適用專業(yè)：控制工程

一、考試范圍

自動控制的一般概念、線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)的時(shí)域分析方法、根軌跡法、控制系統(tǒng)的頻率域分析方法、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正、非線性系統(tǒng)分析、采樣控制系統(tǒng)等內(nèi)容。

二、考試形式與考試題型

1.答卷方式：閉卷，筆試。

2.試卷分?jǐn)?shù)：滿分為150分。

3.試卷題型：簡答題（20%），計(jì)算題（80%），數(shù)目：8-10題。

4、考試時(shí)間：3小時(shí)。

三、考試內(nèi)容要點(diǎn)

1. 自動控制的一般概念

考試內(nèi)容：控制系統(tǒng)的基本概念；系統(tǒng)的分類；對控制系統(tǒng)的基本要求。

考試要求：

（1）掌握反饋控制系統(tǒng)的基本組成；

（2）了解基本控制方式；

（3）會畫控制系統(tǒng)原理框圖。

2. 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

考試內(nèi)容：動態(tài)方程（微分方程和傳遞函數(shù)）的建立；傳遞函數(shù)定義和性質(zhì)；方框圖的繪制及其等效變換；信號流圖。

考試要求：

（1）了解微分方程的建立和求解方法；

（2）掌握傳遞函數(shù)的概念、定義和性質(zhì)和方框圖的概念和等效變換；

（3）掌握利用方框圖等效變換建立系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；

（4）掌握梅遜公式；

（5）理解方框圖與信號流圖的關(guān)系；

（6）理解典型環(huán)節(jié)的概念。

3. 控制系統(tǒng)的時(shí)域分析方法

考試內(nèi)容：典型的輸入信號；線性系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性能指標(biāo)；一階系統(tǒng)在典型輸入信號下的響應(yīng)；二階系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的響應(yīng)及欠阻尼二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)計(jì)算；系統(tǒng)的穩(wěn)定性的分析與計(jì)算；Routh穩(wěn)定判據(jù)；穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算及一般規(guī)律。

考試要求：

（1）掌握一階系統(tǒng)在典型輸入信號下的響應(yīng)；

（2）掌握典型二階系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的響應(yīng)；

（3）欠阻尼情況下典型二階系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的性能指標(biāo)計(jì)算；

（4）掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念、分析與計(jì)算和Routh穩(wěn)定判據(jù)；

（5）能熟練計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

4. 根軌跡法

考試內(nèi)容：根軌跡的概念及繪制根軌跡的基本規(guī)則；利用根軌跡對控制系統(tǒng)性能進(jìn)行分析；廣義根軌跡。

考試要求：

（1）理解根軌跡的概念，掌握繪制根軌跡的基本條件；

（2）掌握繪制根軌跡的基本原則；

（3）要求能熟練繪制系統(tǒng)的常規(guī)根軌跡；

（4）能利用根軌跡方法對控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析；

（5）了解參數(shù)根軌跡。

5. 控制系統(tǒng)的頻率域分析方法

考試內(nèi)容：頻率特性的概念；典型環(huán)節(jié)的頻率特性及開環(huán)頻率特性；利用奈氏判據(jù)和對數(shù)頻率判據(jù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；穩(wěn)定裕度的計(jì)算；閉環(huán)頻率特性及閉環(huán)頻率性能指標(biāo)。

考試要求：

（1）掌握頻率特性的基本概念及典型環(huán)節(jié)的頻率特性；

（2）能繪制系統(tǒng)的頻率特性圖和Bode圖以及根據(jù)Bode圖求傳遞函數(shù)；

（3）熟練利用Nyquist穩(wěn)定判據(jù)和對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)對線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析；

（4）穩(wěn)定裕度及其計(jì)算。

6. 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正

考試內(nèi)容：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正；線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律；常用校正裝置及其特性；根軌跡法和頻率法進(jìn)行串聯(lián)校正；反饋和復(fù)合校正。

考試要求：

（1）了解校正的基本概念；

（2）掌握無源超前/滯后校正網(wǎng)絡(luò)頻率特性及其作用；

（3）能用頻率法串接校正網(wǎng)絡(luò)；

（4）掌握反饋校正的方法與設(shè)計(jì)；

（5）掌握線性系統(tǒng)的基本控制規(guī)律及PID校正的特點(diǎn)；

（5）理解復(fù)合校正。

7. 非線性系統(tǒng)分析

考試內(nèi)容：非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)；典型非線性特性；相平面法的基本知識及線性二階系統(tǒng)的相平面分析；利用相平面法對非線性系統(tǒng)進(jìn)行分析；簡單非線性特性及其組合的描述函數(shù)；描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性；自振蕩的判斷與分析。

考試要求：

（1）理解相平面法的基本知識，并能繪制簡單系統(tǒng)的相軌跡；

（2）了解簡單非線性特性及其組合的描述函數(shù)；

（3）了解描述函數(shù)法對非線性系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析；

（4）了解自振蕩的判斷與分析；

（5）理解非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系。

8. 采樣控制系統(tǒng)

考試內(nèi)容：采樣-保持過程；零階保持器；Z變換及Z反變換；采樣系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立；穩(wěn)定性分析與誤差計(jì)算；最小拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

考試要求：

（1）了解理想的采樣開關(guān)與采樣過程的數(shù)學(xué)描述；

（2）掌握零階保持器的數(shù)學(xué)描述及特點(diǎn)；

（3）掌握Z變換及其基本定理；

（4）掌握Z反變換；

（5）求采樣系統(tǒng)的開環(huán)、閉環(huán)脈沖函數(shù)；

（6）能對離散系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差；

（7）理解最小拍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

四、主要參考教材

《自動控制原理》（第2版），謝克明主編，電子工業(yè)出版社，2009年1月。

《自動控制原理》（第五版），胡壽松主編，科學(xué)出版社，2007年6月。

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