏变换与输入拉氏变换之比 当给定量和扰动量同时作用与系统时，通过叠加原理计算系统的输出量。

讲一讲几种先进的控制算法 模糊pid，梯形pid，积分分离式pid，带死区的pid

PID英文以及参数的作用？ 比例 积分 微分 Proportion Integration Differentiation 比例积分：快速性 积分环节：消除静态误差 微分环节：预判的作用

如何对pid的参数进行调节 快速震荡减小KP，响应缓慢增大KP 静态误差大，曲线偏离回复慢，可增大KP或减小KI，超调量大，波动周期长增大KI 加入适量的微分系数KD，可改善系统的稳定性

PID如果系统震荡怎么办（自控） 如果曲线震荡很频繁，可以减小KP，如果曲线漂浮绕大弯可以增大KP 曲线偏离回复慢，可以减小KI。曲线波动周期长，可以增加KI 曲线震荡频率快，可以降低KD

PD属于什么性质的校正？它具有什么特点？ PD属于超前校正。可以提高系统的稳定性

简述PID,PI,PD调节的区别 PID(比例积分微分)调节器，由放大器，微分器和积分器构成，是一个对低频段和高频段都进行提升的带阻滤波器 PI(比例积分)调节器是低通滤波器，有调节提升低频段增益的作用减小稳态误差。 PD(比例微分)调节器是高通滤波器，PD调解提升高频段增益的目的是增加穿越频率附近的相角裕量和提高系统的穿越频率值，提升系统的快速性。

二阶系统是一个震荡环节，这种说法对么？为什么 二阶系统的阻尼比在0.7071之间，当阻尼比在01之间是震荡环节故二阶系统是震荡环节

对于一个确定的自动控制系统,他的微分方程传递函数结构图的形式是唯一的么 不对，对于一个确定的自动控制系统，根据所研究问题的不同，可以取不同的量作为输入量和输出量，这时所得到的微分方程，传递函数，结构图的形式就不一样

什么是系统的动态结构图？它的等效变换的原则是什么？系统的动态结构图有哪几种典型的连接？ 描述控制系统各组成部件间变量的传递和变换关系的表达式 原则是信号不变，消除信号交叉 串联，并联，反馈

时域常用的典型信号有哪些？为什么主要研究系统的单位阶跃响应 单位阶跃函数，单位斜坡函数，单位加速度函数，单位脉冲函数，正弦函数 阶跃输入对于系统来说是最严峻的工作状态，如果对于阶跃输入系统的动态性能仍可以满足要求，那么系统在其他形式输入时，动态性能也能满足要求

控制系统的时域指标如何定义？ 时域指标是描述系统输出随时间变化的特征参数。包含动态性能指标与稳态性能指标、

简述线性系统时域分析中，常用的系统性能指标， 上升时间：震荡第一次上升到终值所需要的时间 延迟时间：第一次达到终值一半所需时间 峰值时间：超过其终值后，到达第一个峰值所需时间 调节时间：到达并保持在终值(±5%)内所需最短时间 超调量

用时域分析和设计系统的主要优点是什么 不必直接求解系统的微分方程，而是间接揭示系统的时域性能，他能方便的显示出系统参数对系统性能的影响，并可以进一步指明如何设计校正

什么是偏差信号？什么是误差信号？它们有什么关系？ 偏差信号：输入信号与输出信号之差 误差信号：理想输出信号与实际输出信号之差

什么是李雅普诺夫稳定性 在扰动下平衡点的稳定性问题 在平衡状态受到扰动后仍停留在原点附近则称在李亚普洛夫意义下是稳定的 在平衡状态受到扰动后最终会收敛到原点则称在李亚普洛夫意义下是渐进稳定的 在平衡状态受到任何扰动后，最终都会收敛到原定则称在李亚普洛夫意义下是大范围渐进稳定的 在平衡状态受到某种扰动后脱离原点则称在李亚普洛夫意义下是不稳定的

古典控制理论中的稳定性和李雅普诺夫意义下稳定性的区别 古典控制理论中的稳定性是指输入输出稳定性，与系统状态无关。而李雅普诺夫意义下的稳定性是指系统内部稳定性，反映了系统状态在偏离平衡状态后是否仍能保持在平衡状态附近，甚至回到平衡状态的系统能力 对于古典控制理论中的稳定性是利用系统的传递函数定义的，必须假定系统的初始条件为0，对象是线性时不变单输入单输出系统，采用的方法是判断系统的极点位置等，仅适用于系统稳定性分析。 李雅普诺夫意义稳定性理论适合于线性非线性，时变时不变，多变量系统，通过分析系统能量的变化来判断系统的稳定性，方法不仅适合于分析，而且更重要的是可用于控制系统的设计。 在经典控制理论中，线性系统的稳定性只取决于系统的结构和参数而与系统的初始条件及外界扰动大小无关。而非线性系统的稳定性还与外界扰动大小有关

系统稳定性判别条件有哪些 线性定常连续系统稳定的充要条件是系统全部的闭环极点都位于左半s平面 线性定常离散系统稳定的充要条件是系统全部的闭环极点都位于z平面上以原点为圆心的单位圆。 线性定常系统所用判据：劳斯判据，根轨迹法，奈斯判据，伯德图判据，朱利判据，修正劳斯判据 一般系统判据方法为李亚普洛夫判据？

系统的稳定性与什么有关 系统稳定取决于系统本身的固有特征

系统的稳定误差与那些因素有关 系统的结构，系统的参数以及输入量的形式

如何减少系统的稳态误差？ 增大开环放大系数，提高系统阶次，引入前馈控制

最小相位系统与非最小相位系统 最小相位系统：在复平面s右半平面没有极点和零点的传递函数称为最小相位传递函数，具有最小相位传递函数的系统称为最小相位系统 非最小相位系统:在复平面s右半平面有极点或零点的传递函数称为非最小相位传递函数，具有非最小相位传递函数的系统称为非最小相位系统

对于连续控制系统，请回答开环增益越大系统越不稳定吗？并说明理由。 不一定，只对最小相角系统成立，非最小相角系统没有这个规律，可能开环增益越大稳定性越好

什么是主导极点？主导极点在系统分析中起什么作用 如果系统闭环极点中有一个或一对复数极点据虚轴最近，切附近没有其他闭环零点，则他在响应中起着主导作用。 如果存在一对共轭主导极点，可以将高阶系统近似看作二阶系统来分析

系统的动态性能与系统的极点有什么对应的关系？ 为保证系统的稳定，闭环极点必须分布在s平面的左半面 极点越远离虚轴，系统调节的时间越小 远离虚轴的闭环极点对瞬态响应影响越小

系统的时间常数对其动态过程有何影响 时间常数是表征系统惯性的一个主要参数，对于不同的系统，时间常数具有不同的物理意义。

提高系统的阻尼比对系统有什么影响 阻尼比决定二阶系统的稳定性，增大阻尼比可以衰减系统的振荡性能，降低超调量，减少震荡次数。对于二阶系统的分子常数，其决定系统稳定时输出值的大小。

什么是根轨迹？绘制的几条规则 当系统中某一参数发生变化时，系统闭环特征根在S平面上描绘的曲线 绘制的原则 连续性和对称性：根轨迹关于实轴对称，根轨迹的条数等于开环传递函数的极点的个数 当根轨迹增益从0-∞变化时，根轨迹的起点为开环传极点，终点为开环零点 根轨迹渐近线的条数等于开环传递函数的极点个数减去零点个数

根轨迹法使用与那类系统的分析 闭环系统

为什么可以利用系统开环零点和开环极点绘制闭环系统的根轨迹 闭环特征根地很多特征与开环零点极点相关。

用时域法分析与频域法分析设计系统有什么区别 角度不同 时域分析：是以时间轴为坐标表示动态信号的关系 频域分析：把信号变为以频率轴为坐标表示出来。 优点不同 时域分析表示较为形象与直观 频域分析更为简练，剖析问题更为深刻和方便。 信号分析的趋势是从时域向频域发展。同时两者分析是相互联系，缺一不可的。

请简述复频域条件下的传递函数的特点 传递函数反应系统输入信号的传递能力以及系统本身固有的特性，与输入信号的初始条件无关 传递函数是不反应任何物理结构的抽象模型，相似系统的传递函数相同 传递函数必须是线性定常系统，并由零初始条件推出 传递函数一般适用于单输入单输出，对于多输入多输出需采用叠加性。

叙述香农采样定理的内容 采样角频率大于等于二倍连续信号频谱的最大角频率

何为系统的截止频率，何为系统的带宽频率 截止频率当输入信号幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍。用频率特征来表述即为-3db点处即为截止频率 带宽频率：当闭环幅频特征下降到频率为零时的分贝值以下三分贝对应的频率

奈斯稳定判据的本质是什么 用开环频率特性判定闭环系统的稳定性

奈斯图有什么优点 与劳斯判据相比奈斯图的计算量较小，只需列出频率特征就可以进行分析，并且奈斯图得到的信息更加多如稳定性快速性等，而劳斯判据只能得出系统的稳定性

叙述二阶系统闭环频率特征与时域中阶跃响应之间的关系 闭环系统的谐振峰值越大，系统单位阶跃响应的超调量越大。谐振峰值越小，系统的阻尼性能越好

试定性叙述伯德图各段与时域指标之间的对应关系 用伯德图时改变开环放大系数，幅频特性只有上下移动，形状不变

什么是相角裕度，幅值裕度，如何用其判断最小相位系统的稳定性 相角裕度γ：对于闭环稳定系统，如果系统开环幅频特性再滞后γ度，则系统处于临界稳定状态 幅值裕度h： 对于闭环稳定系统，如果系统开环幅频特性再增大h倍，则系统将处于临界稳定状态。 只用幅值裕度或只用相角裕度，都不足以说明系统的相对稳定性，为了确定系统的相对稳定性，必须同时给出两个量 对于最小相位系统，只有当相角裕度和幅值裕度是正值时，系统才是稳定的，负的裕度表示系统不稳定

什么是系统的校正？系统的校正有哪些方法 通过给系统附加一些具有典型环节特性的电网络，模拟运算部件及测量装置等通过这些环节的配置有效改善整个系统的性能，以达到某种指标。 串联校正，反馈校正，复合校正

超前校正和滞后校正的原理频率特征各自特点 超前校正： 原理：通过相位超前效应达到增大相位裕量和频率带宽的目的，使瞬态响应得到改善。 频率特征：在系统中加入一个相位超前的校正装置，使之穿越后频率超前，增加相位裕度. 滞后校正： 原理：通过降低系统的截止频率，获得足够的相角裕量从而使得系统稳定 频率特征：在低频段提高其增益，而在穿越频段附近，保持相位大小不变 特点：超前校正会使得频带增加加快系统的动态响应速度，滞后校正可以改善系统的稳态特性，减少稳态误差。

试说明超前校正和滞后校正的使用条件和区别 超前校正：如果一个系统是稳定的，且有满意的动态响应，但动态性能较差，应改变特征的中频段和高频段，以改变穿越频率和相位裕度. 滞后校正：如果一个系统是稳定的，且有满意的动态响应，但动态性能过大时，必须增加低频段增益以减小稳态误差，尽可能保持中高频段特性不变 区别：超前校正适用于需要较快响应速度而稳定性要求不高的系统滞后校正则相反

相位滞后网络的相位角滞后的，为什么可以用来改善系统的相位裕度 利用滞后校正低通滤波的特性，在不影响校正后系统特性的情况下，使校正后系统高频段增益降低，使得穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。

串联超前校正为什么可以改善系统的暂态性能？ 利用超前相角补偿系统的滞后相角改善系统的动态性能，增加相位裕度，提高系统的稳定性，增加系统的快速性

反馈校正的所依据的基本原理是什么 适当选择反馈校正回路的增益，可以使得校正后的性能主要取决于反馈装置而与被包围回路的系统的固有特性无关

说明系统局部反馈对系统产生哪些主要影响 消除被反馈校正所包围部分系统参数波动对系统控制功能的影响

在校正网络中，为何很少使用纯微分方程 纯微分方程能反映误差变化趋势，但不能反应稳态误差

试说明复合中补偿的基本原理是什么 通过对输入补偿的前馈装置的设计，使得输出能更好跟踪输入地变化 第七章 离散系统 为什么采样控制要采用保持器？ 系统中将离散信号转换成连续信号的时候，需要用到保持器。如果采样输出的脉冲信号不经滤波直接将其恢复成连续信号，采样信号中的高频分量相当于给系统的连续部分加上了噪声，不但影响控制质量，而且加剧机器部件的磨损。

什么是非线性系统？有什么特点 含有非线性特征地系统称为非线性系统 特点： 稳定性：非线性系统地稳定性，除了与系统的结构，参数有关外，很重要地一点是与系统起始偏离大小密切相关 运动形式;非线性系统地动态响应不服从叠加原理 自振：非线性系统有可能发生自激振荡

举出几个典型的非线性特性环节。 饱和特征，回环特征，死区特征，继电器特征

非线性系统的分析设计方法有哪些 相平面法和描述函数法

描述函数法地实质是什么？描述函数地概念及其求取方法 实质：描述函数是非线性特征在正弦信号作用下地输出，进行谐波线性化处理后得到的，它是非线性特征的近似表述。 概念：只考虑非线性特征输出的基波分量，则输入为正弦波，将输出的基波分量与输入正弦量的复数比，定义为非线性特征的描述函数 只要计算输出函数的傅氏级数基波项系数b1和c1即可求得描述函数

非线性和线性的区别 线性系统能通过叠加原理来分析，非线性系统不能通过叠加原理进行分析。 线性系统变量之间存在一定比例关系，非线性不存在我