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005自動化學(xué)院初試自命題科目大綱

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810自動控制原理

 
《810自動控制原理》
參考書目：
《自動控制原理》孫曉波 李雙全 王海英 科學(xué)出版社　2006
《自動控制原理》第3版，李友善 國防工業(yè)出版社 2005
 
一、考試目的與要求
測試考生掌握自動控制的基本概念與理論，以及自動控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法。考生應(yīng)掌握從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本原理和方法，初步具備進(jìn)行控制工程中常見問題的分析、計算與解決能力。
二、試卷結(jié)構(gòu)
滿分150分，內(nèi)容比例：古典控制理論，占100%
    題型比例：
     1．?dāng)?shù)學(xué)模型、方框圖化簡：  約20分
     2．時域分析：約40分
     3．根軌跡繪制與分析：約15分
     4．頻域分析與計算：約30分
     5．系統(tǒng)綜合與校正： 約20分
     6．非線性系統(tǒng)：約10分
     7．線性離散系統(tǒng)：15分
     
     三、考試內(nèi)容與要求
   （一）自動控制的一般概念
考試內(nèi)容：
自動控制基本方式：開環(huán)、閉環(huán)（反饋）控制；自動控制的性能指標(biāo)。
考試要求
     1. 了解基本概念：控制、自動控制、自動控制系統(tǒng)、反饋控制等。
2. 了解開環(huán)控制與閉環(huán)控制。
3. 掌握了解自動控制系統(tǒng)的組成及對自動控制系統(tǒng)性能的基本要求。
   （二）控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
考試內(nèi)容
建立控制系統(tǒng)的時域和頻域數(shù)學(xué)模型；控制系統(tǒng)的方框圖及其簡化；信號流圖。
考試要求
1. 掌握建立控制系統(tǒng)的時域、頻域數(shù)學(xué)模型的方法。
  2. 掌握系統(tǒng)的微分方程描述及傳遞函數(shù)的求取。
  3. 熟練掌握系統(tǒng)方框圖的化簡方法，或用信號流圖求系統(tǒng)增益的方法。
（三）線性系統(tǒng)的時域分析
考試內(nèi)容
典型的輸入信號；線性系統(tǒng)時間響應(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)計算；線性連續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念、Routh穩(wěn)定判據(jù)及穩(wěn)態(tài)誤差的計算。
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. 熟練掌握典型二階系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的響應(yīng)。
3. 熟練掌握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)計算。
4. 熟練掌握穩(wěn)定性的判別方法和Routh穩(wěn)定判據(jù)。
5. 熟練計算線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差及穩(wěn)態(tài)誤差與開環(huán)增益關(guān)系。
6．掌握消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法。
（四）根軌跡法
考試內(nèi)容
根軌跡的基本概念；繪制根軌跡的基本規(guī)則；控制系統(tǒng)的根軌跡分析。
考試要求
1. 掌握繪制根軌跡的基本規(guī)則。
2. 熟練掌握180°根軌跡的繪制方法。
3. 熟練掌握根軌跡與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系、穩(wěn)定性判斷。
（五）線性系統(tǒng)的頻域分析
考試內(nèi)容
頻率響應(yīng)及其描述；開環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性；開環(huán)系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性；頻域穩(wěn)定性分析；頻率指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系。
考試要求
1. 了解系統(tǒng)頻率響應(yīng)及頻率特性。
2. 了解繪制開環(huán)系統(tǒng)奈氏圖的方法。
3. 熟練掌握繪制開環(huán)系統(tǒng)BODE圖（對數(shù)漸進(jìn)頻率特性）的方法，并熟練掌握最小相位系統(tǒng)BODE圖與系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)對應(yīng)關(guān)系。
4. 掌握奈氏穩(wěn)定性分析。
5. 熟練計算系統(tǒng)相對穩(wěn)定性指標(biāo)。
6．掌握頻率指標(biāo)時與時域指標(biāo)的關(guān)系。
（六）控制系統(tǒng)的綜合與校正
考試內(nèi)容
超前校正；遲后校正；期望頻率特性；
考試要求
1. 了解線性系統(tǒng)校正的基本概念。
2. 熟練掌握串聯(lián)超前校正的設(shè)計方法。
3. 熟練掌握串聯(lián)遲后校正的設(shè)計方法。
4. 掌握期望頻率特性進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計的方法。
（七）非線性控制系統(tǒng)分析
考試內(nèi)容
非線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述；描述函數(shù)法；利用非線性特性改善控制系統(tǒng)性能。
考試要求
1. 了解典型非線性環(huán)節(jié)的基本概念。
2. 熟練掌握典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)。
3．熟練掌握描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)。
4. 了解利用非線性特性改善控制系統(tǒng)性能。
（八）線性離散系統(tǒng)分析與綜合
考試內(nèi)容
采樣過程與信號保持；脈沖傳遞函數(shù)；穩(wěn)定性分析；線性離散系統(tǒng)的時域分析
考試要求
1. 了解采樣定理和零階保持器的基本概念。
2. 熟練計算控制系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。
3. 熟練掌握離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。
4．熟練掌握線性離散系統(tǒng)的時域分析方法。