? 自動控制理論(二)考試大綱
一、復(fù)習(xí)要點(diǎn)
★ 自動控制原理部分
課程名稱(中文)：自動控制原理
課程名稱(英文)：Automatic Control Principle
相關(guān)課程：數(shù)字電路、模擬電路、復(fù)變函數(shù)、積分變換
第一章：自動控制的一般概念
主要內(nèi)容：建立必要的基本概念：控制系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)的分類、反饋、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、控制器、被控對象、對自動控制系統(tǒng)的基本要求;
要求學(xué)生能根據(jù)控制系統(tǒng)工作原理圖繪制方塊圖。
第二章：控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
主要內(nèi)容：能夠用理論推導(dǎo)的方法建立電路系統(tǒng)及力學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型-微分方程，典型元部件的傳遞函數(shù)的求取，結(jié)構(gòu)圖、信號流圖的繪制，由結(jié)構(gòu)圖等效變換求傳遞函數(shù)，由梅森公式求傳遞函數(shù)。
重點(diǎn)：常用元部件傳遞函數(shù)的求取;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、信號流圖化簡;系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取。
難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)圖等效變換;梅森公式的應(yīng)用。
第三章：自動控制系統(tǒng)的時域分析法
主要內(nèi)容：時域性能指標(biāo)的定義，一階和二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的求取及二階系統(tǒng)性能改善的方法，系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義，勞斯穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用，穩(wěn)態(tài)誤差及誤差系數(shù)的定義、分析與計算，減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法。
重點(diǎn)：二階系統(tǒng)動態(tài)性能計算、性能改善方法及勞斯判據(jù)應(yīng)用。
難點(diǎn)：擾動作用下減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施。
第四章：根軌跡法
主要內(nèi)容：根軌跡的概念，根軌跡方程，幅值條件和相角條件，繪制根軌跡的基本法則，參量根軌跡與零度跟軌跡，用根軌跡法分析系統(tǒng);主導(dǎo)極點(diǎn)。
重點(diǎn)：基本根軌跡、參量根軌跡、零度根軌跡的繪制及根軌跡法分析系統(tǒng)性能。
難點(diǎn)：廣義根軌跡的分析與應(yīng)用。
第五章：頻域分析法
主要內(nèi)容：頻率特性的定義及物理意義，頻率特性的圖形表示方法，典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)的頻率特性的繪制，奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，奈氏判據(jù)在極坐標(biāo)頻率特性、對數(shù)頻率特性中的應(yīng)用，穩(wěn)定裕度，由頻率特性建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
重點(diǎn)：幅相頻率特性、對數(shù)頻率特性的繪制，系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及穩(wěn)定裕度的計算，由頻率特性建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
難點(diǎn)：多環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線、對數(shù)頻率特性曲線的概略繪制及相應(yīng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定。
第六章：自動控制系統(tǒng)的校正方法
主要內(nèi)容：校正方式、校正裝置、串聯(lián)超前校正，串聯(lián)滯后校正，串聯(lián)滯后-超前校正，期望特性校正，反饋校正與復(fù)合校正。
重點(diǎn)：頻率法串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前校正及期望特性校正設(shè)計方法。
難點(diǎn)：串聯(lián)滯后-超前校正、反饋校正方法及應(yīng)用。
★ 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)部分
課程名稱(中文)：現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)
課程名稱(英文)：Foundation of Modern Control Theory
相關(guān)課程：線性代數(shù)、自動控制原理
第一章：線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
主要內(nèi)容：正確理解線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，狀態(tài)空間的基本概念，熟練掌握狀態(tài)空間的表達(dá)式，傳遞函數(shù)矩陣，狀態(tài)空間描述的可控標(biāo)準(zhǔn)型、可觀測標(biāo)準(zhǔn)型、對角標(biāo)準(zhǔn)型、約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型，由物理模型建立狀態(tài)空間描述、由高階微分方程或傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間描述，組合系統(tǒng)狀態(tài)空間描述
重點(diǎn)：由微分方程和結(jié)構(gòu)圖建立電路、機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及傳遞函數(shù)矩陣，畫出狀態(tài)變量圖，求出可控、可觀、對角和約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型。
難點(diǎn)：狀態(tài)變量選取的非唯一性，多輸入多輸出狀態(tài)空間表達(dá)式的建立。
第二章：線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
主要內(nèi)容：矩陣指數(shù)函數(shù)的概念、性質(zhì)、計算方法，線性變換，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法，線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法，線性連續(xù)系統(tǒng)的離散化。
重點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)方程的求解，線性連續(xù)系統(tǒng)的離散化。
難點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)方程的求解，
第三章：線性系統(tǒng)的可控性與可觀性
主要內(nèi)容：正確理解線性定常連續(xù)和線性定常離散系統(tǒng)可控性與可觀性的基本概念與判據(jù)，熟練掌握可控標(biāo)準(zhǔn)型與可觀標(biāo)準(zhǔn)型，對偶原理，規(guī)范分解，線性變換的不變性。
重點(diǎn)：定常系統(tǒng)可控、可觀的各種判據(jù)，可控與可觀規(guī)范分解。
難點(diǎn)：可達(dá)性和可檢測性，格蘭姆矩陣判據(jù)、PBH秩判據(jù)和約當(dāng)規(guī)范型判據(jù)。
第四章：線性系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
主要內(nèi)容：理解傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)及最小實(shí)現(xiàn)的定義、特點(diǎn)和性質(zhì)，熟練掌握系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、鎮(zhèn)定、系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與輸出反饋的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和有關(guān)定理，狀態(tài)反饋與輸出反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置，狀態(tài)觀測器設(shè)計方法以及分離原理，降維觀測器設(shè)計。
重點(diǎn)：可控實(shí)現(xiàn)、可觀測實(shí)現(xiàn)與最小實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)反饋、輸出反饋實(shí)現(xiàn)單輸入輸出或多輸入輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，全維與降維觀測器的設(shè)計。
難點(diǎn)：多輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，最小實(shí)現(xiàn)求解，帶觀測器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)設(shè)計。
二、考試方法
考試內(nèi)容覆蓋的知識面：
自動控制原理：第二章到第六章主要內(nèi)容，其中高階系統(tǒng)指標(biāo)計算和根軌跡族不要求
試題包括基本概念，基本理論計算(一些重要的公式要背)
現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)：試題覆蓋教學(xué)內(nèi)容，包括基本概念，基本理論，基本計算三方面
自動控制原理(占700%)和現(xiàn)代控制(占30%)
考試時間為3小時。
三、主要參考書目
高國燊，余文烋，自動控制原理，廣州：華南理工大學(xué)出版社，第二版
黃輝先，現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)，長沙：湖南大學(xué)出版社，2006
相關(guān)推薦：2014年湘潭大學(xué)考研大綱匯總
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一、復(fù)習(xí)要點(diǎn)
★ 自動控制原理部分
課程名稱(中文)：自動控制原理
課程名稱(英文)：Automatic Control Principle
相關(guān)課程：數(shù)字電路、模擬電路、復(fù)變函數(shù)、積分變換
第一章：自動控制的一般概念
主要內(nèi)容：建立必要的基本概念：控制系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)的分類、反饋、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、控制器、被控對象、對自動控制系統(tǒng)的基本要求;
要求學(xué)生能根據(jù)控制系統(tǒng)工作原理圖繪制方塊圖。
第二章：控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
主要內(nèi)容：能夠用理論推導(dǎo)的方法建立電路系統(tǒng)及力學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型-微分方程，典型元部件的傳遞函數(shù)的求取，結(jié)構(gòu)圖、信號流圖的繪制，由結(jié)構(gòu)圖等效變換求傳遞函數(shù)，由梅森公式求傳遞函數(shù)。
重點(diǎn)：常用元部件傳遞函數(shù)的求取;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、信號流圖化簡;系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取。
難點(diǎn)：結(jié)構(gòu)圖等效變換;梅森公式的應(yīng)用。
第三章：自動控制系統(tǒng)的時域分析法
主要內(nèi)容：時域性能指標(biāo)的定義，一階和二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的求取及二階系統(tǒng)性能改善的方法，系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義，勞斯穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用，穩(wěn)態(tài)誤差及誤差系數(shù)的定義、分析與計算，減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的方法。
重點(diǎn)：二階系統(tǒng)動態(tài)性能計算、性能改善方法及勞斯判據(jù)應(yīng)用。
難點(diǎn)：擾動作用下減小或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施。
第四章：根軌跡法
主要內(nèi)容：根軌跡的概念，根軌跡方程，幅值條件和相角條件，繪制根軌跡的基本法則，參量根軌跡與零度跟軌跡，用根軌跡法分析系統(tǒng);主導(dǎo)極點(diǎn)。
重點(diǎn)：基本根軌跡、參量根軌跡、零度根軌跡的繪制及根軌跡法分析系統(tǒng)性能。
難點(diǎn)：廣義根軌跡的分析與應(yīng)用。
第五章：頻域分析法
主要內(nèi)容：頻率特性的定義及物理意義，頻率特性的圖形表示方法，典型環(huán)節(jié)的頻率特性，系統(tǒng)的頻率特性的繪制，奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)，奈氏判據(jù)在極坐標(biāo)頻率特性、對數(shù)頻率特性中的應(yīng)用，穩(wěn)定裕度，由頻率特性建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
重點(diǎn)：幅相頻率特性、對數(shù)頻率特性的繪制，系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及穩(wěn)定裕度的計算，由頻率特性建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
難點(diǎn)：多環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)幅相曲線、對數(shù)頻率特性曲線的概略繪制及相應(yīng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定。
第六章：自動控制系統(tǒng)的校正方法
主要內(nèi)容：校正方式、校正裝置、串聯(lián)超前校正，串聯(lián)滯后校正，串聯(lián)滯后-超前校正，期望特性校正，反饋校正與復(fù)合校正。
重點(diǎn)：頻率法串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)超前校正及期望特性校正設(shè)計方法。
難點(diǎn)：串聯(lián)滯后-超前校正、反饋校正方法及應(yīng)用。
★ 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)部分
課程名稱(中文)：現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)
課程名稱(英文)：Foundation of Modern Control Theory
相關(guān)課程：線性代數(shù)、自動控制原理
第一章：線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
主要內(nèi)容：正確理解線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，狀態(tài)空間的基本概念，熟練掌握狀態(tài)空間的表達(dá)式，傳遞函數(shù)矩陣，狀態(tài)空間描述的可控標(biāo)準(zhǔn)型、可觀測標(biāo)準(zhǔn)型、對角標(biāo)準(zhǔn)型、約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型，由物理模型建立狀態(tài)空間描述、由高階微分方程或傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間描述，組合系統(tǒng)狀態(tài)空間描述
重點(diǎn)：由微分方程和結(jié)構(gòu)圖建立電路、機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式及傳遞函數(shù)矩陣，畫出狀態(tài)變量圖，求出可控、可觀、對角和約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型。
難點(diǎn)：狀態(tài)變量選取的非唯一性，多輸入多輸出狀態(tài)空間表達(dá)式的建立。
第二章：線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析
主要內(nèi)容：矩陣指數(shù)函數(shù)的概念、性質(zhì)、計算方法，線性變換，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法，線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解方法，線性連續(xù)系統(tǒng)的離散化。
重點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)方程的求解，線性連續(xù)系統(tǒng)的離散化。
難點(diǎn)：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)方程的求解，
第三章：線性系統(tǒng)的可控性與可觀性
主要內(nèi)容：正確理解線性定常連續(xù)和線性定常離散系統(tǒng)可控性與可觀性的基本概念與判據(jù)，熟練掌握可控標(biāo)準(zhǔn)型與可觀標(biāo)準(zhǔn)型，對偶原理，規(guī)范分解，線性變換的不變性。
重點(diǎn)：定常系統(tǒng)可控、可觀的各種判據(jù)，可控與可觀規(guī)范分解。
難點(diǎn)：可達(dá)性和可檢測性，格蘭姆矩陣判據(jù)、PBH秩判據(jù)和約當(dāng)規(guī)范型判據(jù)。
第四章：線性系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
主要內(nèi)容：理解傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)及最小實(shí)現(xiàn)的定義、特點(diǎn)和性質(zhì)，熟練掌握系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、鎮(zhèn)定、系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與輸出反饋的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和有關(guān)定理，狀態(tài)反饋與輸出反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置，狀態(tài)觀測器設(shè)計方法以及分離原理，降維觀測器設(shè)計。
重點(diǎn)：可控實(shí)現(xiàn)、可觀測實(shí)現(xiàn)與最小實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)反饋、輸出反饋實(shí)現(xiàn)單輸入輸出或多輸入輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，全維與降維觀測器的設(shè)計。
難點(diǎn)：多輸出系統(tǒng)的極點(diǎn)配置，最小實(shí)現(xiàn)求解，帶觀測器的閉環(huán)反饋系統(tǒng)設(shè)計。
二、考試方法
考試內(nèi)容覆蓋的知識面：
自動控制原理：第二章到第六章主要內(nèi)容，其中高階系統(tǒng)指標(biāo)計算和根軌跡族不要求
試題包括基本概念，基本理論計算(一些重要的公式要背)
現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)：試題覆蓋教學(xué)內(nèi)容，包括基本概念，基本理論，基本計算三方面
自動控制原理(占700%)和現(xiàn)代控制(占30%)
考試時間為3小時。
三、主要參考書目
高國燊，余文烋，自動控制原理，廣州：華南理工大學(xué)出版社，第二版
黃輝先，現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)，長沙：湖南大學(xué)出版社，2006
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