如何自學自動控制原理？

01-13

我是一名大二的過程裝備與控制工程學生，打算考研跨考自動化下屬學科模式識別與智能系統，需要自學自動控制原理。目前本專業學過高等數學，線性代數，大學物理，複變函數與積分變換，概率論與數理統計，電工學，也自學了C語言，請問電工學裡的知識能夠應付自控原理里需要的電路、數電、模電的知識嗎？還有裡面涉及的電機拖動的知識多嗎？自控原理還需要什麼方面的基礎呢？謝謝各位解答~

剛好我前幾周又把自控原理翻了一遍，這道題可以一答。

我專業是電氣工程，自控原理算是整個電氣專業課裡面難度最低的幾門了。本科的課程涉及的全部是控制原理，而不涉及實際應用，而控制是一個很寬泛的領域，不管是電氣系統、機械系統還是其他，只要涉及到系統兩字，就需要研究穩定性和傳輸特性。而控制原理這門課，就是把實際系統抽象成方框圖，我們只關注分析方法。也就是說電機學、模電、數電和它沒有很大的相關性，這些課程關注的都是實際應用的、有特定功能的系統，而自控原理是設計實際系統的一套理論。

《自動控制原理》可以分成以下幾個部分：

反饋與傳遞函數
一階、二階、高階系統時域響應
系統的型和穩態誤差
根軌跡和奈奎斯特圖
伯德圖和相位校正
狀態空間系統

只要學了複變函數和線性代數就可以自己看這本書了，大部分內容都可以理解。

普通難點是：根軌跡的繪製方法、奈奎斯特穩定性分析、相位校正。

進階難點是：狀態空間系統。

能理解到什麼程度很大一部分取決於你複變函數掌握得怎麼樣。但是像這種工程類的、帶有專業性的課程，我不推薦自學，想掌握好還是得找機會蹭蹭課。想只通過書、網路資源掌握好一門工程技術類課程只是欺騙自己，通過考試和完全掌握還是有很大區別的。

我用的教材是：線性控制系統工程 (豆瓣)

這個版本除了會有一些低級錯誤，其他的沒什麼太挑剔的，是一本不錯的入門教程。裡面有一些比較難的章節不需要本科生掌握，這個視自己的具體情況而定。

先整理下樓主的疑問：

請問電工學裡的知識能夠應付自控原理里需要的電路、數電、模電的知識嗎？
還有裡面涉及的電機拖動的知識多嗎？
自控原理還需要什麼方面的基礎呢？

我本科是自動化專業的學生，本科期間曾有測控專業、管理專業（理）轉到我們專業來，轉過來之後，那些學生也漸漸地挺進了學院自動化專業成績的前10，這兩件事例證明這門學科是不難學的，事實也確實如此！

下面我從三個方面帖子做出回復，分別是答疑、如何認識自動控制原理這門課、備考西工大821自動控制原理的策略。

（一）回答樓主的疑問

第一個問題Q1：請問電工學裡的知識能夠應付自控原理里需要的電路、數電、模電的知識嗎?

回答：完全可以，綽綽有餘！

要明白：自控原理裡面涉及電路、模電、數電的知識簡直太少了！基本上除了第一章的引入部分為了給你說明自動控制原理是幹啥的，在那舉了這幾個學科里的知識點的例子之外，後面的全部章節幾乎沒再提。

因此，我個人認為，即便你是0基礎，你只要會簡單的數學，會知道做變換，這個課都可以自學。

第二個問題Q2：還有裡面涉及的電機拖動的知識多嗎？

回答：完全可以，綽綽有餘！理由同第一個問題的回復，都是一個道理。

第三個問題Q3：自控原理還需要什麼方面的基礎呢？

回答：會基本的數學運算、能記住下面這個常用的拉氏變換表、Z變換表就可以啦。

至於樓上回答的學習這門課需要掌握：

「拉普拉斯變換及反變換。

傅立葉變換及反變換。

z變換」

個人認為完全沒有必要！！！

就是上面那個表，你只要記住就可以了，記住它是怎麼變換的，會用就行，理解成一個便於簡化運算的工具就可以了！！！

就像求導會告訴你求導公式、積分會告訴你積分公式，這個也是同樣的道理，我們的最終目的是為了判斷系統的穩定性，中間的這些各種拉氏變換、Z變換、各種鳥變換，純粹只是提供一個計算的輔助工具而已，研究它干甚？？？

馬原中的矛盾論告訴我們：

研究問題要抓住它的主要矛盾，那麼自動控制原理這麼課主要是研究什麼的？什麼才是它的核心呢？

（二）如何認識自動控制原理這門課？

答主寶刀君認為：學習任何一門課程，要首先明白：學這門課是為了幹什麼？核心是什麼？

比如說，你學習高數、線代、概率論，那就是一個數學工具，是為後面學習專業課乃至研究生階段學習推導論文文獻中的公式做的鋪墊，就是一個數學工具，不涉及其他概念層面理解上的東西。

拿自動控制原理這門課來講，這門課的核心思想就是：分析判斷系統的穩定性，如果不穩定了，我該如何校正，使它趨於穩定？

經典理論控制部分，這門課的大致框架如下圖所示：

如何判斷系統的穩定性呢？

剛開始是採用時域分析法，主要是寫出閉環特徵方程，用勞斯判據來判斷穩定性，然後呢，由於系統的穩定性主要與閉環極點有關，因此人們又嘗試採用復域分析法，也就是畫出開環傳遞函數的根軌跡圖，來判斷系統的穩定性。

當系統的傳遞函數難以確定時，又可以通過實驗法確定頻率特性，所以就引出了頻域法（頻率響應法），頻域法主要是通過奈奎斯特穩定判據來判斷系統穩定性，利用掌握Nyquist圖和Bode圖就可以判斷。

對於線性連續系統，都可以按照前面的這三個方法來分析。而對於線性離散系統，主要用朱利/Jurry判據來判斷穩定性。

線性系統分析完後，就輪到分析非線性系統了，它的穩定性呢，有兩種方法可以拿來判斷，一個是相平面法，一個是描述函數法。

因此，自動控制原理這門課整體上就是在教你 在多個角度下，如何分析系統在不同狀態下的穩定性？

（三）備考自動控制原理的策略

樓主提問了關於自控考研的事，答主寶刀君當時備考的是西北工業大學821自動控制原理，考研專業課成績133分，我把自己當時備考的一個規劃寫出來，拋磚引玉，僅供參考，樓主可以借鑒下這個備考思路，工科嘛，備考的複習方法都差不多！

整個專業課自動控制原理的備考策略，我分別從「糧草」、「策略」二方面來進行解讀。

1 糧草

兵馬未動，糧草先行，先收集貨，這裡的糧草指的是：你考哪個學校的專業課，你就把這個目標院校的專業課指定的參考教材（一般都是他們本校給本科生上課的教材）、輔導教材、專業課歷年真題搜集到手！

憑什麼要這樣做？

憑什麼要用他們的教材，用我自己本科的教材不行嗎？我就覺得自己的本校的教材編的好呀！

不是不可以，只是因為有些學校的專業課真題，有時候就往往來自目標院校的課後題的改編、目標院校出的輔導教材的練習題的改編。

以西工大821自動控制原理為例，寶刀君當年做題時，就發現有些真題確實來源於課後題的改編，隨手舉一例，比如說2009年的時域分析題就來自於課本P102的改編：

這就啟示我們，考哪裡，哪裡的課本教材不容忽視！甚至能有機會搞到目標院校這門課的本科生試題時，也要抓住機會找！

那麼，指定的參考教材從哪查呢？我咋知道目標院校規定要用哪個版本的書呢？

我在自己的公眾號推送的上一篇文章：考研院校專業課選擇及自動控制原理備考的宏觀戰略分析（一）已經講了，就是從目標院校的考試大綱上找，比如凡是報考西工大的，不管是報考自動化學院，還是航空、航天、航海學院的，只要你的招生目錄上寫的專業課是考：821自動控制原理，那考試大綱就是下面這個！

從大綱上我們可以看出，大綱內容基本上是各章的一個簡要介紹，有的內容要求是掌握，有的是了解，那麼對於「要求掌握」的，我們必須引起重視，要求了解的，做到概念清晰，一般題型會解答即可。比如說大綱上寫明了對於非線性系統的穩定性分析，要求掌握的是描述函數法，那麼相平面法我們就可以分配較少的時間。

這裡，寶刀君用最簡短的話對821考試大綱做一個解讀，考試內容基本是每章一道，即時域分析、根軌跡、頻域分析、頻域內的校正（一般是PID校正）、線性離散系統的分析（不考動態性能分析和模擬or數字校正）、非線性系統的穩定性分析（側重描述函數法的考察），對應到盧京潮課本的話，只考到第7章，第8章狀態空間不考。

需要注意的是：上面這個大綱是去年2017的啊！雖然一般每年的考試大綱都不會怎麼變動，但還是建議各位小夥伴們在每年在八九月份時，密切注意你報考院校的研招網出台的考試大綱！看看有木有變化，依據大綱來複習！

大綱中提到了盧京潮老師主編的教材《自動控制原理》，它長下面這樣，盧老師編的書，深得我心，寶刀君還是很欣賞的，尤其是根軌跡、頻域校正那幾章的例題，好典型呦！真是愛不釋手！

和盧老師這本教材配套的，還有一個孿生兄弟：《自動控制原理習題解答》，也就是它的課後題解答，解析的也是很全，建議入手一本，爆個照如下：

除了上面這兩本書，寶刀君當年辛辛苦苦在西工大老校區東門外的舊書攤里，還淘了另外一本輔導書：考研教案，諾，就是下面這個樣子：

現在還依稀記得當時買書的場景啊，書店老闆用一口正宗的老陝話對我講：凡是考研的學生啊，這本書人手一本，你看看這書名，考研教案，那就是針對你們這些考研學生的，你要是外校的，我建議你就最好買一本，我賣了這麼多年書了，這本書一直就很火！

當年我對信息也是知之甚少啊，就半信半疑的聽了老闆的話，摸了摸口袋，拿出省了2周的皺巴巴的早餐錢，又買了這本書。但是在後期的使用過程中，個人發覺作用不是很大，基本上平時用前兩個教材能更多一些，因此對於這本書的建議：有錢就買，沒錢不買！

最後再說一本輔導書：西工大出的三導系列叢書，《導教導學導考》，舊版是下面這個比較窄的版本，舊版當時我拿到手裡和上面三本對比了下，發現和上面的內容都差不多，而且書的形狀比較小，個人也不大喜歡，就沒買。

現在這個三導都有更新的版本啦，都出到第6版了，噹噹上有賣的，略微有點貴，30多呢，如果你們圖書館收錄的有這本書，可以拿來先翻著看一看，對比著感覺下，如果覺得好了，再入手！

教材、輔導書都有了，剩下的就是821自控真題了，至少把近10年的真題要搞到手，拿出來反覆的做，這裡順便說一件寶刀君裝逼的事兒：當年我拿到真題後，心想啊，我的筆記也要有特色啊，得給他起個好名字，恰好那會兒看到了張宇的考研數學真題大全解，好像宇哥也是借鑒了費馬大定理中的「大」這個字，（因為很少見到什麼定理叫大定理，「大」這個字突出了這個定理的地位很不一般啊），給自己的書起名叫大全解，於是乎，寶刀君也學宇哥去裝逼，給自己的筆記起名叫「自控真題大全解」，也突出了大字！

哈哈哈，考研是件很辛苦的事，偶爾裝個逼還是很好玩的~

「糧草」都有了，下來就是「策略」了！

2 策略篇

謀事在人，成事在天，要有策略！

西工大821自動控制原理這門專業課，考試真題類型為：沒有選擇題，沒有填空題，更沒有所謂的多選題，題型全部是解答題！ 6道，每道25分，滿分150分，另外，考試內容只考經典控制部分，不考現代控制理論部分！

既然題型是這樣設置的，那麼我們備考的終極目標就一點：認認真真訓練這6大題型，總結出每種題型的解題套路！

只要套路深，鐵杵磨成針！

基於以上分析及自身經驗，寶刀君覺得專業課的複習可以大致分成2輪，第一輪是過課本加過真題，第二輪是定式訓練刷真題，查漏補缺。兩輪複習的備考策略如下：

『第一輪：過課本過真題』

1.搜集目標院校的近10年考試真題，按題型來整理做

不建議剛開始時就按照試卷的出題順序做真題，建議按照題型分類來做。寶刀君當年做的就是真題的分類解析。怎麼操作呢？舉個栗子，比如說，我可以先做第一個類型時域分析題，那麼我就把近10年的所有時域分析題放一塊，做完後從出題角度、答題套路、知識點考察看有木有相似的地方，重點是對解題套路的總結。

2.每一種類型的題做完後，自己抽象總結出一份「解題套路」

這個套路總結就是到時上考場後面對題型自己的一套解題思路，按照流程寫下來，就能拿分！

3.教材例題、課後題和真題「互動」

課本上的例題、課後題（尤其是每章的最後幾道課後題）要認真做，尤其是要和真題進行「互動」。看真題是對課本上的習題做了一個什麼樣的修改，母題在哪？

真題按照題型訓練一遍後，基本上課本第一遍也就過完了，第一輪複習結束，接下來可以進入第二輪的複習，即開始進入實戰了！

『第二輪：定時訓練做真題』

1.定時訓練真題，查漏補缺

每一套試卷做完後，總結出錯的地方，回到對應章節，看知識點是否理解有誤？如果某個知識點需要加強理解，需要新題來刺激、全方位理解題，那就可以再找找其他的參考書，如胡壽松的《自動控制原理題海與考研指導》，這本書上面有各個高校的自控考研題，可以拿來練手，主要目的是深入理解知識點。

2.研究真題

分析真題時，從知識點考察、易錯點分析、陷阱在哪、同類型題的解題思路異同、這個知識點還可以怎麼考？其他學校是怎麼考察這個知識點的？等來分析，換句話說，這10年的真題就是你手上的「大數據」，你要靜下心來去研究！

回過頭來再看看自動控制原理這門課是如何判斷系統的穩定性呢？

剛開始是採用時域分析法，主要是寫出閉環特徵方程，用勞斯判據來判斷穩定性，然後呢，由於系統的穩定性主要與閉環極點有關，因此人們又嘗試採用復域分析法，也就是畫出開環傳遞函數的根軌跡圖，來判斷系統的穩定性。當系統的傳遞函數難以確定時，又可以通過實驗法確定頻率特性，所以就引出了頻域法（頻率響應法），頻域法主要是通過奈奎斯特穩定判據來判斷系統穩定性，利用掌握Nyquist圖和Bode圖就可以判斷。

對於線性連續系統，都可以按照前面的這三個方法來分析。而對於線性離散系統，主要用朱利/Jurry判據來判斷穩定性。

線性系統分析完後，就輪到分析非線性系統了，它的穩定性呢，有兩種方法可以拿來判斷，一個是相平面法，一個是描述函數法。

因此，自動控制原理這門課整體上就是在教你在多個角度下，如何分析系統在不同狀態下的穩定性？

感慨：自控的思想，真的是博大精深啊！看我穩不穩定，我就用多個維度去觀察，如果不穩定了，那就及時去校正，使其恢復到穩定狀態，這樣的思想方法，無論是應用到做人、做事各個方面，放之四海而皆準吶！

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利益相關：本科自動化專業畢業，碩士控制工程專碩在讀（16年9月份入學）

自控原理邏輯相對清晰，知識結構很容易就可以搭建起來。他也是更深層次專業課的基礎課程，如果遇到圖形圖像疑問，手動又不出，直接Matlab出圖研究就可以。

自控原理里在本科階段涉及到數模電最多的是第一章的傳函的求取，其次是後面系統調節部分的無源超前滯後校正網路電路。信號與系統相關連的拉普拉斯、Z變換、傅立葉變換，與其說與信號與系統相聯繫，不如說與複變函數相關。

對於本科階段來說：

第一章—控制系統的模型：抓住梅遜公式以及相關基礎概念即可，做些信號流圖、系統框圖的課後題即可。

第二章—時域分析法—重點掌握二階系統的各種阻尼情況下的單位階躍響應、以及不同型別系統在不同信號輸入下的穩態誤差分析。勞斯判據判穩。

第三章—根軌跡法：重點在怎麼畫根軌跡以及根軌跡分析。

第四章—頻域響應法：重點掌握奈氏判據使用，會畫極坐標圖、伯德圖。

第五章—校正：無源超前、無源滯後、頻率法做串聯超前或者滯後校正。

第六章—非線性系統掌握描述函數法，相平面學不學要看你考研是否要考。

第七章—離散系統：Z變換、離散系統數學模型、時域下判穩及求取穩態誤差

自動化專業的學生路過，對於你說的那些表示不用太擔心，我們老師剛開始講課時，帶我們複習了拉普拉斯變換，後面牽扯其他的知識並不多。建議你跟著視頻學。還有，你想報那個學校，盡量找那個學校用的教材。如果還沒定，建議你搜搜盧京潮老師的講課視頻，西工大的，講的特別仔細，值得推薦！

剛從網上搜了下，發現關於盧老師講課有的資源不好，發個鏈接，這是學校的精品課程網址，裡面有講課視頻，還有課件，課後題答案，想認真學的肯定沒問題。建議選擇網路資源中的「網上課程」觀看

http://jpkc.nwpu.edu.cn/jpkc2005/03/jiaoxueziyuan-001-003.asp

完全不夠。

模電掛了

數電60飄過

拿同學電工學往年卷子做了，85。

你自己感受下

自動化專業現大三學生。

自動控制原理有一些複變函數基礎和十分紮實的線性代數基礎才比較好學。最好學過信號分析類的課，懂拉氏變換和z變換最好不過。

如王晟所說，內容基本如此，個人補充一下，我們學校自控還有

1、離散系統分析（方法和連續系統不太一樣）；

2、非線性系統分析（包括描述函數法和相平面分析法）；

3、李雅普諾夫分析法（包括連續系統、離散系統，線性系統、非線性系統，以上兩組兩兩組合）；

4、最優控制分析（線性代數都是淚）。

就本人學習經驗來講，我們學校的自動化各方面講得很深入，但是經典控制理論中的時域分析、根軌跡、頻率響應分析，都不太需要深入的複變函數知識，校正可能難搞一點，但是考研而講這邊應該不會考太深，不可能說讓你考場現算怎麼校正好使，而且答案不唯一判卷子還麻煩呢。而現代控制理論，也就是狀態空間方法，上課老師說的我一個字也聽不懂，就是線代太差，啥都不會，重新複習了線代又自己看。順便一提，我們自控期末考試和考研接近一個難度。

再說用什麼書，自控你要是捨得錢，可以去買（不推薦）《現代控制系統（第五版）》（Katsuhiko Ogata著），有中文版也有英文版，線性連續系統講的還是挺不錯的，但是遠不夠考研用。就性價比來說推薦用《自動控制原理（第2版）》（吳麒王詩宓著）上下兩本全面涉及，就入門、考研而言是絕對合適的。當然上述書還是需要花點錢的，我兩個都買了花了將近200（沒錯，《現代控制系統》一本將近100，《自動控制系統》兩本100多點）。

然後是其他科目。數電和模電是一定會有的，也有一定難度，我不太了解難到什麼地步，正常來講課本全看懂再多刷刷題不會有什麼問題。有問題的是最後一科，據我所知，清華最後一科是信號與系統，我們學校是微機原理（微機原理有危機，彙編語言不會編）。信號與系統和自控大面積重合，複習好自控好多東西信號與系統你稍微看看就會了。微機原理我就呵呵呵，設計嵌入式系統，比較各種交互方式，還是8086/8088這種老古董，用彙編語言，彙編語言！！！總之要調查好目標學校的科目，數模電和自控必學不會浪費的，然後針對目標學校去複習吧（有的時候，數模電和自控的考試範圍都可能根據學校改變，這點要切記，前面答案我都沒看到提過最優控制）。

正在學習自動控制原理的自動化渣渣路過。

數電模電考的都還行。

然而覺得信號系統和復變聯繫更大一些。

上課就是不怎麼聽，下課自學就行了。

憋害怕，加油～

自動化學渣路過。

自控沒學好，學自控之前學過信號分析與處理，感覺好多東西是相通的。

還沒開始複習專業課，當時自控學完就記得三大一定要掌握的數學工具。

拉普拉斯變換及反變換。

傅立葉變換及反變換。

z變換。

如果這三種方法不會的話（比如我），這本書真的學起來非常困難。

其他都還好吧。

如果模電和電路都很好的話，學起來是沒有問題的。

自動化本科對自控原理的要求很高，尤其到了大三還學了過程式控制制系統，計算機控制系統，現代控制系統，控制裝置及儀錶等等。

簡直so sad。

祝考研成功。