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燕山大学 830 控制原理 2021 年真题思维导图

强势双非共 6 题

难度:中等 6 题 150 分:简答、方框图化简、状态空间极点配置、根轨迹、Nyquist 与 Bode、劳斯稳定域,覆盖经典控制与状态空间

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1状态反馈、模型与稳定性简答25 分#

思路
  • 5 小问简答:状态反馈对能控能观的影响、两类反馈的能力差异、常用模型形式、Bode 低频段与稳态性能、稳定性判定方法
能控性与能观性 状态空间分析
本卷考法
  • 简述状态反馈对能控性与能观性的影响
本卷实例
  • 关键一步:从判别矩阵的秩在状态反馈前后是否保持不变切入
  • 中间结果:状态反馈不改变能控性,能观性可能改变
  • 卡点:只答能控性而漏掉能观性会答不全
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
  • 本卷考过简述状态反馈对能控性与能观性的影响
  • 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
  • 比较状态反馈与输出反馈改造系统能力的不同
本卷实例
  • 关键一步:从两种反馈能否任意配置闭环极点来对比
  • 中间结果:状态反馈可任意配置极点,输出反馈只能沿根轨迹配置
  • 卡点:把输出反馈说成完全不能改变性能是错的
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
  • 本卷考过比较状态反馈与输出反馈改造系统能力的不同
  • 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
本卷考法
  • 列举线性定常系统常用的模型表达形式
本卷实例
  • 关键一步:按微分方程、传递函数、状态空间表达式三类归并作答
  • 中间结果:三种模型描述同一系统且可互相转换
  • 卡点:漏答状态空间表达式或只答一种模型
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
  • 本卷考过列举线性定常系统常用的模型表达形式
  • 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
  • 解释 Bode 图低频段特性为何能决定稳态性能
本卷实例
  • 关键一步:抓住低频渐近线的斜率和高度两个特征
  • 中间结果:斜率对应系统型别,高度对应开环增益
  • 卡点:只提增益而漏掉型别对误差阶次的影响
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 熟记 lg2≈0.3、lg5≈0.7、20lg2≈6dB
  • 从低频段开始逐段按各环节转折频率改变斜率
  • 低频段斜率由系统型别决定,高度由开环增益决定
  • 每经过一个转折频率斜率就叠加该环节的斜率变化
步骤
  • 把开环传递函数写成典型环节的标准乘积
  • 确定系统型别与开环增益,画出最低频段渐近线
  • 按转折频率从小到大逐段改斜率
  • 逐点叠加得到幅频与相频曲线
通用考法
  • 本卷考过解释 Bode 图低频段特性为何能决定稳态性能
  • 绘制开环对数渐近幅频特性
  • 计算指定频率处的幅值与相角
  • 由低频段斜率与高度判断型别与增益
常见易错
  • 逐段改斜率时忘记累加而非替换
  • 低频段起始高度没有乘上型别的 -20v dB/dec
公式
劳斯判据 稳定性分析
本卷考法
  • 列举线性定常系统稳定性判定的常用方法
本卷实例
  • 关键一步:按代数判据、根轨迹、Nyquist 与直接求根分条列举
  • 中间结果:连续系统看极点实部,离散系统看极点模长
  • 卡点:只答连续系统判据而漏掉离散系统方法
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 特征方程各项系数全为正只是必要条件,不充分
  • 劳斯表首列元素全部同号 ⇔ 系统稳定
  • 首列符号变化次数等于右半平面闭环极点数
  • 首列出现 0 时需用 ε 法或乘辅助多项式处理
步骤
  • 写出闭环特征方程并整理成降幂排列
  • 若某次幂系数缺项,该项补零
  • 列劳斯表:前两行为系数,之后各行按交叉相减
  • 检查首列符号:全同号则稳定,有变号则数出个数
通用考法
  • 本卷考过列举线性定常系统稳定性判定的常用方法
  • 判断给定系统的稳定性
  • 指出右半平面闭环极点的个数
  • 求使系统稳定的参数范围
常见易错
  • 系数有缺项时不补零,直接套用判据
  • 首列出现 0 后仍按常规继续算,未用 ε 法
公式
奈奎斯特判据 稳定性分析
本卷考法
  • 简述奈奎斯特判据在稳定性判定中的用法
本卷实例
  • 关键一步:先数开环右半平面极点数,再数曲线包围临界点的圈数
  • 中间结果:由开环极点数加包围圈数判断闭环右半平面极点数
  • 卡点:含积分环节时忘补无穷大圆弧会数错圈数
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
  • 本卷考过简述奈奎斯特判据在稳定性判定中的用法
  • 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
离散系统稳定性分析 离散控制系统
本卷考法
  • 简述离散系统稳定性的判定方法
本卷实例
  • 关键一步:离散系统看闭环特征根是否全部落在单位圆内
  • 中间结果:可用朱里判据或 w 变换后套用劳斯判据
  • 卡点:把离散稳定条件误写成极点实部小于零
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
  • 本卷考过简述离散系统稳定性的判定方法
  • 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

2方框图化简求传递函数#

思路
  • 由多回路结构图求闭环传递函数,答案段用梅森公式列回路与前向通路
本卷考法
  • 用梅森增益公式求多回路系统的闭环传递函数
本卷实例
  • 关键一步:从结构图数出全部独立回路、两两不接触回路与前向通路
  • 中间结果:特征式由一减各回路和加不接触回路积组成
  • 卡点:本题结构图以图给出,回路与前向通路接触关系需回原卷核对图
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
  • 本卷考过用梅森增益公式求多回路系统的闭环传递函数
  • 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
多回路系统的逐层化简 结构图与方框图
本卷考法
  • 逐层化简多回路结构图求传递函数
本卷实例
  • 关键一步:从最内层回路开始逐级化为等效环节
  • 中间结果:每化简一层就得到一个更简单的等效结构图
  • 卡点:结构图以图给出,化简顺序与交叉点需回原卷核对图
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 从最内层回路开始,逐层向外化简
  • 每个内环先化成一个等效环节,再参与外层的串并联
  • 化简顺序错误会导致式子繁琐但仍可得到正确结果
步骤
  • 标出内环并求其闭环传递函数
  • 把内环替换为等效环节
  • 对新的结构图重复上述步骤,直到单回路
  • 最后求整个系统的闭环传递函数
通用考法
  • 本卷考过逐层化简多回路结构图求传递函数
  • 三环及以上系统求闭环传递函数
  • 含局部反馈的系统化简
常见易错
  • 化简内环时把外环的信号当成常数处理

3典型环节串联的状态空间与极点配置#

思路
  • 三个典型环节串联(结构图给出):列状态空间表达式、判能控并设计状态反馈配置极点
状态空间表达式的建立 状态空间分析
本卷考法
  • 由典型环节串联的结构图列写状态空间表达式
本卷实例
  • 关键一步:每个典型环节取一个状态变量并写成一阶微分方程
  • 中间结果:串联结构的系统矩阵呈下三角分块形式
  • 卡点:本题结构图以图给出,环节参数与连接顺序需回原卷核对图
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
  • 本卷考过由典型环节串联的结构图列写状态空间表达式
  • 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
能控性与能观性 状态空间分析
本卷考法
  • 由能控性判别矩阵判断能否任意配置极点
本卷实例
  • 关键一步:构造能控性判别矩阵并计算它的秩
  • 中间结果:判别矩阵满秩则系统完全能控,可任意配置极点
  • 卡点:判别矩阵的列要按系统矩阵的幂次递增排列
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别矩阵判断能否任意配置极点
  • 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
  • 按给定期望极点设计状态反馈增益阵
本卷实例
  • 关键一步:由期望极点写出目标特征多项式,再与闭环特征多项式比系数
  • 中间结果:比较同次幂系数可解出反馈增益阵各元素
  • 卡点:先验能控性再配置,特征多项式展开时符号易错
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
  • 本卷考过按给定期望极点设计状态反馈增益阵
  • 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

4根轨迹与阻尼比#

思路
  • G=K/[s(s+1)(0.5s+1)]:画常规根轨迹、求临界阻尼时的开环增益、按最佳阻尼比选增益
本卷考法
  • 绘制 G=K/[s(s+1)(0.5s+1)] 的常规根轨迹
本卷实例
  • 关键一步:把 0.5s+1 化为 s+2 后读出开环极点 0、负一、负二
  • 中间结果:三条渐近线交于实轴负一处,夹角为正负 60 度和 180 度
  • 卡点:0.5s+1 的极点是负二,不要当成负零点五
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
  • 本卷考过绘制 G=K/[s(s+1)(0.5s+1)] 的常规根轨迹
  • 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
分离点与会合点 根轨迹法
本卷考法
  • 求系统处于临界阻尼状态时的开环增益
本卷实例
  • 关键一步:临界阻尼对应根轨迹的分离点,令增益对复变量的导数为零
  • 中间结果:分离点方程的两个根中只有落在根轨迹上的才保留
  • 卡点:分离点求出后不筛选会把不在根轨迹上的根带进来
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
  • 本卷考过求系统处于临界阻尼状态时的开环增益
  • 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
本卷考法
  • 按最佳阻尼比在根轨迹上确定开环增益
本卷实例
  • 关键一步:以原点为顶点作 45 度等阻尼线,与根轨迹求交点
  • 中间结果:把交点坐标代入幅值条件即可求出对应增益
  • 卡点:等阻尼线是过原点的射线,不要画成垂直线
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 闭环极点位置直接决定 ξ、ωn 与动态指标
  • 等阻尼线是从原点出发的射线,等 ωn 线是以原点为心的圆
  • 给定阻尼比要求时,极点落在等阻尼线上
  • 增益增大一般使系统响应加快但振荡加剧
步骤
  • 在 s 平面上画出等阻尼线或等 ωn 圆
  • 求其与根轨迹的交点
  • 由幅值条件求出交点对应的参数
  • 由极点位置估算动态性能
通用考法
  • 本卷考过按最佳阻尼比在根轨迹上确定开环增益
  • 求满足给定阻尼比的参数值
  • 由闭环极点位置估算超调量与调节时间
  • 分析提高增益对性能的影响
常见易错
  • 把等阻尼线画成了垂直线
  • 由极点位置估指标时忽略零点的作用
公式

5Nyquist 反求传函与 Bode 相角裕度#

思路
  • 二阶单位负反馈的 Nyquist 图给出,且斜坡输入下误差已知:先求开环传函,再画 Bode 求相角裕度
本卷考法
  • 由斜坡输入下的稳态误差反求开环传递函数
本卷实例
  • 关键一步:二阶无差系统设开环为常增益除以两个一阶因子之积
  • 中间结果:先由斜坡输入幅度与误差定出速度误差系数
  • 卡点:本题 Nyquist 曲线以图给出,求另一参数需回原卷核对图
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
  • 本卷考过由斜坡输入下的稳态误差反求开环传递函数
  • 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
  • 绘制开环对数幅频特性曲线
本卷实例
  • 关键一步:把开环传函化成尾一型后确定低频段斜率与转折频率
  • 中间结果:各转折频率处逐段叠加环节带来的斜率变化
  • 卡点:尾一型化完后积分环节个数要与低频斜率对应
考点详解(要点 / 步骤 / 公式 / 考法 / 易错)
要点
  • 熟记 lg2≈0.3、lg5≈0.7、20lg2≈6dB
  • 从低频段开始逐段按各环节转折频率改变斜率
  • 低频段斜率由系统型别决定,高度由开环增益决定
  • 每经过一个转折频率斜率就叠加该环节的斜率变化
步骤
  • 把开环传递函数写成典型环节的标准乘积
  • 确定系统型别与开环增益,画出最低频段渐近线
  • 按转折频率从小到大逐段改斜率
  • 逐点叠加得到幅频与相频曲线
通用考法
  • 本卷考过绘制开环对数幅频特性曲线
  • 绘制开环对数渐近幅频特性
  • 计算指定频率处的幅值与相角
  • 由低频段斜率与高度判断型别与增益
常见易错
  • 逐段改斜率时忘记累加而非替换
  • 低频段起始高度没有乘上型别的 -20v dB/dec
公式
稳定裕度 频域分析
本卷考法
  • 由开环幅相特性求相角裕度
本卷实例
  • 关键一步:令幅频特性的模等于一求出剪切频率,再代入相角裕度定义式
  • 中间结果:相角裕度等于 180 度加上剪切频率处的相角
  • 卡点:剪切频率与相位穿越频率两个概念不要用反
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
  • 本卷考过由开环幅相特性求相角裕度
  • 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

6劳斯稳定域与衰减速度#

思路
  • G=18K/[s(s+3)(s+6)]:求闭环稳定的 K 范围;再按响应衰减速度要求确定 K 范围
参数稳定域的确定 稳定性分析
本卷考法
  • 求系统闭环稳定时 K 的取值范围
本卷实例
  • 关键一步:写出闭环特征方程并按降幂排列后列劳斯表
  • 中间结果:令劳斯表首列各元素大于零得到 K 的不等式组
  • 卡点:特征方程缺项时要补零,否则劳斯表会列错
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
  • 本卷考过求系统闭环稳定时 K 的取值范围
  • 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
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
  • 把响应衰减速度的要求转化为闭环极点的实部约束
本卷实例
  • 关键一步:衰减不低于 e 的负 t 次方即全部极点实部小于负一
  • 中间结果:对平移后的特征方程再列劳斯表求 K 的区间
  • 卡点:是让极点落在 s 等于负一的左侧,平移方向别反
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
  • 本卷考过把响应衰减速度的要求转化为闭环极点的实部约束
  • 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