包括自控和现控。以下文中的，例如 s_1 为 s下角标1。面试加油！

1. 控制系统的三要素：稳准快。稳，系统最后不能震荡、发散，一定要收敛于某一个值；快，能够迅速达到系统的预设值；准，最后稳态值和预设值的差比较小。

2. 简要介绍身边的反馈系统：温度控制系统，温室大棚，锅炉是执行器件产生热量，传感器实时监测温度并反馈到控制器中，经过运算若低于温度则锅炉持续升热，反之同样。

3. 控制系统的数学模型：在时域上可以用微分方程，在频域在复频域上用传递函数，方框图、信号流图。

4. 传递函数是什么：在零初始条件下（系统没有储能的情况下，系统的输出信号完全由系统的输入信号引起），系统的输出拉氏变换比上输入的拉氏变换即为传递函数。

5. 惯性系统（一阶系统）有哪些参数，分别作用是啥：只有一个参数，时间常数T，对于一阶系统可以调节快速性和稳定性。一阶系统没有超调量。看T的时间常数大小来判断快速性，T越大，快速性越差。

6. 二阶系统有哪些时域的指标参数，分别定义和作用是啥：(1)延迟时间 t d ：指输出响应第一次达到稳态值50％所需的时间。(2)上升时间 t_r ：指输出响应第一次上升到稳态值所需要的时间。对于欠阻尼二阶系统，通常采用由0上升到稳态值的100％所需的时间；对于过阻尼系统，通常采用由稳态值的10％上升到稳态值的90％所需的时间。(3)峰值时间 t_p ：指输出响应超过稳态值而达到第一个峰值 c{max}＝c(t_ p) 所需的时间。(4)调节时间(或称过渡过程时间) t _s ：指当c(t)和c(∞)之间误差达到规定允许范围(c(∞)的±5％或±2％)，并且以后不再超出此范围所需的最小时间。(5)最大超调量(简称超调量) σ_p ：系统响应的最大偏离量与终值的差与终值比的百分数。
   

7. 二阶系统的阻尼比、无阻尼自振角频率对常见指标的影响：典型二阶系统——弹簧阻尼系统分析。
   
   Wn为无阻尼振荡频率，反应弹簧的劲度系数，Wd为阻尼振荡频率，阻尼比反应阻尼系数与劲度系数的关系。Wn一定时：
   阻尼比 ξ<0 的二阶系统是不稳定的，系统的动态过程为发散正弦震荡或单调发散的形式；
   阻尼比 ξ=0 ，则特征方程有一对纯虚根，s_1,2=±jω_n，对应于s平面虚轴上一对共轭极点，可以算出系统的阶跃响应为等幅振荡，此时系统为无阻尼情况；
   阻尼比 0<ξ<1 ，则特征方程有一对具有负实部的共轭复根，s_1,2=-ξω_n±jω_n √(1-ξ^2 )，对应于s平面左半部分的共轭复数极点，相应的阶跃相应为衰减震荡过程，系统为欠阻尼情况；
   阻尼比 ξ=1 ，则特征方程有两个相等的负实根，s_1,2=-ω_n，对应于s平面负实轴上的两个相等实极点，相应的阶跃响应非周期地趋于稳态输出，此时系统为临界阻尼情况；
   阻尼比 1<ξ ，则特征方程有两个不相等的负实根，s_1,2=-ξω_n±ω_n √(ξ^2-1)，对应于s平面负实轴上的两个不等实极点，相应的单位阶跃响应也是非周期地趋于稳态输出，但响应速度比临界阻尼情况缓慢，因此称为过阻尼状态。
   可以通过这个例子，阻尼越大弹簧越不震荡，容易得出：阻尼ξ和阻尼振荡频率Wd越大，上升时间、调节时间、峰值时间、超调量都越小；峰值时间等于阻尼振荡周期的一半，t=Π/Wd，与阻尼ξ无关；超调量只与阻尼比有关。

8. 高阶系统的等效，如何分析一个高阶系统，也即如何找到高阶系统的主导极点？：找到最能影响系统性能的极点，然后近似当成二阶系统来对待。闭环主导极点为距离虚轴最近的闭环极点。拉普拉斯变换，拉普拉斯的衰减因子e^(-δt)，δ越大经过相同时间衰减的越少 。

9. 稳定性判据有哪些：分为时域和频域回答。
   时域：劳斯稳定判据（判断系统特征根是否全部位于s左半平面）、赫尔维兹稳定性判据。【见书107页】
   
   变号两次，有两个闭极点在右半 s 平面。
   劳斯表第一列元素全为正时，系统稳定；
   劳斯表第一列元素的变号次数=右半 s 平面闭环根的个数；
   特殊情况的处理（有全0行就用上一行系数构造辅助方程并对s求导，得到的系数替代得到完整的劳斯计算表）【见书108页】用上行构成的辅助方程，求导后的新方程系数代入。
   频域：奈奎斯特稳定性判据、对数稳定性判据。
   
   
   
   

10. 稳态误差，要想使二型系统的稳态误差输出为常数，则输入信号满足什么条件：
    什么是误差：例如电机的目标速度是10转每秒，电机从0到目标速度有个延迟如图1，若输入在一直上升，则如图2输出可能永远跟不上输入，或图3误差越来越大。稳态误差就是当t无穷大时，三图分别为0，常数a，正无穷。
    
    0型系统只能跟上阶跃输入，一型系统在斜坡输入时能跟上但一直有个误差，二次型的输入就跟不上，二型系统三种输入都能跟上。
    
    即先分系统类型，再用终值定理法计算。

11. 根轨迹定义（通过系统开环函数某一参数，画出闭环的根轨迹）
    当开环系统某一参数从0到∞变化时，闭环极点在S平面上变化所描绘出的轨迹。

12. 根轨迹的法则（幅值原理、相角原理（正反馈的、负反馈的））
    

13. 频率分析法（幅值比、相角差）
    对于稳定的线性定常系统，由谐波（谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量）输入产生的输出稳态分量仍然是与输入同频率的谐波函数，而幅值和相位的变化是频率ω的函数，且与系统数学模型有关。为此，定义谐波输入下，输出响应中与输入同频率的谐波分量与谐波输入的幅值比A(ω)为幅频特性，相位之差φ(ω)为相频特性，A(ω)=|G(jω)|、 φ(ω)=∠G(jω)|。
    并称其指数表达式：G(jω)=A(ω)e^(jφ(ω)) 为系统的频率特性

14. 频率稳定裕度（相角裕度、幅值裕度）（剪切频率、相角交越频率）
    知道一个系统是否稳定之后，要矫正他变得更稳定的方法。首先要有一些指标，判断它矫正后是否更稳定了。
    相角裕度γ的含义是，对于闭环稳定系统，如果系统开环相频特性再滞后γ度，则系统将处于临界稳定状态。
    幅值裕度h的含义是，对于闭环稳定系统，如果系统开环幅频特性再增大h倍，则系统将处于临界稳定状态。
    

15. 控制系统的矫正方法（串联矫正（包括三个）、反馈校正、复合校正），有什么优点
    开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；
    开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；
    开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪声抑制性能。
    因此我们设计的时候：
    低频段增益足够大，以保证稳态误差要求；
    中频段斜率为-20dB/dec并占据较宽的频带，保证适当的相角裕度；
    高频段增益尽快减小，以削弱噪声影响；
    
    串联校正又可分为：超前校正、滞后校正和滞后-超前校正。
    
    超前校正提供了超前相位（相频特性），所以在考虑改善系统超调量时可以采用超前校正方式。滞后校正就是看中的高频衰减的特性（幅频特性），常被用于减小系统的稳态误差。
    反馈校正的功能可概况为：利用反馈改变局部结构、 参数
    利用反馈削弱非线性因素的影响，反馈可提高对模型扰动的不灵敏性，利用反馈抑制干扰。

16. PID分类特点、每个参数的作用
    1.P减小稳态误差，实现简单
    2.PI调节器，兼顾快速性，减小或消除静差（I 调节器无调节静差）
    3.PD调节器，调节偏差快速变化时使调解量在最短的时间内得到强化调节，有调节静差，适用于大
    滞后环节
    4.PID调节器，兼顾 PD 调节器快速性，结合 I 调节器的无静差特点，达到比较高的调节质量，根据不同需求选用不同调节器，像电源中因为不能过压所以不会有D，都是 PI 调节器。
    PID举例：P快速性假设我有一个水缸，最终的控制目的是要保证水缸里的水位永远的维持在1米的高度。假设初始时刻，水缸里的水位是0.2米，那么当前时刻的水位和目标水位之间是存在一个误差的error，且error为0.8.这个时候，假设旁边站着一个人，这个人通过往缸里加水的方式来控制水位。如果单纯的用比例控制算法，就是指加入的水量u和误差error是成正比的。即u=kperror，假设kp取0.5，那么t=1时（表示第1次加水，也就是第一次对系统施加控制），那么u=0.50.8=0.4，所以这一次加入的水量会使水位在0.2的基础上上升0.4，达到0.6.接着，t=2时刻（第2次施加控制），当前水位是0.6，所以error是0.4。u=0.50.4=0.2，会使水位再次上升0.2，达到0.8.如此这么循环下去，就是比例控制算法的运行方法。可以看到，最终水位会达到我们需要的1米。但是，单单的比例控制存在着一些不足，其中一点就是稳态误差！假设这个水缸在加水的过程中，存在漏水的情况，假设每次加水的过程，都会漏掉0.1米高度的水。仍然假设kp取0.5，那么会存在着某种情况，假设经过几次加水，水缸中的水位到0.8时，水位将不会再变换！因为每次往水缸中加水的量为u=0.50.2=0.1.同时，每次加水，缸里又会流出去0.1米的水。我的目标是1米，但是最后系统达到0.8米的水位就不再变化了，且系统已经达到稳定。由此产生的误差就是稳态误差了。
    I减误差如果仅仅用比例，可以发现存在暂态误差，最后的水位就卡在0.8了。于是，在控制中，我们再引入一个分量，该分量和误差的积分是正比关系。所以，比例+积分控制算法。上例中的0.8，由于加入了积分项的存在，会让输入增大，从而使得水缸的水位可以大于0.8，渐渐到达目标的1.0.）这就是积分项的作用。
    D预判作用平稳的驾驶车辆，当发现前面有红灯时，为了使得行车平稳，基本上提前几十米就放松油门并踩刹车了。当车辆离停车线非常近的时候，则使劲踩刹车，使车辆停下来。整个过程可以看做一个加入微分的控制策略。当发现水缸里的水快要接近1的时候，加入微分项，可以防止给水缸里的水加到超过1米的高度，说白了就是减少控制过程中的震荡。

17. 古典控制理论和现代控制理论的区别？
    经典线性系统理论对于单输人-单输出线性定常系统的分析和综合是比较有效的,但其显著的缺点是只能揭示输入-输出的外部特性,难以揭示系统内部的结构特性,也难以有效处理多输入-多输出系统。
    卡尔曼系统地将状态空间概念引人到控制理论中来，现代控制理论正是在引入状态和状态空间概念的基础上发展起来的。现代控制理论中的线性系统理论运用状态空间法描述输入-状态-输出诸变量间的因果关系,不但反映了系统的输入-输出外部特性,而且揭示了系统内部的结构特性,是一种既适用于单输入-单输出系统又适用于多输入-多输出系统,既可用于线性定常系统又可用于线性时变系统的有效分析和综合方法。只介绍线性系统的状态空间法。

18. 可控性，可观定义

19. 如何进行状态反馈

20. 如何构建状态观测器