第一篇：自控原理小結

1、自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置或控制器，使被控對象的某個被控量

自控地按照預定的規律運行的過程。

自動控制科學是研究自動控制共同規律的技術科學。

2、1948年維納提出了《控制論》，至此形成了完整的控制理論體系。

經典控制理論以傳遞函數為基礎，主要研究單輸入單輸出、線性定常系統的分析和設計問題?，F代控制理論主要研究具有高性能、高精度和多耦合回路的多變量系統的分析和設計問題。

3、反饋控制原理：

指用被控量的反饋信息，不斷修正被控量和輸入量之間的偏差，從而實現對被控對象進行控制的任務。4、5、6、7、對系統被控量變化全過程提出的基本要求都是一樣的，歸結為穩定性、快速性和準確性，即快、準、穩的要求 控制系統中常用的典型輸入信號有： 單位階躍函數、單位斜坡（速度）函數、單位加速度（拋物線）函數、單位脈沖函數和正弦函數。如果一個閉環極點離虛軸最近，周圍無閉環零點，其它閉環極點又遠離虛軸。這個極點在系統的時間響應過程中起主導作用，稱為閉環主導極點。（1）具有比例-積分-微分控制規律的控制器，稱為PID控制器，是工業控制中常用的有源校正裝

置。Proportion比例，Integral 積分，Differential微分

（2）PID控制器不僅能提高系統的穩態性能，同樣也能夠用于提高系統的動態性能。

通常，使I部分發生在系統頻率特性的低頻段，以提高系統的穩態性能；使D部分發生在系統頻率特性的中頻段，以改善系統的動態性能。

（3）P控制器，實質上是一個具有可調增益的放大器。不影響相位，提高系統開環增益，可減小系統穩態誤差，提高系統控制精度，但會降低系統穩定性，甚至使閉環系統不穩定。很少單獨使用。

PD控制器中的微分控制規律，能反應輸入信號變換趨勢，產生有效的早期修正信號，增加系統阻尼程度，改善系統穩定性。串聯校正時，增加一個—1/ 的開環零點，使系統相角裕度提高，有助于系統動態性能的改善。

微分控制作用（D）只對動態過程起作用，對穩態過程無影響，且對噪聲非常敏感。一般不單獨使用。

I控制器（具有積分控制規律的控制器），可提高系統型別（無差度），有利于穩態性能提高。但增加了一個位于原點的開環極點，信號產生90°相角滯后，對系統穩定性不利。

8、PI控制器（具有比例-微分控制規律的控制器），主要用來改善控制系統的穩態性能。香農采樣定理：

如果采樣器的輸入信號e(t)具有有限帶寬，并且有直到Wh的頻率分量，則使信號e(t)圓滿地從采樣信號e*(t)中恢復過來的采樣周期T需滿足：

T（最大采樣周期）≤2∏/2Wh，即

Ws（最低采樣頻率）=2∏/T≥2Wh9、10、Z變換是從拉氏變換直接引申出來的一種變換方法，實際上是采樣函數拉氏變換的變形。因此，Z變換又稱為采樣拉氏變換，是研究線性離散系統的重要數學工具。經典控制理論建立了代數判據、奈奎斯特判據、對數判據、根軌跡判據來判斷線性定常系統的穩

定性，但不適于非線性、時變系統。

分析非線性系統穩定性及自振的描述函數法，要求系統線性部分具有良好的濾除諧波的性能。李雅普諾夫的穩定性理論更具有一般性，不僅適用于單變量、線性、定常系統，而且適用于多變量、非線性、時變系統。

李雅普諾夫第一法（直接法）：

指利用線性系統微分方程的解來判斷系統的穩定性。

李雅普諾夫第二法（間接法）：

首先利用經驗和技巧來構造李雅普諾夫函數，進而利用李雅普諾夫函數來判斷系統穩定性。

第二篇：工商自控原理實驗考試題

工商自控原理實驗考試題

要求：寫出每個題目的程序清單和運行結果，按照題目要求分析結果。1 已知系統的閉環傳遞函數為：?(s)?3s?2，將此傳遞函數在Matlab中(s?5)(s?3)(s?1)

表示成零極點的形式和一般形式、部分分式形式。

2已知系統的開環傳遞函數為

Gk(s)?Kg

ss?22

繪制系統開環零、極圖和根軌跡圖，并分析系統的穩定性。

3已知系統的開環傳遞函數為G0(s)?4s?1 2s(s?1)(2s?1)

繪制系統的Nyquist圖，利用Nyquist穩定判據判斷該系統的穩定性。

4在Matlab中畫出在不同阻尼系數?（0，0.2，0.4，0.6，0.8，1）下，典型二階系統的單位階躍響應曲線，分析系統參數對階躍響應的影響。

第三篇：自控原理實驗教案

自動控制原理實驗教案

王曉明

遼寧科技大學電信學院

實 驗 要 求

1.實驗預習： 實驗前必須認真預習實驗指導書及其相關的理論知識，作好充分準備。對于設計性實驗和綜合性實驗，學生必須在實驗前拿出設計方案，以其達到預期的目標，寫出預習報告。讓指導老師檢查合格的方可進行實驗。2.實驗進行： 學生進入實驗室，要保持室內整潔安靜。按照預習報告進行實驗。實驗中需要改接線的，應關掉電源后才能拆、接線。實驗時應注意觀察，若發現有異常現象，應立即關掉電源，保持現場并報告指導老師處理。

3.實驗數據： 實驗過程中應仔細觀察實驗現象，認真記錄實驗結果、數據、波形。所記錄的實驗結果經指導老師審閱后再拆除實驗線路。

4.實驗報告： 要求學生獨立完成實驗報告，不許抄襲或請人代勞。報告內容包括實驗目的、實驗設備、實驗內容、實驗電路圖、實驗數據及仿真曲線、實驗思考題等。要求文字書寫整齊清潔。

5.未盡事項由實驗教師和認課教師協商決定。

目 錄

實驗一 線性定常系統的瞬態響應?????????????????3 實驗二 控制系統穩定性分析???????????????????6 實驗三 根軌跡法????????????????????????10 實驗四 典型環節和系統頻率特性的測量??????????????13 實驗五 串聯校正環節的設計???????????????????16 實驗六 離散控制系統的設計???????????????????24 實驗七 典型非線性環節的靜態特性????????????????27 實驗八 PID的控制作用?????????????????????31 附 錄 硬件的組成及原理????????????????????33

實驗一 線性定常系統的瞬態響應

一、實驗目的

1、掌握線性定常系統動態性能指標的測試方法；

2、研究線性定常系統的參數對其動態性能和穩定性的影響。

二、實驗設備

1、THBCC-1型 信號與系統·控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)USB通信線1根

3、MATLAB軟件

4、萬用表1只

三、實驗內容

1、觀測一階、二階系統的階躍響應，并測出（或計算出）其上升時間、超調量和調節時間；

2、改變一階系統的時間常數，測出（或計算出）其上升時間和調節時間；

13、調節二階系統的開環增益K，使系統的阻尼比ζ=，測出（或計算出）

2此時系統的上升時間、超調量和調整時間；

4、二階系統的開環增益K固定，調節二階系統的時間常數，分別使二階系統的ζ=0，0<ζ<1，ζ＝1和ζ>1，測出（或計算出）此時系統的上升時間、超調量和調整時間。

四、實驗原理

本實驗是研究一階、二階系統的瞬態響應。

一階系統（閉環）的傳遞函數為： G(s)?Ts?

1圖1-1一階系統模擬電路圖

K=R2=1 T=R2C R1=R2=100K C=10?f R0=200K R1 改變R2、R1、C的值就可改變K、T的值。二階系統（單位反饋）的開環傳遞函數為：G(s)?Ks(Ts?1)

Wn2KC(S)1閉環傳遞函數：W（S）==2W== ?nT1T2RCR(S)S?2?WnS?Wn2??

12T2R? R=R1=R2=100K C=10?f K1K22Rx圖1-2 二階系統方框圖

圖1-3 二階系統模擬電路圖

(a)欠阻尼(0

五、實驗步驟

根據上圖，選擇實驗臺上的通用電路單元設計并組建模擬電路。

1.?n值一定時，圖1-3中取C=1uF，R=100K(此時?n?10)，Rx阻值可調范圍為0～470K。系統輸入一單位階躍信號，在下列幾種情況下，用上位軟件觀測并記錄不同?值時的實驗曲線。

1.1當可調電位器RX=250K時，?=0.2，系統處于欠阻尼狀態，其超調量 為53%左右；

1.2若可調電位器RX=70.7K時，?=0.707，系統處于欠阻尼狀態，其超調量為4.3%左右；

1.3若可調電位器RX=50K時，?=1，系統處于臨界阻尼狀態;1.4若可調電位器RX=25K時，?=2，系統處于過阻尼狀態。

2.?值一定時，圖1-3中取R=100K，RX=250K(此時?=0.2)。系統輸入一單位階躍信號，在下列幾種情況下，用上位軟件觀測并記錄不同?n值時的實驗曲線。

2.1若取C=10uF時，?n?1 2.2若取C=0.1uF時，?n?100

六、實驗報告要求

1、根據題目要求，畫出一階、二階線性定常系統的實驗電路圖，寫出它們的閉環傳遞函數，并標明電路中的各參數。

2、根據測得的系統單位階躍響應曲線，分析開環增益K和時間常數T對系統動態特性的影響。

3、設計一個一階線性定常閉環系統，并根據系統的階躍輸入響應確定該系統的時間常數。

七、實驗思考題

1、如果階躍輸入信號的幅值過大，會在實驗中產生什么后果？

2、在電路模擬系統中，如何實現負反饋和單位負反饋？

3、為什么本實驗中一階系統對階躍輸入信號的穩態誤差不為零？二階系統對階躍輸入信號的穩態誤差都為零？

注意：Ui輸入一個單位階躍信號，用電壓表調單位階躍；地與穩壓電源的地短接。輸出可調電阻用面板上的可調電位器0-470K調節。點時間軸自動彈出時間軸放大?按住鼠標左鍵向右移動可放大圖象示波器，波形復制→WORD文檔粘貼。

實驗二

控制系統穩定性分析

一、實驗目的

1、通過觀察三階系統在單位階躍信號作用下的動態特性，判斷系統的穩定性，并定量了解放大倍數和時間常數對系統穩定性的影響。

2、研究二階欠阻尼系統的暫態特性。

3、研究測速反饋二階系統的暫態特性。

4、掌握MATLAB中SIMULINK 的使用方法。

二、實驗設備

1、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、研究三階系統參數對系統穩定性的影響。連接系統, 如圖所示:

2、研究二階欠阻尼加零點系統的動態特性

連接系統，如圖所示:

說明：在命令空間中plot(t,y)可實時記錄曲線圖，背景為白色。然后拷貝到word文檔粘貼。To work 改成陣列形式。

Math operations(數學運算)：sources信號源clock時鐘step階躍sinks 接收器scope示波器gain增益sum 求和continuous連續transfer fan 分子分母形式的傳函。加時鐘t→y 表示點對點即一個時間嚴格y值，可在word文檔中粘貼的，save format→array點陣形式。

3、掌握測速反饋對二階系統動態性能的影響

連接系統, 如圖所示:

旋轉指令format可將方框圖旋轉，反饋回路接

四、實驗原理

本實驗是研究三階系統穩定性問題和二階系統的動態響應。1.三階系統的開環傳遞函數為：G(s)?K3K1K2

T1s?1T2s?1T3s?1du和放大器，方向向左←。dt研究改變放大系數和時間常數對系統穩定性的影響，最后得出放大系數和時間常數之間的關系。

Ts?12．二階系統的開環傳遞函數為：G(s)2，研究二階系統加零點對系統

s?s?1性能的影響，特別是改變時間常數T對系統性能的影響。

K3．二階系統速度反饋前，內環開環傳遞函數為：G(s)?2，速度反饋環

s?TsGf(s)?K1s，節的傳遞函數為：研究速度反饋對二階系統性能的影響，設K?

1、T?1，試確定??0、0???

1、??1時，K1的取值范圍。

五、實驗步驟

1、利用MATLAB平臺搭建一個單位反饋的三階系統，其開環傳遞函數為：G(s)?K3K1K2，固定K1、K2、K3、T1、T2、T3六個參數中的五T1s?1T2s?1T3s?1個參數，例如：K2=

2、K3=

3、T1=

2、T2=

5、T3=6，改變K1，當系統加階躍輸入時，觀察輸出波形，判斷系統的穩定性。

2、利用MATLAB平臺搭建一個單位反饋二階欠阻尼加零點的系統，系統的開環傳遞函數為：G(s)Ts?1，分別設定T?0（無零點）和T?0（有零點）時，2s?s?1觀察其單位階躍響應曲線，并計算其上升時間、超調量和調整時間。

3、利用MATLAB平臺搭建一個帶速度反饋的二階系統，內環開環傳遞函數為：G(s)?K，速度反饋環節的傳遞函數為：Gf(s)?K1s，研究T?

1、K?1，s2?Ts當改變K1數值時，觀察其單位階躍響應曲線，并計算其上升時間、超調量和調整時間。

六、實驗報告要求

1、根據題目要求，利用MATLAB畫出三階系統和二階系統加零點及二階系統帶速度反饋的系統圖，并寫出它們的閉環傳遞函數。

2、根據測得的系統單位階躍響應曲線，分析三階系統各環節開環增益K和時間常數T對系統穩定性的影響。

3、根據測得的系統單位階躍響應曲線，比較二階欠阻尼系統有零點和無零點的性能指標。

4、根據測得的系統單位階躍響應曲線，比較二階系統有速度反饋和無速度反饋的性能指標。

七、實驗思考題

1、三階系統穩定時，各環節放大倍數、時間常數的關系表達式？

2、二階系統加零點對系統的動態性能有何影響？

3、二階系統加速度反饋對系統的阻尼比有何影響？

實驗三

根軌跡法

一、實驗目的

1、通過根軌跡圖的繪制，對典型根軌跡圖進行分析及利用根軌跡法對控制系 統穩定性進行分析。

2、了解典型根軌跡圖的繪制。

3、掌握MATLAB中根軌跡圖繪制方法。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)37針通信線1根

3、萬用表1只

4、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、已知負反饋控制系統的開環傳遞函數為G(s)?的根軌跡圖。

2、已知單位反饋系統的開環傳遞函數為G(s)?下列兩種情形的根軌跡圖。

? 繪制負反饋控制系統的根軌跡圖。? 繪制正反饋控制系統的根軌跡圖。

四、實驗原理

1、利用改變系統的根軌跡放大倍數，研究系統閉環性能及系統閉環的穩定性。

2、繪制負反饋系統的根軌跡圖。

3、繪制正反饋系統的根軌跡圖。

4、研究改變根軌跡放大系數對系統性能指標的影響。

五、實驗步驟

1、繪制系統的根軌跡圖，程序代碼如下：

＞＞den=conv（[1，0]，conv（[1 2.73]，[1 2 2]））；分母多項式 G=tf（1，den）； rlocus（G）；畫根軌跡

K，試作系統

s(s?2.73)(s2?2s?2)K(s?2)，試畫出2s(s?4)(s?8)(s?2s?5)axis（[-4 2 –3 3]）；估計根軌跡圖的范圍設定 set（findobj（‘marker’，‘x’），‘markersize’，8）； set（findobj（‘marker’，‘x’），‘linewidth’，1.5）； 運行該程序即可得到系統的根軌跡圖。

2、繪制負反饋控制系統的根軌跡圖，程序代碼如下： ＞＞num=[1 2]；

den1=conv（[1 0]，[1 4]）； den2=conv（[1 8]，[1 2 5]）； den=conv（den1，den2）； G=tf（num，den）； rlocus（G）；

axis（[-14 6-10 10]）； title（‘單位負反饋系統根軌跡圖’）

set（findobj（‘marker’，‘x’），‘markersize’，8）；X-點標志 set（findobj（‘marker’，‘x’），‘linewidth’，1.5）；

set（findobj（‘marker’，‘o’），‘markersize’，8）；O-零點標志set（findobj（‘marker’，‘o’），‘linewidth’，1.5）； 運行該程序即可得到負反饋系統的根軌跡圖。

3、繪制正反饋控制系統的根軌跡圖，程序代碼如下： ＞＞num=-[1 2] den1=conv（[1 0]，[1 4]）； den2=conv（[1 8]，[1 2 5]）； den=conv（den1，den2）； G=tf（num，den）； rlocus（G）；

axis（[-14 6-10 10]）； title（‘單位正反饋系統根軌跡圖’）；

set（findobj（‘marker’，‘x’），‘markersize’，8）；

set（findobj（‘marker’，‘x’），‘linewidth’，1.5）； set（findobj（‘marker’，‘o’），‘markersize’，8）； set（findobj（‘marker’，‘o’），‘linewidth’，1.5）； 運行該程序即可得到正反饋系統的根軌跡圖。

六、實驗報告要求

1、根據題目要求，編寫出繪制各系統的根軌跡圖的程序，并繪制各系統的根軌跡圖。

2、研究系統臨界穩定的條件。

七、實驗思考題

1、如果根軌跡放大倍數過大，會對系統性能有那些影響？

2、在MATLAB系統圖中，如何實現負反饋和正反饋？

4、如何根據系統主導極點的要求，來確定系統的根軌跡放大倍數？

5、如何根據系統的要求，確定系統的分離點和匯合點？

實驗四 典型環節和系統頻率特性的測量

一、實驗目的

1、了解典型環節和系統的頻率特性曲線的測試方法；

2、根據實驗求得的頻率特性曲線求取傳遞函數。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)USB通信線1根

3、萬用表1只

4、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、慣性環節的頻率特性測試；

2、二階系統頻率特性測試；

3、頻率響應分析；

4、由實驗測得的頻率特性曲線，求取相應的傳遞函數；

5、用MATLAB軟件仿真的方法，求取慣性環節和二階系統的頻率特性。

四、實驗原理

設G(S)為一最小相位系統（環節）的傳遞函數。如在它的輸入端施加一幅值為Xm、頻率為?的正弦信號，則系統的穩態輸出為

y?Ymsin(?t??)?XmG(j?)sin(?t??)① 由式①得出系統輸出，輸入信號的幅值比 YmXmG(j?)??G(j?)② XmXm顯然，G(j?)是輸入X(t)頻率的函數，故稱其為幅頻特性。如用db（分貝）表示幅頻值的大小，則式②可改寫為

L(?)?20LgG(j?)?20lgYm ③ Xm在實驗時，只需改變輸入信號頻率?的大?。ǚ挡蛔儯湍軠y得相應輸出信號的幅值Ym，代入上式，就可計算出該頻率下的對數幅頻值。根據實驗作出被測系統(環節)的對數幅頻曲線，就能對該系統（環節）的數學模型作出估計。

五、實驗步驟

1、繪制一階慣性環節的伯特圖 G（s）= 程序代碼如下： 4s?113 》num=1;den=[4 1]； G=tf(num,den);bode(G,‘r’);

wn22、繪制二階慣性環節的伯特圖 G（s）=22grid on;,其中Wn=0.8，s?2?w1，1.5，2 n?w?=0.1，0.5，n程序代碼如下：

》W=logspace（-2，2，200）;Wn=0.8；

for zeta=[0.1 0.5 1 1.5 2] G=tf([Wn* Wn],[Wn^2 2*zeta* Wn Wn* Wn]);bode(G,W);hold on;grid on;end

500(0.0167s?1)

1、已知某系統的開環傳函為G0（s）=

s(0.05s?1)(0.0025s?1)(0.001s?1)

試繪制系統的伯特圖，并求系統的相角穩定裕量和幅值穩定裕量。繪制對數幅頻特性圖，程序代碼如下： num=500*[0.0167 1];den1=conv([1 0],[0.05 1]);den2=conv([0.0025 1],[0.001 1]);den=conv(den1,den2);G0=tf(num,den);W=logspace(0,4,50);bode(G0,w)； grid on;確定系統的相角穩定裕量和幅值穩定裕量，程序代碼如下： 》margin(G0)[Gm，Pm,Wcg,Wcp]=margin(Go)

六、實驗報告要求

1、寫出被測環節和系統的傳遞函數，繪出它們的Bode圖。

2、用上位機實驗時，根據由實驗測得二階閉環頻率特性曲線，求出相應的參數。

七、實驗思考題

1、在實驗中如何選擇輸入正弦信號的幅值？

3、根據上位機測得的Bode圖的幅頻特性，就能確定系統（或環節）的相頻特性，試問這在什么系統時才能實現？

實驗五

串聯校正環節的設計

一、實驗目的

1．學習使用MATLAB繪制根軌跡和伯德圖。

2．熟悉使用根軌跡法和頻率特性法設計典型滯后環節。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)37針通信線1根

3、萬用表1只

4、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、有一單位反饋系統，其開環傳遞函數為G(s)?K，試用根

(s?0.5)(s?0.1)(s?0.2)軌跡設計一個滯后校正環節，要求對應主導極點的ζ=0.5，K=10,以滿足性能指標的要求。

2、有一單位反饋系統的開環傳遞函數為G(s)?0.08K,試用頻率特性法設計

s(s?0.5)一個滯后校正環節，使得Kv≥4,相位裕量?(?c)?500，超調量Mp≤30%。

四、實驗原理

1、利用MATLAB畫出校正前系統的根軌跡圖，求出當K??時，系統的主導極點，求出這時系統的阻尼比。根據題目要求，設計滯后校正環節參數，滿足系統性能指標的要求。

2、利用MATLAB畫出校正前系統的頻率特性，求出這時系統的性能指標，根據題目要求，設計滯后校正環節參數，并利用MATLAB畫出校正后系統的頻率特性，滿足系統性能指標的要求。

五、實驗步驟

按實驗內容講法如下：

解：1.校正前系統的根軌跡如下：

set(findobj(?marker?,?x?),?markersize?,8)c=conv([1,0.5],[1,0.1])

set(findobj(?marker?,?x?),?linewidth?,1.5)b=conv([c],[1,0.2])

存盤看跟軌跡，得如下圖： num=[1] den=[b] h=tf(num,den)rlocus(h)axis([-1.6 0.4-1 1])

由圖中可以看到：當??0.5時，根軌跡放大倍數為K*?0.0165 看根 format long g c=conv([1,0.5],[1,0.1])b=conv([c],[1,0.2])num=[1] den=[b] h=tf(num,den)%rlocus(h)%[r,k]=rlocus(num,den)[r]=rlocus(num,den,0.0165)存盤看根 r = 這時，系統的三個根分別為：

Columns 1 through 2

-0.***-0.*** +

0.***4289i

Column 3

-0.***

0.***i 0.***/0.07***311=7.8＞5

*?0.0113 所以，兩個共軛復根是主導極點，可以認為當根軌跡放大倍數為Kkp時，系統呈現二階欠阻尼特性。且阻尼比等于0.5。

2.1）原系統傳遞函數為：G0(s)?0.08K0.08K0.16K ??s(s?0.5)0.5?s(s/0.5?1)s(s/0.5?1)KV?limsG0(s)?limss?0s?00.16K?0.16K?

4所以K?25

s(s/0.5?1)42 ?s(s/0.5?1)s(s?0.5)所以原系統傳遞函數為：G0(s)?畫波特圖程序： c=conv([1,0],[2,1])num=[4] den=[c] G=tf(num,den)Bode(G,?b?)

b表示畫出的線是蘭色 grid on

畫圖以網格線出現 運行

φ（w）-滯后角

在相頻特性找-120度,f=0.29點

在幅頻高度=21.5db處幅頻折線要下移21.5db.畫出原系統對數漸進幅頻特性曲線如下： L-1 18-2 ω 0.1 0.5 1.414 原系統傳遞函數為：G0(s)?42 ?s(s/0.5?1)s(s?0.5)2?n與標準的傳遞函數比較G0(s)?得到：?n?2?1.414 2??n?0.5

s(s?2??n)??0.51??0.177由此得到相角裕度： 2?n4?22?1?4?4?2?2?arctan2?0.1771?4?0.1774?2?0.1772?arctan0.354?2000.9685??arctan顯然小于要求的相角裕度500 超調量：?%?e???/1??2?e?0.565?57%顯然大于要求的30%。

原系統不滿足要求。根據題目要求，采用滯后校正。

原系統的相角計算如下：

?(?c)??900?arctan?c0.5

相位裕量??1800??(?c)?1800?900?arctan取相位裕量??600

得到?c?0.29

?c0.5

4?20lg13.8?22.8(dB)0.2910.29所以20lg?22.8由此得到：b??0.0725

b411取?0.1?c??2?0.029

由此得到：T?476 ?0.002 1bTT校正后的系統的對數頻率漸進曲線如下： 校正后系統的傳遞函數為： 在截止頻率原系統的幅頻為20lgG(s)?4(bTs?1)4(bTs?1)4(34.5s?1)??s(s/0.5?1)(Ts?1)s(s/0.5?1)(Ts?1)s(s/0.5?1)(476s?1)G(s)bTs?134.5s?1s/0.029?1??? G0(s)Ts?1476s?1s/0.0021?1由G(s)?G0(s)Gc(s)得到Gc(s)?畫圖程序如下：

num=4*[34.5 1] c=conv([1,0],[2,1])den=conv([c],[476,1])G=tf(num,den)Bode(G,?b?)L-1 22.8 18-2-2-1 0.0021 0.029 0.1 0.29 0.5-2 1.414 ω

校驗校正后系統參數：

0.290.290.29??1800?arctan?900?arctan?arctan?54.70

0.0290.00210.5因為校正后的系統為高階系統，采用教材中220頁公式（6-8）-（6-10）如下： Mr?（6-8）

諧振峰 sin?Mr?1?1.23 0sin54.71?Mr?1.8

（6-9）??0.16?0.4(Mr?1)由公式（6-9）??0.16?0.4(1.23?1)?0.252?0.所以校正后系統滿足指標要求

六、實驗報告要求

1．對于根軌跡校正法，給出如下內容：(1)原系統的穩態速度誤差系數KP(2)校正后的系統穩態速度誤差系數?Kp(3)校正環節的傳函GC(S)2．對于頻率特性校正，給出如下內容：(1)新增益穿越頻率Wc?和a值(2)原相位裕量Pm(3)校正環節的傳函GC(S)3． SIMULINK 搭建未校正系統的模塊圖，觀察其超調量；校正好后，將校正環節串入原系統，觀察其超調量。寫出實驗體會并進行校正前后的比較。

七、寫出設計性實驗心得

實驗六

離散控制系統的設計

一、實驗目的

1、使用MATLAB判斷線性離散系統的穩定性。

2、使用MATLAB進行線性離散系統的時域分析。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)37針通信線1根

3、萬用表1只

4、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、給定系統傳遞函數為：

G(s)?2 s2?s試判斷下列兩種情形時系統的穩定性。（1）采樣時間T?1s時；（2）采樣時間T?2s時。

2、設系統的傳遞函數為

Gp(s)?10

(s?1)(s?2)采樣時間分別為T?0.5s,1s,1.5s,2s時，試分別繪制此系統的脈沖響應和單位階躍響應。

四、實驗原理

1、線性離散系統穩定的充要條件是：當所有的特征根的模都小于1時，系統穩定；如果模的值大于1時，系統不穩定。即?i?1（i=1,2,?,n）

2、采用單位脈沖和單位階躍作為輸入信號，研究線性離散系統的過渡過程。

五、實驗步驟

1、程序代碼如下： ＞＞num=[2]；

den=[1 1 0]； G=tf（num，den）；

G1=c2d（G，1）；

將連續系統模型轉換成離散模型 G2=c2d（G，2）；

將連續系統模型轉換成離散模型

y1=G1.den{1}+[zeros（1，length（G1.den{1}）-length（G1.num{1}））G1.num{1}]； y2=G2.den{1}+[zeros（1，length（G2.den{1}）-length（G2.num{1}））G2.num{1}]； 帶零階保持器的分子與分母的維數（階次）必須相同，上面語句表示分子與分母各項系數相加。r1=roots（y1）r2=roots（y2）

運行該程序后，即可判斷系統的穩定性。

2、（1）脈沖響應程序如下： ＞＞num=[10]；

den=conv（[1 1]，[1 2]）； G=tf（num，den）； for T=0.5：0.5：2

Gd=c2d（G，T，‘tustin?）；

Dimpulse（Gd.num，Gd.den）； hold on； impulse（G）； end 運行該程序后，可得到單位脈沖響應曲線。（2）單位階躍響應程序如下： ＞＞num=[10]； den=conv（[1 1]，[1 2]）； G=tf（num，den）； for T=0.5：0.5：2

Gd=c2d（G，T，‘tustin?）；

dstep（Gd.num，Gd.den）； hold on； step（G）； end 運行該程序后，可得到單位階躍響應曲線。

六、實驗報告要求

1、編寫判別線性離散系統穩定性、單位脈沖和單位階躍響應的程序。

2、繪制線性離散系統單位脈沖和單位階躍響應曲線。

3、分析采樣時間對線性離散系統穩定性的影響。

4、分析采樣時間對線性離散系統動態性能的影響。

5、結合實驗中遇到的問題說出自己的看法和體會。

七、實驗思考題

1、如果采樣時間過大，會在實驗中產生什么后果？

2、如何將連續系統模型轉換為離散系統模型？

3、試比較連續系統的動態響應曲線和離散系統動態響應曲線的差別？

實驗七 典型非線性環節的靜態特性

一、實驗目的

1、了解典型非線性環節輸出——輸入的靜態特性；

2、掌握典型非線性環節電路模擬的研究方法。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)37針通信線1根

3、雙蹤慢掃描示波器1臺(可選)

4、萬用表1只

5、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、繼電器型非線性環節靜特性的電路模擬；

2、飽和型非線性環節靜特性的電路模擬；

3、具有死區特性的非線性環節靜特性的電路模擬；

4、具有間隙特性的非線性環節靜特性的電路模擬。

四、實驗原理

控制系統中元件的非線性有很多種，最常見的有飽和特性、死區特性、繼電性特性和間隙特性，基于這些特性對系統的影響是各不相同的，因而了解它的輸出－輸入的靜態特性將有助于對非線性系統的分析。

有關上述四種典型非線性元件的靜態特性和模擬電路，請參見附錄。

五、實驗步驟

1、利用實驗設備，設計并連接繼電型非線性環節的模擬電路，完成該環節的靜態特性測試；當改變環節參數時，觀測其對靜態特性的影響。

2、用正弦信號測試繼電型非線性環節的靜態特性

1)不用上位機時，把實驗平臺上的“低頻函數信號發生器”單元的輸出端與繼電型非線性環節輸入端相連，當“低頻函數信號發生器”輸出一個正弦信號（或周期斜坡信號，其頻率一般均不超過10Hz）時，便可用示波器的X-Y顯示模式觀測該環節輸入與輸出的靜態特性曲線。2)用上位機時，可利用上位機提供的“虛擬示波器”與“信號發生器”的功能測取繼電型非線性環節的靜態特性曲線。接線時把采集卡接口單元中輸出端DA1與非線性環節的輸入端相連（同時也與采集卡接口單元中的輸入端AD2相連），非線性環節的輸出則與采集卡接口單元中的輸入端AD1相連，并接好采集卡接口單元與PC上位機的并口通信線。待接線完成并檢查無誤后，在上位機啟動“THBCC-1”軟件，其具體操作步驟如下：

① 在用戶“登錄窗口”中輸出自己的學號，并點擊“登錄”按鈕進入軟件主窗口。

② 點擊工具欄上的“實驗選擇”按鈕，選擇相應的實驗項目。

③ 點擊 “通道設置”按鈕，選擇相應的數據采集通道，然后點擊“開始采集”按鈕，進行數據采集。

④ 點擊“虛擬示波器”按鈕，選擇“X-Y”圖顯示模式，然后順序點擊“啟動”、“開始”按鈕。

⑤ 點擊 “信號發生器”按鈕，選擇“正弦波信號（或周期斜坡信號，其頻率一般為5Hz左右）”，并把幅值設為2V，然后點擊“ON”按鈕即可觀測非線性環節的靜態特性曲線。

⑥ 點擊“暫?！奔啊按鎯Α卑粹o”，保存實驗波形。

1.繼電器型非線性環節

圖7-1 繼電型非線性環節模擬電路（電路單元：非線性單元和電位器組）在ui輸入端輸入一個低頻率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，頻率為10Hz。在下列幾種情況下用示波器的X-Y(虛擬示波器上的Plot XY模式，本實驗中其它部分相同)顯示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)測量靜態特性M值的大小并記錄。

1.1 當47K可調電位器調節至約1.8K(M=1)時； 1.2 當47K可調電位器調節至約3.6K(M=2)時； 1.3 當47K可調電位器調節至約5.4K(M=3)時； 1.4 當47K可調電位器調節至約10K(M=6左右)時；

注：本實驗中所采用的正弦波最好用實驗臺上的“低頻函數信號發生器”提供。2.飽和型非線性環節

設計并連接飽和型非線性環節的模擬電路，完成該環節的靜態特性測試；當改變環節參數時，觀測其對靜態特性的影響。具體步驟請參考本實驗的實驗步驟2。

圖7-2 飽和型非線性環節模擬電路（電路單元：非線性單元和電位器組）在ui輸入端輸入一個低頻率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，頻率為10Hz。將前一級運放中的電位器值調至10K(此時k=1)，然后在下列幾種情況下用示波器的X-Y顯示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)測量靜態特性M和k值的大小并記錄。

2.1 當后一級運放中的電位器值調至約1.8K(M=1)時； 2.2 當后一級運放中的電位器值調至約3.6K(M=2)時； 2.3 當后一級運放中的電位器值調至約5.4K(M=3)時； 2.4 當后一級運放中的電位器值調至約10K時；

注：為了更好的觀察實驗效果，“THBCC-1”軟件的時基最好設為-10～+10或自動。3.死區特性非線性環節

設計并連接具有死區特性的非線性環節（可參考本實驗附錄的圖6-3）的模擬電路，完成該環節的靜態特性測試；當改變環節參數時，觀測其對靜態特性的影響。具體步驟請參考本實驗的實驗步驟2。

圖7-3 死區特性非線性環節模擬電路（電路單元：非線性單元、反相器單元和電位器組）

在ui輸入端輸入一個低頻率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，頻率為10Hz。在 下列幾種情況下用示波器的X-Y顯示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)測量靜態特性uio和k值的大小并記錄。

3.1調節兩個可變電位器，當兩個R1=2.0K，R2=8.0K時； 3.2調節兩個可變電位器，當兩個R1=2.5K，R2=7.5K時；

注：本實驗的±E值也可采用±5V。

4.具有間隙特性非線性環節

設計并連接具有間隙特性的非線性環節（可參考本實驗附錄的圖6-4）的模擬電路，完成該環節的靜態特性測試；當改變環節參數時，觀測其對靜態特性的影響。具體步驟請參考本實驗的實驗步驟2。

圖7-4 間隙特性非線性環節模擬電路（電路單元：非線性單元、U4、U9和電位器組）在ui輸入端輸入一個低頻率的正弦波，正弦波的Vp-p值大于12V，頻率為10Hz。在下列幾種情況下用示波器的X-Y顯示方式(ui端接至示波器的第一通道，uo端接至示波器的第二通道)測量靜態特性uio和k值的大小并記錄。

4.1調節兩個可變電位器，當兩個R1=2.0K，R2=8.0K時； 4.2調節兩個可變電位器，當兩個R1=2.5K，R2=7.5K時；

注意由于元件（二極管、電阻等）參數數值的分散性，造成電路不對稱，因而引起電容上電荷累積，影響實驗結果，故每次實驗啟動前，需對電容進行短接放電。

注：本實驗的±E值也可采用±5V。

5、點擊“實驗報告”，根據實驗時存儲的波形完成實驗報告。

六、實驗報告要求

1、畫出各典型非線性環節的模擬電路圖，并選擇好參數。

2、根據實驗，繪制相應的非線性環節的實際靜態特性，與理想的靜態特性相比較，并分析電路參數對特性曲線的影響？

七、實驗思考題

1、帶回環的繼電器特性電路中，如何確定環寬電壓？

2、模擬繼電型電路的特性與理想特性有何不同？為什么？

3、飽和特性電路中的限幅網絡改接在反饋回路，對特性有何影響？ 實驗八 PＩＤ的控制作用（設計性）

一、實驗目的

1.了解PID控制器中P，I，D三種基本控制作用對控制系統性能的影響。2.進行PID控制器參數工程整定技能訓練。

二、實驗設備

1、THBCC-1型信號與系統控制理論及計算機控制技術實驗平臺

2、PC機1臺(含上位機軟件)USB口通信線1根

4、萬用表1只

5、PC機及MATLAB平臺

三、實驗內容

1、PID控制器的數學模型為：

Gc?Kp{e?1deedt?T} d?Tidt2、控制對象的數學模型為：

11.8?9sG(s)?e

24s?

13、使用Z-N法整定PID參數。

四、實驗原理

1、利用PID控制器改善系統動態性能指標。

2、研究PID三個參數對系統性能的影響。

五、實驗步驟

1、利用MATLAB搭建系統圖（學生自己做）；

2、令Ti??、Td?0，使用Z-N法確定PID參數，并求出系統的性能指標，即上升時間tr、最大超調量?%和調節時間ts；

3、分別調整PID三個參數，觀察系統性能指標的變化。

六、實驗報告要求

1、使用MATLAB畫出系統結構圖；

2、根據實驗，繪制等幅振蕩曲線、按Z-N法整定PID參數時系統響應曲線；

3、編寫求系統動態性能指標的程序；

4、求出系統性能指標最佳時PID的三個參數。

七、實驗思考題

1、Kp過大和過小對系統動態性能有何影響？

2、Ti過大和過小對系統動態性能有何影響？

3、Td過大和過小對系統動態性能有何影響？

4、Td改進動態系統性能指標的原理。

附錄

硬件的組成及使用

一、直流穩壓電源

直流穩壓電源主要用于給實驗平臺提供電源。有±5V/0.5A、±15V/0.5A及+24V/1.0A五路，每路均有短路保護自恢復功能。它們的開關分別由相關的鈕子開關控制，并由相應發光二極管指示。其中+24V主用于溫度控制單元和直流電機單元。

實驗前，啟動實驗平臺左側的空氣開關和實驗臺上的電源總開關。并根據需要將±5V、±15V、+24V鈕子開關拔到“開”的位置。

實驗時，通過2號連接導線將直流電壓接到需要的位置。

二、低頻函數信號發生器及鎖零按鈕

低頻函數信號發生器由單片集成函數信號發生器專用芯片及外圍電路組合而成，主要輸出有正弦信號、三角波信號、方波信號、斜坡信號和拋物線信號。輸出頻率分為T1、T2、T3、T4四檔。其中正弦信號的頻率范圍分別為0.1Hz～3.3Hz、2.5Hz～86.4Hz、49.8Hz～1.7KHz、700Hz～10KHz三檔，Vp-p值為16V。

使用時先將信號發生器單元的鈕子開關拔到“開”的位置，并根據需要選擇合適的波形及頻率的檔位，然后調節“頻率調節”和“幅度調節”微調電位器，以得到所需要的頻率和幅值，并通過2號連接導線將其接到需要的位置。

另外本單元還有一個鎖零按鈕，用于實驗前運放單元中電容器的放電。當按下按鈕時，通用單元中的場效應管處于短路狀態，電容器放電，讓電容器兩端的初始電壓為0V；當按鈕復位時，單元中的場效應管處于開路狀態，此時可以開始實驗。

三、階躍信號發生器

階躍信號發生器主要提供實驗時的階躍給定信號，其輸出電壓范圍為-5～+5V，正負檔連續可調。使用時根據需要可選擇正輸出或負輸出，具體通過“階躍信號發生器”單元的拔動開關來實現。當按下自鎖按鈕時，單元的輸出端輸出一個可調(選擇正輸出時，調RP1電位器；選擇負輸出時，調RP2電位器)的階躍信號(當輸出電壓為1V時，即為單位階躍信號)，實驗開始；當按鈕復位時，單元的輸出端輸出電壓為0V。

注：單元的輸出電壓可通過實驗臺上的直流數字電壓表來進行測量。

四、低頻頻率計

低頻頻率計是由單片機89C2051和六位共陰極LED數碼管設計而成的，具有輸入阻抗大和靈敏度高的優點。其測頻范圍為：0.1Hz～10.0KHz。

低頻頻率計主要用來測量函數信號發生器或外來周期信號的頻率。使用時先將低頻頻率計的電源鈕子開關拔到“開”的位置，然后根據需要將測量鈕子開關拔到“外測”(此時通過“輸入”或“地”輸入端輸入外來周期信號)或“內測”(此時測量低頻函數信號發生器輸出信號的頻率)。

另外本單元還有一個復位按鈕，以對低頻頻率計進行復位操作。

注：將“內測/外測”開關置于“外測”時，而輸入接口沒接被測信號時，頻率計有時會顯示一定數據的頻率，這是由于頻率計的輸入阻抗大，靈敏度高，從而感應到一定數值的頻率。此現象并不影響內外測頻。

五、交/直流數字電壓表

交/直流數字電壓表有三個量程，分別為200mV、2V、20V。當自鎖開關不按下時，它作直流電壓表使用，這時可用于測量直流電壓；當自鎖開關按下時，作交流毫伏表使用，它具有頻帶寬（10Hz～400kHz）、精度高（±5?）和真有效值測量的特點，即使測量窄脈沖信號，也能測得其精確的有效值，其適用的波峰因數范圍可達到10。

六、通用單元電路

通用單元電路具體見實驗平臺所示“通用單元電路**”單元、“帶調零端的運放單元”“反相器單元”和“無源元件單元”。這些單元主要由運放、電容、電阻、電位器和一些自由布線區等組成。通過接線和短路帽的選擇，可以模擬各種受控對象的數學模型，主要用于比例、積分、微分、慣性等電路環節的構造。一般為反向端輸入，其中電阻多為常用阻值51k、100k、200k、510k；電容多在反饋端，容值為0.1uF、1uF、10uF，其中通用單元電路二、三、九反向輸入端有0.1uF電容，通用單元電路八反向輸入端有4.7uF電容，可作帶微分的環節。

以通用單元為例，現在搭建一個積分環節，比例常數為1s。我們可以選擇常用元件100k、10uF，T=1k×10uF=1s，其中通用單元電路二是滿足要求的，把對應100k和10uF的插針使用短路帽連接起來，鎖零按鈕按下去先對電容放電，然后用二號導線把正單位階躍信號輸入到積分單元的輸入端，積分電路的輸出端接入反向器單元，保證輸入、輸出方向的一致性。觀察輸出曲線，其具體電路如下圖所示。

七、非線性單元

由兩個含有非線性元件的電路組成，一個含有雙向穩壓管，另一個含有兩個單向二極管并且需要外加正負15伏直流電源，可研究非線性環節的靜態特性和非線性系統。其中10k、47k電位器由電位器組單元提供。例如47k電位器，既可由一號導線連接也可由二號導線連接電位器單元組中的可調電位器兩個端點。

CR0R0uiR-++-++uo以連接死區非線性環節為例，輸入端與正電源端、輸入端與負電源端分別為兩個10k可調電位器的固定端，分別用導線連接；正電源所連電位器的可調端與D1相連，另一個可調端與D2相連。然后使用低頻函數信號發生器輸出10Hz16v的正弦波，用導線連接到非線性環節的輸入端。實驗前斷開電位器與電路的連線，用萬用表測量R的阻值，然后再接入電路中。

八、零階保持器

零階保持器為實驗主面板上U3單元。它采用“采樣-保持器”組件LF398，具有將連續信號離散后的零階保持器輸出信號的功能，其采樣頻率由外接的方波信號頻率決定。使用時只要接入外部的方波信號及輸入信號即可。

九、數據采集接口單元

數據采集卡采用THBXD，它可直接插在IBM-PC/AT 或與之兼容的計算機內，其采樣頻率為350K；有16路單端A/D模擬量輸入，轉換精度均為14位；4路D/A模擬量輸出，轉換精度均為12位；16路開關量輸入，16路開關量輸出。接口單元則放于實驗平臺內，用于實驗平臺與PC上位機的連接與通訊。

數據采集卡接口部分包含模擬量輸入輸出(AI/AO)與開關量輸入輸出(DI/DO)兩部分。其中列出AI有4路，AO有2路，DI/DO各8路。

使用虛擬示波器觀察一個模擬信號，可以用導線直接連接到接口中 AD端；若使用采集卡中的信號源，用DA輸出（即實驗中我們通常將信號輸入到AD1端，軟件內部信號DA1輸出）。

十、實物實驗單元

包括溫度控制單元、直流電機單元和步進電機單元，主要用于計算機控制技術實驗中，使用方法詳見實驗指導書。

第四篇：自控生活方面實例小結

我們現實生活中的許許多多的事情都可以運用《自動控制原理》中的一些理論和原理來進行有效的控制和調節，進而使我們的生活更加科學合理。

就拿我們大學生的生活費用來說吧，我們就可以運用自動控制原理中的反饋調節理論對我們的生活費用進行合理有效的規劃和利用，從而達到感性的利用和管理我們的生活費用。我們也看到了，我們身邊的很多同學對生活費的使用是毫無計劃可言的，即他們都喜歡即興花費（今朝有酒今朝醉）。因此，往往使很多同學到學期末的時候開始出現“財政赤字”現象，導致四處借錢來維系生活。其實，與其這樣還不如在每學期開始，或者每個月開始就對我們的生活費用列一項詳盡的計劃，日后可以照著計劃開控制自己的生活費，杜絕寅吃卯糧的現象。這里就要用到自動控制原理，我們可以把錢包當作控制對象，每個月計劃花費的生活費作為控制系統的輸入，每天的實際花費為輸出。我們對每月的花費做一個詳細的安排。如用餐費、生活平花費、娛樂花費等都做一個具體的切實的計劃。這就相當于我們控制系統里的控制器，即系統的核心，而控制器性能的好壞直接影響了我們控制的鮮果。對應于我們這個生活費花費系統中則應該表現在計劃的具體內容、細節以及具體實現方面。計劃定制的越詳細具體切實，并且貫徹落實我們的計劃，則控制就回去得越好的效果。在這過程中，我們自己本身就相當于系統中的執行器，我們根據計劃的具體要求，具體實施我們的花費，決定是讓錢包常開還是常閉，或者是快開等等的問題。這樣我們就可以利用控制系統的響應原理對生活費進行了一定的控制，而不是像有些同學那樣毫無計劃的揮霍。當然了，這只是相當于一個開環系統，因為過程中并沒有對實際花費盡享有效的檢測，控制效果無法達到理想狀況，而且，有時候生活中還會出發一些意外情況，這也是避免不了的額外花費，我們姑且就叫做是擾動因素吧。我們都知道，這些擾動因素還是會影響系統的性能以及控制效果。但是，如果我們在我們上述的開環系統的基礎上增加一個測量邊送環節，使系統變成閉環系統，那樣我們的控制效果和精度將會更加顯著。而這個測量變送環節我們可以通過實際的方式（如每一天的花費進行記賬，一周進行一次合計等）實現。這么我們可以調整和更改我們的計劃使控制更加合理。

除此之外，運用控制原理中的一些內容方法和理論來指導我們更加美好科學的生活的例子還有很多很多。總之，我要我們學以致用，把我們所學的知識和理論云涌到我們的生活中，我相信我們的生活會更加美好！

第五篇：浙江大學845自控原理13年大綱

一、總的要求

全面掌握自動控制的基本概念與原理，深入理解與掌握自動控制系統分析、綜合設計的基本方法，并能用這些基本的原理與方法去分析問題、解決問題。

二、基本要求

(1)自動控制的一般概念：自動控制的基本原理與自動控制系統組成、分類，能將系統物理的結構圖抽象表示成系統方塊圖，分析其中各種物理量、信息流間的關系。

(2)動態系統的數學模型：能建立給定典型系統的數學模型，包括微分方程模型、傳遞函數模型、狀態空間模型等；能熟練地通過方塊圖簡化與信號流圖等獲得系統總的傳遞函數；能根據需要進行各種數學模型之間的相互轉換。

(3)線性時不變連續系統的時域分析：系統微分方程模型的求解，LAPLACE變換在時域分析中的應用，一階、二階及高階系統的時域分析；狀態空間模型的求解與分析；系統時間響應的性能指標及計算；系統的穩定性分析、穩態誤差計算。

(4)根軌跡: 根軌跡法的基本概念；根軌跡繪制的基本法則及推廣法則；利用根軌跡進行系統性能的分析。

(5)頻率分析：系統的頻率特性基本概念；開環系統的典型環節分解與開環頻率特性曲線及其分析；頻率域穩定判據以及穩定裕度分析。

(6)線性系統的超前及滯后校正：一般性了解線性系統的超前及滯后校正方法，理解并能簡單的應用。

(7)線性時不變離散系統的分析與校正：離散系統的基本概念與Z變換；離散系統的數學模型；穩定性與穩態誤差分析；離散系統的動態性能分析。

(8)線性系統的狀態空間分析與綜合：線性系統的能控性與能觀測性；線性定常系統的線性變換與標準型；線性定常系統的狀態反饋控制器與狀態觀測器。

(9)非線性控制系統：了解非線性控制系統與描述函數方法、掌握李亞普諾夫穩定性分析方法。

三、進階要求

能將自動控制原理的概念、理論與方法靈活應用于分析問題、解決問題。