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电子科技大学 839 控制原理 2015 年真题思维导图

985 院校共 9 题

难度:中等 全卷九题;覆盖双输入结构图、二阶系统指标、电机随动系统反馈校正、零度根轨迹、参数稳定域与PD控制器、状态反馈与全维观测器、离散系统、描述函数自振、状态转移矩阵,多题含原卷插图

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1双输入结构图求输出#

思路
  • 两个输入同时作用,分别令另一输入为零,用梅森公式求各通道输出传函后再叠加
本卷考法
  • 求两个输入共同作用下系统的输出表达式
本卷实例
  • 关键一步:对两个输入分别置零,画出各自信号流图再列前向通路
  • 中间结果:两通道共用同一特征式,输出为各通道贡献之和
  • 卡点:结构图为原卷插图,交叉支路走向需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 线性系统可用叠加原理,每次只保留一个输入
  • 求扰动的传递函数时令参考输入为零
  • 扰动误差与输入误差分别计算后再叠加
步骤
  • 令 R(s)=0,求扰动到输出的传递函数
  • 令 N(s)=0,求输入到输出的传递函数
  • 按题目要求叠加或单独分析
通用考法
  • 本卷考过求两个输入共同作用下系统的输出表达式
  • 求扰动引起的输出或误差
  • 分析满足扰动不变性的补偿条件
常见易错
  • 两个输入同时存在时直接叠加却未验证系统的线性性
  • 求扰动传函时没有把参考输入置零
公式
本卷考法
  • 用梅森增益公式列回路与不接触回路
本卷实例
  • 关键一步:先数独立回路并找出互不接触的回路对,再写特征式
  • 中间结果:特征式含回路增益与两两不接触回路的乘积项
  • 卡点:漏掉互不接触回路是本题主要失分点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 信号流图适合处理多回路、比较点复杂系统
  • 特征式 Δ=1-ΣL+ΣLL-ΣLLL+…
  • 每条前向通路的余子式要剔除与它接触的回路
  • 不接触回路才会计入高阶乘积项
步骤
  • 由结构图改画信号流图,标出各节点
  • 找出全部单独回路,求特征式 Δ
  • 找出全部前向通路 P_k
  • 对每条通路求余子式 Δ_k
  • 代入公式求总传输
通用考法
  • 本卷考过用梅森增益公式列回路与不接触回路
  • 由信号流图求 C(s)/R(s)
  • 结构图先用梅森公式化简再作性能分析
  • 判断某条回路是否与给定前向通路接触
常见易错
  • 不接触回路找漏或重复计数
  • 余子式中未剔除与通路接触的回路
  • 把前向通路的增益写成了回路增益
公式

2二阶系统斜坡误差与临界阻尼#

思路
  • 由结构图求闭环传函与误差传函,用终值定理求斜坡误差;无超调且调节时间最短对应临界阻尼
本卷考法
  • 第(1)问求单位斜坡输入下的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:先确认闭环稳定,再由终值定理写误差极限
  • 中间结果:误差极限化为与静态速度误差系数有关的形式
  • 卡点:未先判稳就直接套用终值定理
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态误差由系统型别与输入类型共同决定
  • 0 型对阶跃有差、Ⅰ型对斜坡有差、Ⅱ型对加速度有差
  • 低型别系统对高阶输入的误差为无穷大
步骤
  • 判断系统型别并联立稳定性检查
  • 写出输入信号的拉氏变换
  • 用终值定理求 e_ss,或直接查表
  • 必要时按叠加原理分别计算各分量
通用考法
  • 本卷考过第(1)问求单位斜坡输入下的稳态误差
  • 求给定输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 比较不同型别系统的跟踪能力
常见易错
  • 未判稳就使用终值定理
  • 输入为组合信号时漏掉某一分量
  • Ⅰ型系统求阶跃误差时误代入速度误差公式
公式
由性能指标要求反求参数 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 第(2)问由无超调和最短调节时间反求参数
本卷实例
  • 关键一步:无超调对应临界阻尼,把阻尼比取为一
  • 中间结果:将闭环特征多项式与标准二阶形式逐项比对系数
  • 卡点:把无超调当成阻尼比大于一,会错过最短调节时间
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超调量要求给出 ξ 的下界,调节时间要求给出 ξωn 的下界
  • 多个指标同时给出时需求参数可同时满足的公共区域
  • 指标之间往往相互制约,需权衡取舍
步骤
  • 把每个指标要求翻译成对 ξ 或 ωn 的不等式
  • 在参数平面上画出各不等式的可行域
  • 取交集并选取合适的参数值
  • 回代验证全部指标是否满足
通用考法
  • 本卷考过第(2)问由无超调和最短调节时间反求参数
  • 由超调量和调节时间要求设计开环增益与阻尼
  • 求满足指标要求的参数取值范围
  • 判断给定指标组合是否可实现
常见易错
  • 只满足单项指标就下结论,未做交叉验证
  • 把 ξ 的可行域方向取反
公式

3电机随动系统反馈校正#

思路
  • 先由方块图求校正前传函与指标,再合并反馈支路求校正后传函与斜坡误差
欠阻尼动态性能指标 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 第(1)问由开环传函求校正前的超调量与调节时间
本卷实例
  • 关键一步:把开环传函化为标准二阶形式,读出自然频率与阻尼比
  • 中间结果:由阻尼比与自然频率代入超调量和调节时间表达式
  • 卡点:反馈校正支路含原卷插图,元件接法需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超调量只由 ξ 决定,与 ωn 无关
  • 峰值时间、上升时间、调节时间都与 ωn 成反比
  • 调节时间与 ξωn 的乘积成反比,ξωn 是衰减因子
  • 振荡次数与 ξ 直接相关
步骤
  • 由标准形式读出 ξ 与 ωn
  • 用超调量公式先求 ξ
  • 依次代入峰值时间、调节时间、上升时间公式
  • 必要时计算振荡次数
通用考法
  • 本卷考过第(1)问由开环传函求校正前的超调量与调节时间
  • 给定 ξ 与 ωn 求全部动态性能指标
  • 由超调量要求确定 ξ 的取值范围
  • 分析 ωn 变化时各指标如何变化
常见易错
  • 把两种误差带的调节时间系数搞混
  • 峰值时间与上升时间混用
  • 超调量公式中漏乘 100%
公式
本卷考法
  • 第(2)问由高通滤波器反馈支路求校正后闭环传函
本卷实例
  • 关键一步:先列反馈支路传函,再按反馈校正把被包围环节等效化简
  • 中间结果:校正后闭环分母由原环节与反馈支路共同决定
  • 卡点:把反馈校正当成串联校正处理会写错结构
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 反馈校正可改变被包围环节的特性,抑制参数波动
  • 局部反馈能降低时间常数、提高响应速度
  • 复合控制通过前馈补偿实现给定或扰动不变性
  • 前馈不改变闭环稳定性,可与反馈叠加使用
步骤
  • 确定被包围的环节与反馈通道传递函数
  • 写出等效后的传递函数
  • 按不变性原理列写前馈补偿器条件
  • 求解补偿器并校验可实现性
通用考法
  • 本卷考过第(2)问由高通滤波器反馈支路求校正后闭环传函
  • 设计反馈校正装置改善被包围环节
  • 求前馈补偿器实现不变性
  • 分析复合控制对稳态误差的作用
常见易错
  • 前馈补偿器求出的表达式含高阶微分,不可实现却直接采用
  • 忽略反馈校正可能引起的高频噪声放大
公式
本卷考法
  • 第(2)问求校正后单位斜坡输入下的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:先列劳斯表确认校正后系统稳定
  • 中间结果:由误差传函在 s 趋于零时的极限得到稳态误差
  • 卡点:校正后含开环零点,误差系数要按新的开环传函取
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态误差由系统型别与输入类型共同决定
  • 0 型对阶跃有差、Ⅰ型对斜坡有差、Ⅱ型对加速度有差
  • 低型别系统对高阶输入的误差为无穷大
步骤
  • 判断系统型别并联立稳定性检查
  • 写出输入信号的拉氏变换
  • 用终值定理求 e_ss,或直接查表
  • 必要时按叠加原理分别计算各分量
通用考法
  • 本卷考过第(2)问求校正后单位斜坡输入下的稳态误差
  • 求给定输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 比较不同型别系统的跟踪能力
常见易错
  • 未判稳就使用终值定理
  • 输入为组合信号时漏掉某一分量
  • Ⅰ型系统求阶跃误差时误代入速度误差公式
公式

4零度根轨迹与稳定K范围#

思路
  • 开环含正反馈形式的零点,需按零度根轨迹绘制;再由与虚轴交点定出使系统稳定的K范围
本卷考法
  • 第(1)问绘制含右半平面开环零点的零度根轨迹
本卷实例
  • 关键一步:把开环传函整理成分子含参数的正反馈形式,改用零度相角条件
  • 中间结果:零度根轨迹的渐近线与实轴段判据与常规情形相反
  • 卡点:仍按一百八十度相角条件画会得出错误分支
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 可变参数不是开环增益时称为参数根轨迹
  • 方法是用等效开环传递函数把参数提到标准位置
  • 正反馈系统或零度根轨迹的相角条件是 0°+360°l
步骤
  • 把特征方程整理成 1+αG*(s)=0 的形式
  • 把 α 以外部分视为等效开环传递函数
  • 按常规根轨迹法则绘制
  • 注意相角条件是否变成 0°
通用考法
  • 本卷考过第(1)问绘制含右半平面开环零点的零度根轨迹
  • 以时间常数或其他参数为变量绘制根轨迹
  • 绘制正反馈系统的零度根轨迹
  • 比较零度与 180 度根轨迹的差别
常见易错
  • 整理时没有把参数完整地提到分子位置
  • 零度根轨迹仍沿用 180° 相角条件
公式
本卷考法
  • 第(2)问求根轨迹与虚轴交点并定出稳定K范围
本卷实例
  • 关键一步:把 s 取 jω 代入闭环特征方程并分离实部与虚部
  • 中间结果:由虚部方程解出穿越频率,再由实部方程解出临界增益
  • 卡点:只代一个频率会漏掉另一组交点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 根轨迹与虚轴的交点对应系统临界稳定
  • 可用劳斯判据令首列为零,或令 s=jω 代入特征方程求解
  • 交点处的 K 是使系统稳定的临界增益
步骤
  • 把 s=jω 代入闭环特征方程
  • 令实部与虚部分别为零,得到两个方程
  • 联立解出 ω 与 K
  • 结合实轴段信息确定根轨迹穿越方向
通用考法
  • 本卷考过第(2)问求根轨迹与虚轴交点并定出稳定K范围
  • 求根轨迹与虚轴的交点及临界增益
  • 确定系统稳定时 K 的取值范围
  • 判断根轨迹穿越虚轴的方向
常见易错
  • 只代一个 ω 就下结论,漏掉另一组交点
  • 得到 K 后没有回到原题核对参数定义
公式
本卷考法
  • 按绘制法则说明零极点分布与实轴上的根轨迹
本卷实例
  • 关键一步:先标出开环极点与零点,再判实轴段归属
  • 中间结果:根轨迹起于开环极点、终于开环零点
  • 卡点:渐近线参数要与零点个数一起算
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 起于开环极点、终于开环零点(无穷远零点),分支数等于极点数 n
  • 实轴上某段右侧的零极点总数为奇数时,该段属于根轨迹
  • 渐近线条数为 n-m,交点在实轴上,与实轴夹角等分 360°
  • 根轨迹关于实轴对称
步骤
  • 标出全部开环零极点并判断实轴上的根轨迹段
  • 计算渐近线交点与夹角
  • 求出分离点、出射角、与虚轴交点
  • 按对称性连接各段并标出对应 K 值
通用考法
  • 本卷考过按绘制法则说明零极点分布与实轴上的根轨迹
  • 按法则绘制根轨迹草图
  • 指出渐近线条数与夹角
  • 判断某段实轴是否属于根轨迹
常见易错
  • 实轴段判据中的零极点个数算错
  • 渐近线夹角公式中的 2k+1 写成 2k
公式

5参数稳定域与PD控制器作用#

思路
  • 由劳斯判据求参数稳定域,对组合输入分项求误差,再论PD参数影响
参数稳定域的确定 稳定性分析
本卷考法
  • 第(1)问用劳斯判据求参数保持稳定应满足的条件
本卷实例
  • 关键一步:由特征方程列劳斯表,令首列各项均大于零
  • 中间结果:把首列不等式取交集得到两个参数的联合约束
  • 卡点:只列一个不等式会漏掉另一参数的约束
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳定条件是一组关于参数的不等式
  • 区间端点通常对应临界稳定,即根落在虚轴上
  • 稳定域是不等式组的交集
步骤
  • 由劳斯表首列各元素大于零列出不等式组
  • 逐个解不等式并取交集
  • 检查端点是否为临界稳定
通用考法
  • 本卷考过第(1)问用劳斯判据求参数保持稳定应满足的条件
  • 求使系统稳定的参数上界或下界
  • 判断某参数取值是否满足稳定要求
  • 比较不同参数对稳定域大小的影响
常见易错
  • 只列出部分首列元素的不等式,漏掉某个约束
  • 取交集时把端点是否包含搞错
公式
本卷考法
  • 第(2)问求阶跃加斜坡加抛物线组合输入下的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:按输入各分量分别求误差后叠加
  • 中间结果:各分量误差分别由静态位置、速度、加速度误差系数决定
  • 卡点:组合输入容易漏掉某一分量
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 稳态误差由系统型别与输入类型共同决定
  • 0 型对阶跃有差、Ⅰ型对斜坡有差、Ⅱ型对加速度有差
  • 低型别系统对高阶输入的误差为无穷大
步骤
  • 判断系统型别并联立稳定性检查
  • 写出输入信号的拉氏变换
  • 用终值定理求 e_ss,或直接查表
  • 必要时按叠加原理分别计算各分量
通用考法
  • 本卷考过第(2)问求阶跃加斜坡加抛物线组合输入下的稳态误差
  • 求给定输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 比较不同型别系统的跟踪能力
常见易错
  • 未判稳就使用终值定理
  • 输入为组合信号时漏掉某一分量
  • Ⅰ型系统求阶跃误差时误代入速度误差公式
公式
本卷考法
  • 第(3)问分析PD参数对稳定性与加速度跟随误差的影响
本卷实例
  • 关键一步:把PD写成一加微分项的形式,看它对特征方程常数项与增益的作用
  • 中间结果:微分项改变闭环特征方程但对低频误差系数影响很小
  • 卡点:把微分作用当成能减小全部稳态误差
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 比例项提高快速性但存在稳态误差
  • 积分项消除稳态误差但降低稳定性、增大超调
  • 微分项提供超前相位改善动态性能但对噪声敏感
  • PD 相当于超前校正,PI 相当于滞后校正
步骤
  • 按误差类型选择需要引入的环节
  • 先调比例再调积分最后调微分
  • 用稳定裕度或性能指标校验并微调
通用考法
  • 本卷考过第(3)问分析PD参数对稳定性与加速度跟随误差的影响
  • 设计 PID 控制器满足给定指标
  • 分析各参数变化对系统性能的影响
  • 说明微分项对噪声的影响
常见易错
  • 把 PI 的相位影响说成超前
  • 积分增益过大导致系统振荡甚至不稳定
公式

6状态反馈与全维观测器设计#

思路
  • 先判能观性并按期望极点求观测器增益阵;再判能控性并按极点配置求状态反馈增益阵
状态观测器设计 状态空间分析
本卷考法
  • 由期望观测器极点求全维观测器增益矩阵
本卷实例
  • 关键一步:先写能观性判别矩阵并确认满秩
  • 中间结果:把观测器特征多项式按期望极点展开,再与原特征式比对系数
  • 卡点:容易把观测器增益阵写成状态反馈增益阵的形式
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 状态观测器用输出与输入重构状态,前提是系统能观
  • 极点配置法与龙伯格观测器是两种常用形式
  • 观测器误差动态由 A-LC 的特征值决定
  • 观测器极点通常取得比系统极点快若干倍
步骤
  • 验证系统能观性
  • 写出观测器方程并求误差动态矩阵
  • 按期望特征多项式比较系数求出 L
  • 校验观测器收敛速度是否合适
通用考法
  • 本卷考过由期望观测器极点求全维观测器增益矩阵
  • 设计全维状态观测器
  • 由期望观测器极点求反馈增益阵 L
  • 分析观测器与状态反馈组合后的系统极点
常见易错
  • 把观测器增益阵写成了状态反馈增益阵的形式
  • 忽略观测器极点过快会放大噪声
公式
状态反馈与极点配置 状态空间分析
本卷考法
  • 由期望闭环极点求状态反馈增益矩阵
本卷实例
  • 关键一步:先验证能控性,再把闭环特征方程与期望多项式比对系数
  • 中间结果:反馈后特征多项式由原系统与增益阵共同决定
  • 卡点:未验证能控性就直接配置极点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 状态反馈 u=-Kx+v 可任意配置闭环极点,前提是系统完全能控
  • 状态反馈不改变系统的零点
  • 极点配置通过比较期望与实际的闭环特征多项式求解 K
  • 状态反馈可能改变能观性
步骤
  • 先验证系统能控
  • 写出希望配置的极点并求期望特征多项式
  • 求闭环系统特征多项式 det(sI-A+BK)
  • 比较系数解出反馈增益阵 K
通用考法
  • 本卷考过由期望闭环极点求状态反馈增益矩阵
  • 设计状态反馈使闭环极点位于指定位置
  • 判断给定极点是否可通过状态反馈配置
  • 分析状态反馈对系统性能的影响
常见易错
  • 未验证能控性就直接做极点配置
  • 特征多项式比较系数时符号写反
公式

7离散系统脉冲传函与稳定K范围#

思路
  • 由图写开环脉冲传函,再求闭环特征方程并在给定采样周期下判稳,最后反求使系统稳定的K范围
脉冲传递函数 离散控制系统
本卷考法
  • 第(1)问由连续部分与采样开关求开环脉冲传递函数
本卷实例
  • 关键一步:对连续环节先作部分分式展开,再查 z 变换表逐项变换
  • 中间结果:开环脉冲传函为含 z 与采样周期指数的有理式
  • 卡点:被采样开关隔开的两个环节不能直接相乘
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 脉冲传递函数是零初始条件下输出与输入 z 变换之比
  • 连续环节串联时若中间没有采样开关,不能直接相乘
  • 闭环脉冲传递函数的写法取决于采样开关的位置
  • G(z)=Z[G(s)] 中的保持器要一并计入
步骤
  • 确定采样开关位置并画出离散化结构图
  • 对包含保持器的连续部分整体做 z 变换
  • 按串并联或反馈等效写出脉冲传递函数
通用考法
  • 本卷考过第(1)问由连续部分与采样开关求开环脉冲传递函数
  • 求开环或闭环脉冲传递函数
  • 比较不同采样开关位置对结果的影响
  • 由连续传递函数求脉冲传递函数
常见易错
  • 把两个无采样开关隔开的连续环节直接相乘
  • 忘记把零阶保持器计入 G(z)
公式
离散系统稳定性分析 离散控制系统
本卷考法
  • 第(2)(3)问判断稳定性并求使系统稳定的K范围
本卷实例
  • 关键一步:把闭环特征方程经 w 变换化为代数方程后套劳斯判据
  • 中间结果:稳定条件化为闭环特征根模小于一对应的一组不等式
  • 卡点:把离散稳定条件写成特征根实部小于零
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环脉冲传函的极点全部位于 z 平面单位圆内则稳定
  • 可直接求解特征根,也可用朱里判据或 w 变换后套劳斯判据
  • w 变换把单位圆内映射到左半平面
  • 采样周期增大会使稳定性变差
步骤
  • 写出闭环脉冲传递函数的特征方程
  • 选择方法:求根、朱里判据或 w 变换后用劳斯判据
  • 对含参数的系统求使稳定成立的参数范围
  • 必要时分析采样周期对稳定域的影响
通用考法
  • 本卷考过第(2)(3)问判断稳定性并求使系统稳定的K范围
  • 判断离散系统是否稳定
  • 求使系统稳定的采样周期或增益范围
  • 用 w 变换后套用劳斯判据
常见易错
  • 把稳定条件写成实部小于零而不是模小于 1
  • w 变换公式记错导致映射关系颠倒
公式

8描述函数法判自振与超前校正#

思路
  • 先由负倒描述函数与线性部分幅相曲线是否相交判自振并求频率振幅;再串入超前校正后重判稳定性
本卷考法
  • 第(1)问判断是否自持振荡并求频率与振幅
本卷实例
  • 关键一步:把负倒描述函数曲线与线性部分奈奎斯特曲线画在同一复平面上找交点
  • 中间结果:交点对应的频率与振幅分别由两条曲线读出
  • 卡点:按从不稳定区进入稳定区判断才是稳定自振点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 自振条件为 G(jω)N(A)=-1,即线性部分特性与负倒描述函数曲线相交
  • 交点给出自振频率 ω 与自振幅值 A
  • 负倒描述函数曲线上幅值增大的方向决定自振是否稳定
  • 交点处两条曲线的走向关系决定极限环稳定性
步骤
  • 求线性部分的频率特性 G(jω)
  • 求非线性环节的负倒描述函数 -1/N(A) 并确定 A 的增大方向
  • 在同一复平面上画两条曲线并求交点
  • 由交点处的走向判断自振是否存在且稳定,读出 ω 与 A
通用考法
  • 本卷考过第(1)问判断是否自持振荡并求频率与振幅
  • 判断系统是否产生自持振荡
  • 求自振频率与自振幅值
  • 分析参数变化对自振的影响
常见易错
  • 画的是 N(A) 而不是负倒描述函数 -1/N(A)
  • 未标注 A 的增大方向就判断稳定性
  • 把交点频率当成截止频率
公式
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 由给定描述函数表达式分析非线性环节特性
本卷实例
  • 关键一步:把描述函数写为振幅的函数并画出负倒特性
  • 中间结果:负倒描述函数曲线随振幅变化的走向决定稳定性判读
  • 卡点:画成描述函数本身而不是负倒描述函数
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 描述函数是非线性环节在正弦输入下的等效复放大倍数
  • 描述函数是输入幅值的函数,与频率无关
  • 只适用于非线性环节输入近似为正弦、线性部分具有低通滤波特性的系统
  • 描述函数法用来判断自振的存在与参数
步骤
  • 写出非线性环节在正弦输入下的输出表达式
  • 取输出的一次谐波分量求基波幅值与相位
  • 按定义求描述函数 N(A)
  • 与线性部分特性联立判断自振
通用考法
  • 本卷考过由给定描述函数表达式分析非线性环节特性
  • 求饱和、死区、继电特性等典型非线性的描述函数
  • 说明描述函数法的适用条件
  • 指出描述函数与频率特性的区别
常见易错
  • 把描述函数当成频率的函数
  • 忽略一次谐波近似带来的误差条件
公式
超前校正 系统校正
本卷考法
  • 第(2)问串入超前校正装置后分析系统稳定性
本卷实例
  • 关键一步:先写超前校正的频率特性,再与线性部分合并看幅相曲线变化
  • 中间结果:超前校正在中频段抬高相角,可能使原自振点消失
  • 卡点:校正后线性部分以图给出,需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 超前校正利用相位超前特性提高相角裕度
  • 会使截止频率提高,响应加快
  • 最大超前角出现在两个转折频率的几何中点
  • 最大超前角不超过 60°,否则噪声放大明显
步骤
  • 由未校正系统的相角裕度差额确定所需最大超前角
  • 由最大超前角公式求 α
  • 由 α 与目标截止频率求两个转折频率
  • 写出校正装置传递函数并校验
通用考法
  • 本卷考过第(2)问串入超前校正装置后分析系统稳定性
  • 设计串联超前校正装置
  • 计算校正后的相角裕度与截止频率
  • 分析超前校正的局限性
常见易错
  • 计算补偿角时忽略截止频率变化带来的附加相角损失
  • α 的取值与超前角公式方向取反
公式

9状态转移矩阵与零输入响应15 分#

思路
  • 用预解矩阵取拉普拉斯反变换求矩阵指数,再代入初始条件求零输入响应
状态转移矩阵 状态空间分析
本卷考法
  • 求矩阵指数函数并在给定初值下求零输入响应
本卷实例
  • 关键一步:用预解矩阵取拉普拉斯反变换求状态转移矩阵
  • 中间结果:状态转移矩阵各元素为含时间的指数函数组合
  • 卡点:本题初值在逐年中被OCR吞掉,据宝典段补出后按给定初值代入
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 状态转移矩阵 e^{At} 描述零输入下状态随时间的演化
  • 可从 (sI-A)^{-1} 求拉氏反变换得到
  • 满足 e^{A\cdot0}=I 且可逆
  • 含输入时用卷积积分写出全响应
步骤
  • 计算 (sI-A)^{-1}
  • 求拉氏反变换得到 e^{At}
  • 代入全响应公式求状态与输出
  • 用初值条件校验结果
通用考法
  • 本卷考过求矩阵指数函数并在给定初值下求零输入响应
  • 求状态转移矩阵
  • 求给定初始条件下的状态与输出响应
  • 用性质验证转移矩阵是否正确
常见易错
  • 矩阵求逆时忘记检查行列式是否为零
  • 卷积积分中变量代换写错
公式