“ 自动控制原理 ”考试大纲

一、 考试的学科范围

自动控制原理课程教学(大纲)基本要求的基本内容及现代控制理论的部分知识。

二、 评价目标

经过考试应达到下面三个方面的目的：

1. 考察学生对本门课程的基本内容和重点内容的掌握程度。

2. 考察学生运用所学知识综合分析问题、解决问题的能力。

3.考察学生运用所学理论知识处理实际问题的能力。

三、试题主要类型

1、 试卷满分及考试时间

试卷满分为150分，考试时间为120分钟

2、 考试方式

考试方式为闭卷、笔试

3、 试卷的题型结构

计算题及分析简答题

四、考查要点

(一)自动控制系统导论

(1)自动控制系统的一般性概念和基本工作原理;

(2)反馈控制系统的基本组成、分类及对控制系统的基本要求;

(3)《自动控制原理》课程研究的主要内容及其发展现状。

重点掌握：自动控制系统的一般性概念和基本工作原理;反馈控制系统的基本组成、分类及对控制系统的基本要求

(二)控制系统的数学模型

(1)复数和复变函数的基本概念，拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换;

(2)控制系统研究中几种主要数学模型：微分方程、传递函数和频率特性的内在联系;

(3)典型环节的数学模型;

(4)常见电气系统和一般机械系统的数学建模;

(5)方块图的化简法则;

(6)利用梅逊公式求取系统的传递函数。

重点掌握：传递函数的概念、结构图的建立与等效变换、梅逊公式。

(三)自动控制系统的时域分析

(1)系统阶跃响应性能指标;

(2)二阶系统动态性能;

(3)线性系统稳定的充要条件;

(4)利用劳斯判剧判别系统的稳定性;

(5)稳态误差的定义;稳态误差系数的求取及减小或消除系统稳态误差的方法;

重点掌握：稳定性、稳态误差、系统阶跃响应的特点及动态性能与系统参数间的关系等有关概念，有关的计算方法。

(四)根轨迹法

(1)根轨迹的定义、幅值和相角条件;

(2)根轨迹的绘制法则;

(3)利用根轨迹分析系统的特性。

重点掌握：根轨迹的绘制方法，利用根轨迹分析系统的特性。

(五)线性系统的频域分析法

(1)频率特性的定义、求法及性质;

(2)线性系统极坐标图画法;Nyquist图稳定判据的应用;

(3)线性系统伯德图的画法;最小相位系统的定义及性质;

(4)利用Bode图求取系统稳态误差;增益裕量和相位裕量的定义、物理意义和求取;

重点掌握：正确理解频率响应、频率特性的概念及特点，明确频率特性的物理意义;熟练掌握运用奈奎斯特稳定判据和对数频率判据判定系统稳定性的方法;熟练掌握计算稳定裕度的方法。

(六)离散控制系统

(1)离散系统、信号的采样与保持。

(2)z变换理论。

(3)离散系统的数学模型。

(4)离散系统的稳定性分析;离散系统的稳态误差计算。

(5)计算离散系统动态性能的一般方法。

重点掌握：信号的采样、复现及其数学描述，z变换与z反变换，求系统脉冲传递函数，采样系统的稳定性判定及稳态误差计算。

(七)控制系统的状态空间表达式

重点掌握：控制系统状态变量的基本概念、连续时间系统的状态空间表达式的建立方法、传递函数矩阵与状态空间表达式的关系和线性变换方法。

(八)控制系统状态空间表达式的解

重点掌握：线性定常连续系统状态方程的解、状态转移矩阵的求解方法。

(九)线性控制系统的能控性与能观性

重点掌握：系统的可控性与可观测性的概念、线性连续系统的可控性与可观测性的判据、传递函数与能控性和能观性的关系、系统的结构分解方法、系统实现的方法。

五、主要参考书目

1. 胡寿松主编.《自动控制原理》(第6版).北京:科学出版社,2013

2. 刘豹主编.《现代控制理论》(第3版).北京:机械工业出版社,2011

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