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杭州电子科技大学 861 自动控制理论(含现控) 2024 年真题思维导图

强势双非共 12 题

难度:中等 12 个板块:单项选择 10 小题、填空 10 小题、计算题 10 题。计算题依次考信号流图求传函、主导极点法降阶求阶跃响应、根轨迹绘制与分离点、由伯德图反求传函与相角裕度、奈氏图判稳、离散系统稳定性与稳态误差、非线性自持振荡、由状态转移矩阵求系统矩阵与脉冲响应、能控性与输出能控性、状态反馈极点配置;经典控制与状态空间并重,含离散与非线性。

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1~10一、单项选择题十小题#

思路
  • 十道小题覆盖系统线性定常与时变判别、拉氏变换初值定理、通道断开时输出为零、增加开环极点对根轨迹与稳定性的影响、含延迟环节的开环幅相曲线判稳、前馈复合校正前馈装置、描述函数法适用条件、状态向量非奇异线性变换、李雅普诺夫渐近稳定条件、状态反馈对能控性与能观性的影响;按基本概念逐项判断。
本卷考法
  • 判断系统线性定常性与通道断开时输出(第1、3小题,借位)
本卷实例
  • 关键一步:看输入输出关系里是否含随时间切换的系数
  • 关键一步:线性系统在输入为零时输出必为零
  • 中间结果:输出是输入的时变倍数即为线性时变
  • 中间结果:通道断开时输出恒为零
  • 卡点:线性与定常是两种独立性质,须分别判断
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环系统按给定、比较、放大、执行、对象、检测六个环节串联成环
  • 按有无反馈分为开环、闭环与复合控制;按给定信号分为恒值、随动与程序控制
  • 检测变送元件把被控量转换成可比较的信号,是反馈通道的入口
  • 控制系统的基本要求是稳、准、快三条
步骤
  • 从工艺或物理描述里找出被控量与操纵量
  • 逐个指认给定、比较、控制、执行、对象与检测六个环节对应的实物
  • 按信号流向把环节串成闭环方框图
  • 说明系统靠什么维持被控量等于给定量
通用考法
  • 本卷考过判断系统线性定常性与通道断开时输出(第1、3小题,借位)
  • 指出系统的被控对象、被控量与操纵量
  • 说明检测变送元件在闭环系统中的作用
  • 画出给定系统的闭环方框图并说明工作过程
常见易错
  • 把被控量与操纵量搞反
  • 只画方框图而不指认环节,或反之,漏答一半
本卷考法
  • 用拉氏变换初值定理求时间信号在零时刻的值(第2小题,借位 tf_01)
本卷实例
  • 关键一步:按初值定理对 s 乘 F(s) 后取 s 趋于无穷
  • 中间结果:比较各选项里对 F(s) 取极限的自变量
  • 卡点:初值定理取 s 趋于无穷,别与终值定理混淆
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 定义:零初始条件下,输出与输入的拉氏变换之比 G(s)=C(s)/R(s)
  • 只由系统结构与参数决定,与输入形式无关
  • 分母为特征多项式,其根是极点;分子的根是零点
  • 工程可实现系统必为真分式(分子阶数 ≤ 分母阶数)
步骤
  • 对微分方程两边取拉氏变换,初始条件全部置零
  • 把输出项移到左边、输入项移到右边
  • 整理成 C(s)/R(s) 的降幂形式
通用考法
  • 本卷考过用拉氏变换初值定理求时间信号在零时刻的值(第2小题,借位 tf_01)
  • 由微分方程直接写出传递函数
  • 指出系统的阶数、极点个数与零点个数
  • 判断给定分式能否作为实际系统的传递函数
常见易错
  • 忽略“零初始条件”这一前提,把初始值带进变换结果
  • 分子分母系数按升幂抄写导致顺序颠倒
公式
本卷考法
  • 判断增加开环极点后根轨迹移动方向及稳定性变化(第4小题)
本卷实例
  • 关键一步:比较增加极点前后根轨迹渐近线与实轴走向
  • 中间结果:增加开环极点使根轨迹右移、稳定性变差
  • 卡点:增加开环零点或引入超前校正才改善稳定性
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 增加开环零点使根轨迹左移,改善稳定性
  • 增加开环极点使根轨迹右移,恶化稳定性
  • 附加零点会改变分离点位置与渐近线走向
  • 增加极点还可能是系统结构不稳定
步骤
  • 对比增加前后零极点分布
  • 重新判断实轴段与渐近线
  • 分析根轨迹整体移动方向
  • 据此说明对稳定性和动态性能的影响
通用考法
  • 本卷考过判断增加开环极点后根轨迹移动方向及稳定性变化(第4小题)
  • 说明附加零点对根轨迹形状的影响
  • 判断增加极点后系统是否仍稳定
  • 分析为何某系统需要引入零点
常见易错
  • 只讨论渐近线是否左移右移,忽略分离点变化
  • 把附加零点的影响与附加极点的影响搞反
本卷考法
  • 由含纯延迟环节的幅相曲线判断稳定性与参数关系(第5小题)
本卷实例
  • 关键一步:把延迟环节写成 e 的负 τs 次幂再求幅相特性
  • 中间结果:幅相曲线是半径随 ω 衰减的螺旋线
  • 卡点:延迟环节只改相位不改幅值,判稳要数包围
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 延迟环节 e^{-τs} 的幅值为 1、相位为 -τω,只恶化相位
  • 延迟会显著缩小稳定域,τ 越大越难稳定
  • 频域判据需用相位裕度扣除延迟引起的附加滞后
步骤
  • 写出含延迟的开环传递函数
  • 分别求幅值与相位表达式
  • 在相频特性中扣除 τω 的滞后量
  • 按稳定裕度或奈氏判据求临界 τ 或临界 K
通用考法
  • 本卷考过由含纯延迟环节的幅相曲线判断稳定性与参数关系(第5小题)
  • 求使系统稳定的最大延迟时间
  • 求含延迟系统的临界开环增益
  • 分析延迟对稳定裕度的影响
常见易错
  • 把延迟环节当成惯性环节处理
  • 相位计算时忘记角度与弧度换算
公式
本卷考法
  • 求使输出完全复现输入的前馈补偿器(第6小题)
本卷实例
  • 关键一步:令闭环传函恒等于一,反解前馈装置传函
  • 中间结果:完全复现时前馈装置为反馈通道传函的倒数
  • 卡点:注意前馈信号接入点的正负号
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
  • 本卷考过求使输出完全复现输入的前馈补偿器(第6小题)
  • 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
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 判断用描述函数法分析非线性系统需满足的条件(第7小题)
本卷实例
  • 关键一步:对照描述函数法三条适用条件逐项排除
  • 中间结果:线性部分须具低通滤波特性且非线性可分离
  • 卡点:非线性输出含直流分量时不满足一次谐波近似
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
  • 本卷考过判断用描述函数法分析非线性系统需满足的条件(第7小题)
  • 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
状态空间表达式的建立 状态空间分析
本卷考法
  • 写出非奇异状态变换前后状态向量的关系(第8小题,借位 sp_01)
本卷实例
  • 关键一步:由状态变换定义写出新旧状态向量的关系
  • 中间结果:非奇异变换下新状态向量等于 P 的逆乘旧向量
  • 卡点:变换矩阵取逆还是原矩阵是最易混处
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 状态方程为一阶微分方程组,输出方程是状态与输入的代数关系
  • 状态变量的个数等于系统阶数,选取不唯一
  • 状态空间描述可同时刻画内部状态与外部输出
  • 可处理多输入多输出系统
步骤
  • 确定系统阶数并选取状态变量
  • 列写各状态变量的一阶微分方程
  • 写成矩阵形式 x'=Ax+Bu 与 y=Cx+Du
通用考法
  • 本卷考过写出非奇异状态变换前后状态向量的关系(第8小题,借位 sp_01)
  • 由物理系统列写状态空间表达式
  • 判断状态变量选取是否合理
  • 写出系统的 A、B、C、D 矩阵
常见易错
  • 状态变量个数与系统阶数不匹配
  • 输出方程中漏掉直接传递项 D
公式
李雅普诺夫稳定性分析 状态空间分析
本卷考法
  • 由李雅普诺夫第二法判断渐近稳定所需条件(第9小题)
本卷实例
  • 关键一步:按李雅普诺夫第二法判断 V 与 V 导数的正负定
  • 中间结果:V 正定且 V 导数负定时原点渐近稳定
  • 卡点:V 导数半负定一般只能判稳定,不能判渐近稳定
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 第一法通过线性化系统的特征值判断原系统的局部稳定性
  • 第二法用李雅普诺夫函数直接判断稳定性,无需解方程
  • 李雅普诺夫函数正定且其导数为负定则渐近稳定
  • 线性定常系统中李雅普诺夫方程有正定解等价于系统稳定
步骤
  • 选取或构造李雅普诺夫函数
  • 沿系统轨迹求其对时间的导数
  • 判断函数与导数的正负定性
  • 据此得出稳定性结论
通用考法
  • 本卷考过由李雅普诺夫第二法判断渐近稳定所需条件(第9小题)
  • 用李雅普诺夫方程判断系统稳定性
  • 构造李雅普诺夫函数证明渐近稳定
  • 分析非线性系统的稳定性范围
常见易错
  • 李雅普诺夫方程中 P、Q 的角色混用
  • 只判断 V 正定就下结论而未检查导数
公式
状态反馈与极点配置 状态空间分析
本卷考法
  • 判断状态反馈对系统能控性与能观性的影响(第10小题)
本卷实例
  • 关键一步:由状态反馈前后能控性与能观性的不变量判断
  • 中间结果:状态反馈不改变能控性,但未必保持能观性
  • 卡点:别把能控性与能观性的变化结论搞反
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
  • 本卷考过判断状态反馈对系统能控性与能观性的影响(第10小题)
  • 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

1~10二、填空题十小题#

思路
  • 十道小题覆盖运放电容负反馈电路微分方程、一阶系统调节时间、根轨迹与虚轴交点、相频特性定义、PID 时域表达式、离散系统稳态误差、保持器作用、理想继电器描述函数、矩阵函数、能观性矩阵,按定义与公式填写。
电路网络与有源网络建模 建模与机电系统
本卷考法
  • 由运放电容负反馈电路列写输入输出微分方程(第1小题)
本卷实例
  • 关键一步:用虚短虚断写运放输入输出关系再列电容电流
  • 中间结果:由复阻抗写出输出对输入的传函再还原时域
  • 卡点:反相输入端的负号漏掉会差一个符号
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 无源网络用复阻抗分压或节点法
  • 含运放的网络使用虚短与虚断两个条件
  • 有源滤波器与 RC 网络是常见载体
步骤
  • 画出复阻抗等效电路
  • 用分压公式或节点电流方程列写关系
  • 整理为输出与输入的比值
通用考法
  • 本卷考过由运放电容负反馈电路列写输入输出微分方程(第1小题)
  • RC 网络或有源滤波器求传递函数
  • 求运算电路的输出表达式
常见易错
  • 含运放时忽略虚短虚断导致方程数不足
  • 把反相输入的负号漏掉
公式
一阶系统的单位阶跃响应 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 求一阶系统单位阶跃响应进入 2% 误差带的调节时间(第2小题)
本卷实例
  • 关键一步:把一阶传函与标准形式对照读出时间常数
  • 中间结果:2% 误差带的调节时间等于四倍时间常数
  • 卡点:63.2% 对应时间常数,勿与调节时间混记
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 一阶系统只有一个时间常数 T,响应单调无振荡
  • 经过一个 T 达到稳态值的 63.2%,3T 达到 95%,4T 达到 98%
  • 调节时间按误差带取 3T(5%)或 4T(2%)
步骤
  • 把传递函数化为标准形式 1/(Ts+1)
  • 读出时间常数 T
  • 按误差带要求给出调节时间
通用考法
  • 本卷考过求一阶系统单位阶跃响应进入 2% 误差带的调节时间(第2小题)
  • 求一阶系统的调节时间与上升时间
  • 由响应曲线求时间常数
  • 比较不同时间常数下响应快慢
常见易错
  • 把 63.2% 对应的时刻记成 50% 对应的时刻
  • 增益 K 不为 1 时仍直接读稳态值
公式
本卷考法
  • 求开环传函对应根轨迹与虚轴的交点(第3小题)
本卷实例
  • 关键一步:令特征方程中 s 等于 jω 后实部虚部分别为零
  • 中间结果:联立实部与虚部方程解出交点坐标
  • 卡点:漏解另一组共轭交点会不完整
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
  • 本卷考过求开环传函对应根轨迹与虚轴的交点(第3小题)
  • 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
  • 由相频特性定义填写稳态输出与输入正弦信号的相位关系(第4小题)
本卷实例
  • 关键一步:稳态输出与输入正弦信号的相位差即相频特性
  • 中间结果:相频特性是频率特性的相角随频率变化
  • 卡点:相频特性描述相位差而非幅值比
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 频率特性是传递函数中令 s=jω 得到的复变函数
  • 幅频特性表示各频率正弦输入下的幅值放大倍数
  • 相频特性表示输出相对输入的相位差
  • 频率特性可用幅相曲线、Bode 图或尼柯尔斯图表示
步骤
  • 由传递函数令 s=jω 得到 G(jω)
  • 分别求出幅值 |G(jω)| 与相角 ∠G(jω)
  • 按需要绘制幅相曲线或对数频率特性
通用考法
  • 本卷考过由相频特性定义填写稳态输出与输入正弦信号的相位关系(第4小题)
  • 求给定传递函数的幅频与相频表达式
  • 计算某频率处的幅值与相角
  • 说明频率特性的物理含义
常见易错
  • 求幅值时忘记把分母复数取模后再相除
  • 相角累加时漏掉积分环节的 -90°
公式
本卷考法
  • 写出 PID 控制器的时域表达式(第5小题)
本卷实例
  • 关键一步:按比例、积分、微分三部分叠加写时域式
  • 中间结果:积分项系数等于比例系数除以积分时间
  • 卡点:微分项系数是比例系数乘微分时间
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
  • 本卷考过写出 PID 控制器的时域表达式(第5小题)
  • 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
离散系统的稳态误差 离散控制系统
本卷考法
  • 由闭环脉冲传函与单位阶跃响应序列求离散系统稳态误差(第6小题)
本卷实例
  • 关键一步:由闭环传函写误差传函再用终值定理
  • 中间结果:单位阶跃下的稳态误差由误差传函在 z 等于一处求得
  • 卡点:用终值定理前须先确认离散系统稳定
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 误差由输入类型与开环脉冲传函中 z=1 处极点的个数决定
  • 型别由 G(z)H(z) 中 z=1 处极点的重数确定
  • 用终值定理求稳态误差,前提是系统稳定
  • 采样周期也影响稳态误差大小
步骤
  • 求误差脉冲传递函数
  • 数出 z=1 处极点重数确定型别
  • 查表或用终值定理求稳态误差
  • 分析采样周期变化对误差的影响
通用考法
  • 本卷考过由闭环脉冲传函与单位阶跃响应序列求离散系统稳态误差(第6小题)
  • 求离散系统在典型输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 分析采样周期对稳态精度的影响
常见易错
  • 直接用 s 域静态误差系数公式处理离散系统
  • 未判稳就用终值定理
公式
本卷考法
  • 指出离散系统中把离散信号转换为连续信号的环节(第7小题)
本卷实例
  • 关键一步:回忆离散系统中连接连续对象的环节名称
  • 中间结果:零阶保持器把离散序列恢复为连续信号
  • 卡点:保持器会引入半个采样周期的相位滞后
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 采样把连续信号变成脉冲序列,采样周期 T 是关键参数
  • 采样定理要求采样频率不低于信号最高频率的两倍
  • 采样频率不足会产生频率混叠
  • 零阶保持器把离散信号恢复为连续信号,并引入半个采样周期的延迟
步骤
  • 确定信号最高频率或系统带宽
  • 按采样定理确定采样频率与采样周期上限
  • 必要时加入前置滤波器抑制混叠
通用考法
  • 本卷考过指出离散系统中把离散信号转换为连续信号的环节(第7小题)
  • 由信号最高频率确定采样周期
  • 判断给定采样频率是否满足采样定理
  • 说明零阶保持器的频率特性
常见易错
  • 把采样定理写成采样周期不大于信号周期即可
  • 忽略零阶保持器带来的相位滞后
公式
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 写出理想继电器特性的描述函数(第8小题)
本卷实例
  • 关键一步:按理想继电器描述函数公式代入
  • 中间结果:描述函数等于四倍幅值除以圆周率与振幅之积
  • 卡点:描述函数随振幅变化,不是常数
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
  • 本卷考过写出理想继电器特性的描述函数(第8小题)
  • 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
状态转移矩阵 状态空间分析
本卷考法
  • 由特征多项式用凯莱-哈密顿定理求矩阵函数(第9小题,借位 sp_03)
本卷实例
  • 关键一步:用凯莱-哈密顿定理把矩阵函数降阶为多项式
  • 中间结果:特征多项式零化时矩阵函数可写成低次多项式
  • 卡点:矩阵函数不能直接对每个元素取函数值
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
  • 本卷考过由特征多项式用凯莱-哈密顿定理求矩阵函数(第9小题,借位 sp_03)
  • 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
能控性与能观性 状态空间分析
本卷考法
  • 写给定状态空间表达式的能观性矩阵(第10小题)
本卷实例
  • 关键一步:按 C 与 CA 逐行拼出能观性矩阵
  • 中间结果:能观性矩阵列满秩则系统完全能观
  • 卡点:能观性矩阵与能控性矩阵的行列排布不要写反
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 能控性指能否用输入在有限时间内把任意初始状态驱动到原点
  • 能观性指能否由输出在有限时间内确定初始状态
  • 用能控性矩阵与能观性矩阵的秩判断
  • 能控性与能观性经非奇异线性变换保持不变
步骤
  • 构造能控性矩阵并求秩
  • 构造能观性矩阵并求秩
  • 与系统阶数 n 比较得出结论
  • 不可控或不可观时进一步做结构分解
通用考法
  • 本卷考过写给定状态空间表达式的能观性矩阵(第10小题)
  • 判断系统的能控性与能观性
  • 求使系统能观的参数取值
  • 对不可控系统进行结构分解
常见易错
  • 只算到 A^{n-2}B 就下结论
  • 把能控性判据与能观性判据的矩阵构造搞混
公式

三1三、计算题第1题:信号流图求传递函数#

思路
  • 由系统结构图画出信号流图,用梅森增益公式求闭环传函,先找前向通路与全部回路,再判两两不接触回路。
本卷考法
  • 用梅森公式由结构图(信号流图)求闭环传函 C(s)/R(s)
本卷实例
  • 关键一步:先由结构图标出各回路增益与前向通路增益
  • 中间结果:特征式等于一减各回路增益加两两不接触回路增益积
  • 卡点:结构图以图给出,支路增益需回原卷核对图
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
  • 本卷考过用梅森公式由结构图(信号流图)求闭环传函 C(s)/R(s)
  • 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

三2三、计算题第2题:主导极点法降阶求阶跃响应#

思路
  • 由单位负反馈开环传函求闭环传函与特征方程,用一个闭环根定出因式,再用主导极点把高阶系统近似为二阶,最后写近似二阶系统的单位阶跃响应。
高阶系统的降阶与主导极点 时域响应与动态性能
本卷考法
  • 用主导极点概念把含远实极点的高阶系统近似为二阶系统
本卷实例
  • 关键一步:把闭环特征多项式按已知根分解出二阶因式
  • 中间结果:远极点实部绝对值远大于主导极点时可忽略
  • 卡点:降阶前要核对远极点与主导极点的倍数关系
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 离虚轴最近的极点起主导作用,其余极点对应快速衰减分量
  • 闭环零点会增大超调、缩短峰值时间
  • 极点实部相差 5 倍以上时可按主导极点降阶
步骤
  • 求出全部闭环极点并按距虚轴远近排序
  • 用主导极点对近似为二阶系统
  • 用零点修正式修正超调量与峰值时间
通用考法
  • 本卷考过用主导极点概念把含远实极点的高阶系统近似为二阶系统
  • 把高阶系统近似为二阶系统并估算性能指标
  • 判断附加闭环零点对超调量的影响
  • 说明某极点能否忽略的理由
常见易错
  • 忽略零点对超调量的放大作用
  • 只看极点距离而不管该极点的留数大小
公式
本卷考法
  • 由近似二阶系统的极点写出单位阶跃响应的模态与表达式
本卷实例
  • 关键一步:由近似二阶系统的极点写出阻尼比与自然频率
  • 中间结果:由标准二阶阶跃响应式代入参数得响应表达式
  • 卡点:零点会影响超调,近似时勿忽略零点作用
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 极点决定响应由哪些模态组成,零点决定各模态的权重
  • 左半平面极点对应衰减,右半平面对应发散,虚轴对应等幅振荡
  • 离虚轴最近的极点为主导极点,主导响应的形状
  • 共轭复极点产生振荡,实极点产生单调分量
步骤
  • 求特征方程得到全部闭环极点
  • 按实数/共轭复数分类,写出对应模态
  • 找出主导极点对,近似为低阶系统
  • 结合零点判断各模态权重大小
通用考法
  • 本卷考过由近似二阶系统的极点写出单位阶跃响应的模态与表达式
  • 由极点分布写出响应的大致形式
  • 判断系统是单调还是振荡、是否收敛
  • 用主导极点概念把高阶系统近似为二阶系统
常见易错
  • 只看极点分布就断定振荡,忽略零点引起的模态权重为零
公式

三3三、计算题第3题:根轨迹绘制与分离点#

思路
  • 由开环传函画根轨迹:定分支数与渐近线交点和夹角、判实轴段、求分离点,并核对与虚轴交点。
本卷考法
  • 按法则绘制根轨迹并求渐近线与实轴的交点及夹角
本卷实例
  • 关键一步:由开环极点个数定分支数与渐近线交点
  • 中间结果:渐近线与实轴交点等于零极点之和的负值除以极零点数差
  • 卡点:渐近线夹角公式中的二 k 加一不要写成二 k
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
  • 本卷考过按法则绘制根轨迹并求渐近线与实轴的交点及夹角
  • 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
分离点与会合点 根轨迹法
本卷考法
  • 求根轨迹的分离点坐标
本卷实例
  • 关键一步:由 dK/ds 等于零列分离点方程
  • 中间结果:分离点方程各分式对应各开环极点
  • 卡点:求出的根要检验是否落在根轨迹上
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 分离点是根轨迹离开实轴或相汇的点,对应特征方程的重根
  • 分离点必满足 dK/ds=0
  • 用试探法求解代数方程时要注意舍去不在根轨迹上的根
步骤
  • 由幅值条件解出 K 关于 s 的表达式
  • 令 dK/ds=0 得分离点方程
  • 解方程并用实轴段判据筛选
  • 代回求分离点处的 K 值
通用考法
  • 本卷考过求根轨迹的分离点坐标
  • 求根轨迹的分离点坐标
  • 确定分离点处的临界增益
  • 判断解的取舍
常见易错
  • 求出方程根后不筛选,保留了不在根轨迹上的解
  • 用 dK/ds=0 却未化成 K 的显式表达式
公式

三4三、计算题第4题:由伯德图反求传函与相角裕度#

思路
  • 由最小相位系统对数幅频曲线的低频段斜率定型别与增益、转折频率定环节,反求开环传函,再求截止频率、相角裕度并判稳。
本卷考法
  • 由对数幅频渐近线反求最小相位系统开环传递函数
本卷实例
  • 关键一步:由低频段斜率与定点高度定型别和增益
  • 中间结果:按转折频率依次加一阶微分与惯性环节
  • 卡点:定点高度换算增益时勿漏型别的积分阶次
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 低频段斜率给出积分环节个数即系统型别
  • 低频段高度或延长线与 0 dB 交点给出开环增益
  • 每个转折频率对应一个一阶或二阶环节
  • 斜率变化 -20 对应惯性环节,+20 对应一阶微分,-40 可能是振荡环节
步骤
  • 读低频段斜率确定型别 v
  • 由低频段高度或延长线确定增益 K
  • 逐个读出转折频率并判断对应环节类型
  • 结合相频曲线与谐振峰判定二阶环节参数
  • 写出并验证传递函数
通用考法
  • 本卷考过由对数幅频渐近线反求最小相位系统开环传递函数
  • 由给定 Bode 图写出传递函数
  • 由实验频率特性辨识系统模型
  • 检验候选传递函数与曲线是否吻合
常见易错
  • 把延长线交点误当作增益值而未折算型别
  • 斜率变化为 -40 时直接写成一阶环节
公式
稳定裕度 频域分析
本卷考法
  • 求系统相角裕度并据裕度判断稳定性
本卷实例
  • 关键一步:先求幅值穿越频率再代入相频表达式
  • 中间结果:相角裕度等于一百八十度加该频率处的相角
  • 卡点:幅值穿越频率与相位穿越频率不要用反
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 相角裕度 γ 在幅值穿越频率 ωc 处定义,γ=180°+∠G(jωc)
  • 幅值裕度 Kg 在相位穿越频率 ωg 处定义,单位可为分贝
  • γ>0 且 Kg>1 时闭环稳定(最小相位系统)
  • γ 主要影响超调,ωc 主要影响响应速度
步骤
  • 由幅频特性求 |G|=1 对应的穿越频率 ωc
  • 由相频特性求 ∠G=-180° 对应的频率 ωg
  • 分别代入公式求相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度符号判断稳定性
通用考法
  • 本卷考过求系统相角裕度并据裕度判断稳定性
  • 求系统的相角裕度与幅值裕度
  • 由裕度要求反求开环增益
  • 分析增益变化对裕度的影响
常见易错
  • 把 ωc 与 ωg 两个频率用反
  • 幅值裕度取倒数未取,导致结论反了
  • 非最小相位系统仍用同一判据
公式

三5三、计算题第5题:奈氏图绘制与判稳#

思路
  • 由开环传函写幅相表达式,画奈氏图并求与负实轴交点,再按奈氏判据由包围次数判断闭环稳定性。
本卷考法
  • 写开环幅频与相频表达式并绘奈氏图
本卷实例
  • 关键一步:令 s 等于 jω 写出幅频与相频表达式
  • 中间结果:奈氏曲线起点与终点由型别和阶数决定
  • 卡点:含积分环节时须补画无穷大半径圆弧
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 频率特性是传递函数中令 s=jω 得到的复变函数
  • 幅频特性表示各频率正弦输入下的幅值放大倍数
  • 相频特性表示输出相对输入的相位差
  • 频率特性可用幅相曲线、Bode 图或尼柯尔斯图表示
步骤
  • 由传递函数令 s=jω 得到 G(jω)
  • 分别求出幅值 |G(jω)| 与相角 ∠G(jω)
  • 按需要绘制幅相曲线或对数频率特性
通用考法
  • 本卷考过写开环幅频与相频表达式并绘奈氏图
  • 求给定传递函数的幅频与相频表达式
  • 计算某频率处的幅值与相角
  • 说明频率特性的物理含义
常见易错
  • 求幅值时忘记把分母复数取模后再相除
  • 相角累加时漏掉积分环节的 -90°
公式
奈奎斯特判据 稳定性分析
本卷考法
  • 由奈氏图包围情况判断闭环稳定性与右半平面极点数
本卷实例
  • 关键一步:求曲线与负实轴交点并按方向数包围次数
  • 中间结果:由 Z 等于 P 减二 N 判断右半平面闭环极点数
  • 卡点:包围次数正负号与被包围方向要对应
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环稳定 ⇔ Z=N+P,其中 Z 为右半平面闭环极点数
  • P 为开环右半平面极点数,须先数清楚
  • N 为开环幅相曲线绕 (-1,j0) 点的净包围圈数
  • 逆时针包围为正,顺时针为负
步骤
  • 先求开环极点,数出右半平面个数 P
  • 绘制开环幅相特性曲线(或利用 Bode 图判稳)
  • 数出曲线对 (-1,j0) 点的包围圈数 N
  • 由 Z=N+P 判断闭环稳定性
通用考法
  • 本卷考过由奈氏图包围情况判断闭环稳定性与右半平面极点数
  • 由开环幅相曲线判断闭环稳定性
  • 求使闭环稳定的开环增益范围
  • 判断补画虚轴绕行后曲线的包围情况
常见易错
  • 开环含有积分环节时未补画无穷大半径圆弧
  • 把包围圈数的正负号定义搞反
  • 没有先数开环右半平面极点数 P
公式

三6三、计算题第6题:离散系统稳定性与稳态误差#

思路
  • 由离散结构图(含零阶保持器)求开环脉冲传函与闭环特征方程,用模判据定稳定性,稳定再按给定输入求稳态误差。
脉冲传递函数 离散控制系统
本卷考法
  • 由连续对象含零阶保持器求开环脉冲传递函数
本卷实例
  • 关键一步:把零阶保持器与连续对象一起做 z 变换
  • 中间结果:开环脉冲传函为两个 z 变换结果之差
  • 卡点:连续环节之间无采样开关不能直接相乘
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
  • 本卷考过由连续对象含零阶保持器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
  • 由闭环特征根模是否小于一判断离散系统稳定性
本卷实例
  • 关键一步:求闭环特征方程的全部根再取模
  • 中间结果:全部特征根模小于一则闭环稳定
  • 卡点:把稳定条件写成实部小于零会判反
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
  • 本卷考过由闭环特征根模是否小于一判断离散系统稳定性
  • 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
离散系统的稳态误差 离散控制系统
本卷考法
  • 由终值定理求离散系统在给定输入下的稳态误差
本卷实例
  • 关键一步:按给定输入写出 R(z) 后代入误差传函
  • 中间结果:用终值定理求极限得稳态误差
  • 卡点:组合输入要分别处理各分量的型别
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 误差由输入类型与开环脉冲传函中 z=1 处极点的个数决定
  • 型别由 G(z)H(z) 中 z=1 处极点的重数确定
  • 用终值定理求稳态误差,前提是系统稳定
  • 采样周期也影响稳态误差大小
步骤
  • 求误差脉冲传递函数
  • 数出 z=1 处极点重数确定型别
  • 查表或用终值定理求稳态误差
  • 分析采样周期变化对误差的影响
通用考法
  • 本卷考过由终值定理求离散系统在给定输入下的稳态误差
  • 求离散系统在典型输入下的稳态误差
  • 由稳态误差要求反求开环增益
  • 分析采样周期对稳态精度的影响
常见易错
  • 直接用 s 域静态误差系数公式处理离散系统
  • 未判稳就用终值定理
公式

三7三、计算题第7题:非线性系统自持振荡#

思路
  • 由非线性描述函数写负倒描述函数并求极值,画线性部分幅相曲线,看二者是否有交点且方向为不稳定到稳定,从而判断自振并求振幅与频率。
描述函数法基础 非线性系统
本卷考法
  • 由给定非线性特性写描述函数与负倒描述函数
本卷实例
  • 关键一步:由非线性特性写描述函数并求负倒函数
  • 中间结果:负倒描述函数对振幅求导为零得极值点
  • 卡点:要画的是负倒描述函数而非描述函数本身
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
  • 本卷考过由给定非线性特性写描述函数与负倒描述函数
  • 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
本卷考法
  • 由负倒描述函数与线性部分幅相曲线交点判断自振并求振幅与频率
本卷实例
  • 关键一步:画线性部分幅相曲线并与负倒曲线比较交点
  • 中间结果:交点处沿振幅增大方向由不稳定区入稳定区即自振
  • 卡点:交点方向反了会把自振误判为稳定
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
  • 本卷考过由负倒描述函数与线性部分幅相曲线交点判断自振并求振幅与频率
  • 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

三8三、计算题第8题:由状态转移矩阵求系统矩阵与脉冲响应#

思路
  • 由给定的状态转移矩阵用其对时间求导取零时刻求系统矩阵 A,再按零输入与零状态叠加求单位脉冲响应。
状态转移矩阵 状态空间分析
本卷考法
  • 由状态转移矩阵求系统矩阵并求单位脉冲响应
本卷实例
  • 关键一步:对状态转移矩阵求导后取零时刻得系统矩阵
  • 中间结果:单位脉冲响应由零输入项与零状态项叠加
  • 卡点:脉冲响应含初始状态贡献与输入贡献两部分
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
  • 本卷考过由状态转移矩阵求系统矩阵并求单位脉冲响应
  • 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

三9三、计算题第9题:能控性与输出能控性#

思路
  • 分别建立能控性矩阵判状态能控性,再由传递函数(或输出能控性判据)判输出能控性,最后说明二者关系。
能控性与能观性 状态空间分析
本卷考法
  • 由能控性矩阵判别系统状态能控性
本卷实例
  • 关键一步:由 B 与 AB 拼能控性矩阵并求秩
  • 中间结果:能控性矩阵满秩则状态完全能控
  • 卡点:输出能控性要用传递函数秩判据,不能只看状态
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 能控性指能否用输入在有限时间内把任意初始状态驱动到原点
  • 能观性指能否由输出在有限时间内确定初始状态
  • 用能控性矩阵与能观性矩阵的秩判断
  • 能控性与能观性经非奇异线性变换保持不变
步骤
  • 构造能控性矩阵并求秩
  • 构造能观性矩阵并求秩
  • 与系统阶数 n 比较得出结论
  • 不可控或不可观时进一步做结构分解
通用考法
  • 本卷考过由能控性矩阵判别系统状态能控性
  • 判断系统的能控性与能观性
  • 求使系统能观的参数取值
  • 对不可控系统进行结构分解
常见易错
  • 只算到 A^{n-2}B 就下结论
  • 把能控性判据与能观性判据的矩阵构造搞混
公式
本卷考法
  • 由状态空间表达式求传递函数并判别输出能控性
本卷实例
  • 关键一步:由 C、A、B 求传递函数并看其秩
  • 中间结果:传递函数为标量时秩为一等于输出个数即输出能控
  • 卡点:状态能控可推输出能控,反之一般不成立
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 由状态空间求传递函数为 C(sI-A)^{-1}B+D
  • 传递函数只反映能控能观子系统,含零极点对消
  • 系统的特征值等于传递函数的极点
  • 同一传递函数对应的状态空间实现不唯一
步骤
  • 计算 (sI-A)^{-1}
  • 按公式求 G(s)=C(sI-A)^{-1}B+D
  • 与已知传递函数比对,判断是否发生零极点对消
通用考法
  • 本卷考过由状态空间表达式求传递函数并判别输出能控性
  • 由状态空间表达式求传递函数
  • 判断状态空间实现是否存在零极点对消
  • 比较不同实现对应的传递函数是否相同
常见易错
  • 漏掉直接传递项 D
  • 把特征值个数与传递函数极点数直接等同而不检查对消
公式

三10三、计算题第10题:状态反馈极点配置#

思路
  • 先判能控性,不可控则极点不能任意配置,再按可配置极点用状态反馈令闭环特征多项式与期望多项式比对求反馈阵。
能控性与能观性 状态空间分析
本卷考法
  • 由能控性判断系统是否可通过状态反馈任意配置极点
本卷实例
  • 关键一步:先判能控性再决定极点能否任意配置
  • 中间结果:能控性矩阵不满秩时只有部分极点可配置
  • 卡点:不可控仍可设计反馈使系统稳定,但不能任意配极点
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 能控性指能否用输入在有限时间内把任意初始状态驱动到原点
  • 能观性指能否由输出在有限时间内确定初始状态
  • 用能控性矩阵与能观性矩阵的秩判断
  • 能控性与能观性经非奇异线性变换保持不变
步骤
  • 构造能控性矩阵并求秩
  • 构造能观性矩阵并求秩
  • 与系统阶数 n 比较得出结论
  • 不可控或不可观时进一步做结构分解
通用考法
  • 本卷考过由能控性判断系统是否可通过状态反馈任意配置极点
  • 判断系统的能控性与能观性
  • 求使系统能观的参数取值
  • 对不可控系统进行结构分解
常见易错
  • 只算到 A^{n-2}B 就下结论
  • 把能控性判据与能观性判据的矩阵构造搞混
公式
状态反馈与极点配置 状态空间分析
本卷考法
  • 设计状态反馈阵使闭环极点配置到指定位置
本卷实例
  • 关键一步:设反馈阵写闭环特征多项式并与期望式比系数
  • 中间结果:比较同次幂系数解出各反馈增益
  • 卡点:比系数时注意反馈阵在 B 左侧的作用方向
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
  • 本卷考过设计状态反馈阵使闭环极点配置到指定位置
  • 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