高普特考【自動控制（控制系統）】（重點提綱挈領、試題精解詳析）(4版)
☆各章結構完整，囊括命題重點☆
☆內含最新考訊，提供相關考試情報☆
☆詳盡試題解析，突破學習盲點☆
一、本書特色
【內容整理】
文字敘述簡潔扼要，配合圖形輔助說明。
各章結構完整，囊括命題重點。
【精選範例】
匯集完整基本試題，幫助內容了解。
詳盡試題解析，突破學習盲點。
【歷屆試題與解析】
收錄近年相關試題，掌握考試趨勢。
重要考題附有精要解析，熟習基本作答方式。
【考情完備】
本社網站將隨時提供最新考訊與最新相關考試情報。
二、應試要領
建議做題目前，先將控制系統內容重點熟讀，讓自己能夠了解其原理和公式推導。最好能搭配原文書或相關書籍，定能有更深一層的認知。
在對於內容有了基本的了解之後，可以開始做題目，先以各章節的範例為主，加深對章節的熟悉度以及其應用題型。若發現困難，可查閱與之相關的內容來幫助解題，發掘自己的盲點，並逐一改進。
最後是歷屆試題的演練，為了確保能掌握命題重點，這是不可或缺的一環，如「拉式轉換」、「時域、頻域特性分析」、「穩定度」以及「根軌跡法」等都是相當熱門的章節，而除了了解考試命題趨勢外，讀者此時更可以練習對於考場的時間分配，評估更有效率的臨場解題策略。
解題過程中，往往可以檢視自己對此科目內容了解的程度，提早面對自己的弱點並加強改進。若是因為計算過程導致出錯，就更需要好好的培養計算能力。否則即使有些考試能使用電子計算機，也常常會因為臨場緊張或其它種種因素而造成失誤，希望讀者能夠更加注意計算能力的養成。
考試除了自身的埋頭苦讀，最好能相約有志一同的好友組成讀書會，對於難懂的觀念，或是難解的試題，可互相討論來嘗試解決。如此教學相長對彼此之間必能有所裨益。希望這本書能夠有所幫助，最後敬祝讀者金榜題名，順心如意。
目錄
第一部分 內容整理
Chapter 1 控制系統概論與導論 3
1-1 控制系統之描述 3
1-2 開迴路與閉迴路控制系統（open loop and close loop control system） 4
1-3 系統的探討 5
1-4 系統導論 11
Chapter 2 拉氏轉換 26
2-1 拉氏轉換 26
2-2 拉氏轉換重要定理 29
2-3 反拉氏轉換（inverse Laplace transform） 34
2-4 轉移函數（Transfer function） 44
Chapter 3 基本矩陣理論 50
3-1 矩陣運算 50
3-2 線性獨立與基底轉換 56
3-3 特性值、特性向量與特性方程式 59
3-4 e At之求法 67
Chapter 4 系統描述 79
4-1 方塊圖（block diagram） 79
4-2 訊號流程圖（signal flow graphs） 86
4-3 動態方程式（dynamic equation） 94
4-4 轉移函數的分解（decomposition） 100
4-5 動態方程式的解 114
4-6 X＝ AX 的 形 態 上 的 分 解 （ modal decomposition） 119
4-7 多輸入多輸出（MIMO）系統 124
Chapter 5 離散系統 131
5-1 線 性 差 分 方 程 式 （ linear difference equation） 131
5-2 Z 轉換（Z-transform） 134
5-3 離散系統的反 Z 轉換 140
5-4 離散時間系統的描述 147
5-5 離 散 資 料 系 統 的 轉 移 函 數 （ transfer function of discrete data system） 159
Chapter 6 可控制性與可觀察性 178
6-1 狀 態 完 全 可 控 制 性 （ complete state controllability） 178
6-2 可觀察性（observability） 180
6-3 可控制性與可觀察性之判斷 182
6-4 可控制性與可觀察性的不變性定理 189
6-5 轉移函數與可控制性、可觀察性之關係 190
6-6 狀態回授（state feedback） 195
6-7 觀察器（observer）之設計 201
6-8 分離原理 203
Chapter 7 物理系統之數學模式 206
7-1 機械系統（mechanical systems） 206
7-2 電機系統 210
7-3 馬達的位置或轉速控制 222
Chapter 8 時域特性分析 237
8-1 概述 237
8-2 穩態誤差（Steady state error, ess） 238
8-3 暫態響應的性能規格 253
8-4 標準二階系統之特性根與工作性能的關係 261
8-5 模式簡化（model reduction） 273
8-6 在閉迴路轉移函數加入零點、極點的影響 276
8-7 系統的性能指標（performance index） 281
Chapter 9 穩定度與靈敏度 288
9-1 穩定性（stability） 288
9-2 羅斯－赫維茲穩定準則（Routh Hurwitz stability criterion） 293
9-3 離散資料系統的穩定性判斷 307
9-4 靈敏度（Sensitivity） 310
Chapter 10 根軌跡法 318
10-1 根軌跡基本概念 318
10-2 開路轉移函數 G（s）H（s）加入極點或零點對根軌跡的影響 336
10-3 根廓線（root contour） 348
10-4 例題精選 351
Chapter 11 頻率響應法 360
11-1 頻率響應與時間響應的關係 360
11-2 極座標圖（polar plot） 368
11-3 波德圖（Bode plot） 376
11-4 繪製波德圖 384
11-5 系統型式與 Bode 圖關係 389
11-6 極小相系統 392
11-7 由波德圖判別轉移函數 393
Chapter 12 頻域特性分析 399
12-1 頻域的穩定度 399
12-2 奈氏穩定準則（Nyquist stability criterion） 402
12-3 增益邊限與相位邊限 415
12-4 閉迴路頻率響應――尼可士圖 420
12-5 具有時間延遲系統的探討 427
Chapter 13 控制系統設計與補償 436
13-1 補償器（compensator） 436
13-2 領先落後在頻域中之補償 442
13-3 領先、落後之時域補償 449
13-4 PID 控制器 461
13-5 極點－零點互消補償器（ pole-zero cancellation compensation） 465
Chapter 14 線性化與相平面 474
14-1 線性化（linearization） 474
14-2 平 衡 態 （ equilibrium state ）或平衡點（equilibrium point） 477
14-3 相平面（phase plane） 483
第二部分 歷屆試題與解析
98 學年度技術校院二年制統一入學測驗「自動控制（含實習）」試題 507
98 年臺灣菸酒股份有限公司第 3 至 5 職等新進從業人員甄試「自動控制」試題 520
98 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「控制系統」試題 526
99 年公務人員特種考試關務人員（三等）考試「自動控制」試題 533
100 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 540
100 年度桃園大眾捷運公司行車籌備人員甄試「控制概論」試題 549
101 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 565
101 年特種考試地方政府公務人員（三等）考試「自動控制」試題 569
102 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 576
103 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 581
103 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 585
104 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 594
104 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 599
105 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 606
105 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 612
106 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 621
106 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 626
107 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 632
107 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 637
108 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 646
108 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 652
Chapter 1 控制系統概論與導論 3
1-1 控制系統之描述 3
1-2 開迴路與閉迴路控制系統（open loop and close loop control system） 4
1-3 系統的探討 5
1-4 系統導論 11
Chapter 2 拉氏轉換 26
2-1 拉氏轉換 26
2-2 拉氏轉換重要定理 29
2-3 反拉氏轉換（inverse Laplace transform） 34
2-4 轉移函數（Transfer function） 44
Chapter 3 基本矩陣理論 50
3-1 矩陣運算 50
3-2 線性獨立與基底轉換 56
3-3 特性值、特性向量與特性方程式 59
3-4 e At之求法 67
Chapter 4 系統描述 79
4-1 方塊圖（block diagram） 79
4-2 訊號流程圖（signal flow graphs） 86
4-3 動態方程式（dynamic equation） 94
4-4 轉移函數的分解（decomposition） 100
4-5 動態方程式的解 114
4-6 X＝ AX 的 形 態 上 的 分 解 （ modal decomposition） 119
4-7 多輸入多輸出（MIMO）系統 124
Chapter 5 離散系統 131
5-1 線 性 差 分 方 程 式 （ linear difference equation） 131
5-2 Z 轉換（Z-transform） 134
5-3 離散系統的反 Z 轉換 140
5-4 離散時間系統的描述 147
5-5 離 散 資 料 系 統 的 轉 移 函 數 （ transfer function of discrete data system） 159
Chapter 6 可控制性與可觀察性 178
6-1 狀 態 完 全 可 控 制 性 （ complete state controllability） 178
6-2 可觀察性（observability） 180
6-3 可控制性與可觀察性之判斷 182
6-4 可控制性與可觀察性的不變性定理 189
6-5 轉移函數與可控制性、可觀察性之關係 190
6-6 狀態回授（state feedback） 195
6-7 觀察器（observer）之設計 201
6-8 分離原理 203
Chapter 7 物理系統之數學模式 206
7-1 機械系統（mechanical systems） 206
7-2 電機系統 210
7-3 馬達的位置或轉速控制 222
Chapter 8 時域特性分析 237
8-1 概述 237
8-2 穩態誤差（Steady state error, ess） 238
8-3 暫態響應的性能規格 253
8-4 標準二階系統之特性根與工作性能的關係 261
8-5 模式簡化（model reduction） 273
8-6 在閉迴路轉移函數加入零點、極點的影響 276
8-7 系統的性能指標（performance index） 281
Chapter 9 穩定度與靈敏度 288
9-1 穩定性（stability） 288
9-2 羅斯－赫維茲穩定準則（Routh Hurwitz stability criterion） 293
9-3 離散資料系統的穩定性判斷 307
9-4 靈敏度（Sensitivity） 310
Chapter 10 根軌跡法 318
10-1 根軌跡基本概念 318
10-2 開路轉移函數 G（s）H（s）加入極點或零點對根軌跡的影響 336
10-3 根廓線（root contour） 348
10-4 例題精選 351
Chapter 11 頻率響應法 360
11-1 頻率響應與時間響應的關係 360
11-2 極座標圖（polar plot） 368
11-3 波德圖（Bode plot） 376
11-4 繪製波德圖 384
11-5 系統型式與 Bode 圖關係 389
11-6 極小相系統 392
11-7 由波德圖判別轉移函數 393
Chapter 12 頻域特性分析 399
12-1 頻域的穩定度 399
12-2 奈氏穩定準則（Nyquist stability criterion） 402
12-3 增益邊限與相位邊限 415
12-4 閉迴路頻率響應――尼可士圖 420
12-5 具有時間延遲系統的探討 427
Chapter 13 控制系統設計與補償 436
13-1 補償器（compensator） 436
13-2 領先落後在頻域中之補償 442
13-3 領先、落後之時域補償 449
13-4 PID 控制器 461
13-5 極點－零點互消補償器（ pole-zero cancellation compensation） 465
Chapter 14 線性化與相平面 474
14-1 線性化（linearization） 474
14-2 平 衡 態 （ equilibrium state ）或平衡點（equilibrium point） 477
14-3 相平面（phase plane） 483
第二部分 歷屆試題與解析
98 學年度技術校院二年制統一入學測驗「自動控制（含實習）」試題 507
98 年臺灣菸酒股份有限公司第 3 至 5 職等新進從業人員甄試「自動控制」試題 520
98 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「控制系統」試題 526
99 年公務人員特種考試關務人員（三等）考試「自動控制」試題 533
100 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 540
100 年度桃園大眾捷運公司行車籌備人員甄試「控制概論」試題 549
101 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 565
101 年特種考試地方政府公務人員（三等）考試「自動控制」試題 569
102 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 576
103 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 581
103 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 585
104 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 594
104 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 599
105 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 606
105 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 612
106 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 621
106 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 626
107 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 632
107 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 637
108 年經濟部所屬事業機構新進職員甄試「自動控制」試題 646
108 年公務人員高等考試三級考試「自動控制」試題 652