科目代碼：自動(dòng)控制原理
適用專業(yè)：控制理論與控制工程
參考書目：《自動(dòng)控制原理》王建輝 顧樹生編 冶金工業(yè)出版社
《現(xiàn)代控制理論》劉豹主編，機(jī)械工業(yè)出版社
考試時(shí)間：3小時(shí)
考試方式：筆試
總 分：150分
考試范圍：
一、“自動(dòng)控制原理”部分，這一部分占總分的80%-85%.
1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念
（1）明確自動(dòng)控制的任務(wù)，正確理解受控制對(duì)象，被控量、控制裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)等概念。
（2）正確理解開環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制。明了恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)與程序控制系統(tǒng)的控制原理。
（3）掌握由系統(tǒng)工作原理圖畫原理方塊圖的方法，并能判別系統(tǒng)的控制方式。
（4）明確對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求。
2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
（1）了解動(dòng)態(tài)微分方程建立的一般方法。
（2）正確理解傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)和意義。
（3）正確理解系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、對(duì)給定和對(duì)干擾的傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)以及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等概念。
（4）掌握常用電元件的傳遞函數(shù)的求法。
（5）熟練掌握由系統(tǒng)微分方程組建動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖或信號(hào)流圖，并通過等效變換或用梅遜公式求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的方法。
（6）會(huì)由系統(tǒng)的響應(yīng)曲線或響應(yīng)的解析式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
3.自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法
（1）會(huì)求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)。
（2）正確理解系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)（δ%， ）、穩(wěn)定性、系統(tǒng)的型別、靜態(tài)誤差系數(shù)和動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)等概念、明確線性定常系統(tǒng)多輸入響應(yīng)的迭加性……
（3）牢固掌握一階系統(tǒng)與二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和單位階躍響應(yīng)的特點(diǎn)，并能熟練計(jì)算一階系統(tǒng)與欠阻尼二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。
（4）熟練掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)，判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性和進(jìn)行參數(shù)分析計(jì)算。
（5）正確理解穩(wěn)態(tài)誤差的定義及誤差的規(guī)律，并能熟練掌握給定與干擾穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法，明確終值定理的使用條件。
（6）掌握穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性的矛盾及解決途徑。
4.根軌跡法
（1）掌握開環(huán)根軌跡放大系數(shù) 變化時(shí)系統(tǒng)根軌跡的繪制方法。理解和熟記根軌跡繪制法則，會(huì)利用幅值方程求特定的開環(huán)放大系數(shù) 的值。
（2）掌握閉環(huán)零、極點(diǎn)的分布和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系。
（3）掌握廣義根軌跡、零度根軌跡繪制的方法。
5.頻率法
（1）會(huì)求系統(tǒng)在正弦輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。
（2）熟記典型環(huán)節(jié)的乃氏圖、波德圖及其特征點(diǎn)。
（3）熟練掌握由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)繪制乃氏圖與波德圖的方法。
（4）掌握由系統(tǒng)的幅相頻率特性曲線求開環(huán)傳遞函數(shù)形式的方法；熟練掌握最小相位系統(tǒng)由對(duì)數(shù)幅頻特性漸近線求傳遞函數(shù)方法。
（5）熟練掌握由開環(huán)幅相頻率特性或開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。
（6）正確理解截止頻率 、相角裕量 、幅值裕量以及三頻段等概念，正確計(jì)算穩(wěn)定裕量。
（7）了解諧振峰值 、諧振頻率 、頻寬 等概念。
6.控制系統(tǒng)的校正與綜合用頻率法設(shè)計(jì)系統(tǒng)
（1）要熟記典型的無(wú)源及有源超前、滯后、滯后-超前校正裝置。
（2）掌握超前、滯后、滯后-超前串聯(lián)校正的特點(diǎn)及其對(duì)系統(tǒng)的作用。
（3）掌握超前、滯后串聯(lián)校正方法。
（4）掌握反饋校正的功能及校正方法。
（5）理解前饋校正方法。
7.非線性系統(tǒng)
（1）正確理解諧波線性化的條件及描述函數(shù)概念。
（2）了解描述函數(shù)建立的一般方法及典型非線性函數(shù)的負(fù)倒特性的特點(diǎn)。
（3）重點(diǎn)掌握在給定系統(tǒng)線性部分傳遞函數(shù)與非線性部分描述函數(shù)，用描述函數(shù)法計(jì)算系統(tǒng)的自振參數(shù)及判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。
（4）掌握非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化方法
（5）明了相軌跡的走向、相平面的區(qū)分、起始點(diǎn)、奇點(diǎn)與漸近線等。
（6）掌握繪制系統(tǒng)的相軌跡的方法。
8.采樣控制系統(tǒng)
（1）了解和熟悉理想采樣信號(hào)數(shù)學(xué)描述法，并熟記采樣定理。
（2）了解零保持器的原理，掌握其傳遞函數(shù)。
（3）理解Z變換的定義，熟悉Z變換的基本定理，掌握Z(yǔ)變換和Z反變換的常用的方法，掌握線性常系數(shù)差分方程的求解方法。
（4）正確理解脈沖傳遞函數(shù)的定義，熟練掌握由系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖求系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)的方法。
（5）掌握采樣系統(tǒng)的時(shí)域分析。熟悉用z變換求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，熟悉采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的分析方法，熟悉采樣時(shí)刻穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法。正確理解S平面與Z平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
（6）了解采樣系統(tǒng)的頻域分析。
二、“現(xiàn)代控制理論”部分，（這一部分占總分15%-20%）
1.狀態(tài)空間分析法
（1）系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立，掌握方法。主要是線性定常系統(tǒng)在作用函數(shù)含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)與不含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的情況。
（2）掌握線性定常系統(tǒng)齊次，非齊次狀態(tài)方程求解。了解線性時(shí)變系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程求解。
（3）矩陣指數(shù) 的求法。
（4）將矩陣化為對(duì)角線型或約旦標(biāo)準(zhǔn)型。
2.能控制性與能觀測(cè)性
（1）線性定常系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)能控性判據(jù)及應(yīng)用。
（2）線性定常系統(tǒng)能觀性判據(jù)。
（3）系統(tǒng)狀態(tài)方程化能控、能觀標(biāo)準(zhǔn)型。
3.系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
（1）了解李雅普諾夫穩(wěn)定意義及定理。
（2）應(yīng)用李雅普諾夫穩(wěn)定判據(jù)判斷線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（3）掌握線性定常李雅普諾夫函數(shù) .
（4）了解線性離散系統(tǒng)李雅普諾夫函數(shù)求法。
（5）非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，了解克拉索夫斯基法和變量梯度法。
4.線性定常系統(tǒng)的綜合
（1）掌握利用極點(diǎn)配置方法設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋增益陣。
（2）了解系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題。
（3）了解系統(tǒng)解耦的概念及設(shè)計(jì)方法。
（4）掌握狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)。
適用專業(yè)：控制理論與控制工程
參考書目：《自動(dòng)控制原理》王建輝 顧樹生編 冶金工業(yè)出版社
《現(xiàn)代控制理論》劉豹主編，機(jī)械工業(yè)出版社
考試時(shí)間：3小時(shí)
考試方式：筆試
總 分：150分
考試范圍：
一、“自動(dòng)控制原理”部分，這一部分占總分的80%-85%.
1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念
（1）明確自動(dòng)控制的任務(wù)，正確理解受控制對(duì)象，被控量、控制裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)等概念。
（2）正確理解開環(huán)控制、閉環(huán)控制與復(fù)合控制。明了恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)與程序控制系統(tǒng)的控制原理。
（3）掌握由系統(tǒng)工作原理圖畫原理方塊圖的方法，并能判別系統(tǒng)的控制方式。
（4）明確對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能要求。
2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
（1）了解動(dòng)態(tài)微分方程建立的一般方法。
（2）正確理解傳遞函數(shù)的定義、性質(zhì)和意義。
（3）正確理解系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、對(duì)給定和對(duì)干擾的傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)以及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等概念。
（4）掌握常用電元件的傳遞函數(shù)的求法。
（5）熟練掌握由系統(tǒng)微分方程組建動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖或信號(hào)流圖，并通過等效變換或用梅遜公式求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的方法。
（6）會(huì)由系統(tǒng)的響應(yīng)曲線或響應(yīng)的解析式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
3.自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析法
（1）會(huì)求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)。
（2）正確理解系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)（δ%， ）、穩(wěn)定性、系統(tǒng)的型別、靜態(tài)誤差系數(shù)和動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)等概念、明確線性定常系統(tǒng)多輸入響應(yīng)的迭加性……
（3）牢固掌握一階系統(tǒng)與二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和單位階躍響應(yīng)的特點(diǎn)，并能熟練計(jì)算一階系統(tǒng)與欠阻尼二階系統(tǒng)的性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。
（4）熟練掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)，判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性和進(jìn)行參數(shù)分析計(jì)算。
（5）正確理解穩(wěn)態(tài)誤差的定義及誤差的規(guī)律，并能熟練掌握給定與干擾穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法，明確終值定理的使用條件。
（6）掌握穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定性的矛盾及解決途徑。
4.根軌跡法
（1）掌握開環(huán)根軌跡放大系數(shù) 變化時(shí)系統(tǒng)根軌跡的繪制方法。理解和熟記根軌跡繪制法則，會(huì)利用幅值方程求特定的開環(huán)放大系數(shù) 的值。
（2）掌握閉環(huán)零、極點(diǎn)的分布和系統(tǒng)階躍響應(yīng)的關(guān)系。
（3）掌握廣義根軌跡、零度根軌跡繪制的方法。
5.頻率法
（1）會(huì)求系統(tǒng)在正弦輸入下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。
（2）熟記典型環(huán)節(jié)的乃氏圖、波德圖及其特征點(diǎn)。
（3）熟練掌握由系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)繪制乃氏圖與波德圖的方法。
（4）掌握由系統(tǒng)的幅相頻率特性曲線求開環(huán)傳遞函數(shù)形式的方法；熟練掌握最小相位系統(tǒng)由對(duì)數(shù)幅頻特性漸近線求傳遞函數(shù)方法。
（5）熟練掌握由開環(huán)幅相頻率特性或開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。
（6）正確理解截止頻率 、相角裕量 、幅值裕量以及三頻段等概念，正確計(jì)算穩(wěn)定裕量。
（7）了解諧振峰值 、諧振頻率 、頻寬 等概念。
6.控制系統(tǒng)的校正與綜合用頻率法設(shè)計(jì)系統(tǒng)
（1）要熟記典型的無(wú)源及有源超前、滯后、滯后-超前校正裝置。
（2）掌握超前、滯后、滯后-超前串聯(lián)校正的特點(diǎn)及其對(duì)系統(tǒng)的作用。
（3）掌握超前、滯后串聯(lián)校正方法。
（4）掌握反饋校正的功能及校正方法。
（5）理解前饋校正方法。
7.非線性系統(tǒng)
（1）正確理解諧波線性化的條件及描述函數(shù)概念。
（2）了解描述函數(shù)建立的一般方法及典型非線性函數(shù)的負(fù)倒特性的特點(diǎn)。
（3）重點(diǎn)掌握在給定系統(tǒng)線性部分傳遞函數(shù)與非線性部分描述函數(shù)，用描述函數(shù)法計(jì)算系統(tǒng)的自振參數(shù)及判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。
（4）掌握非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化方法
（5）明了相軌跡的走向、相平面的區(qū)分、起始點(diǎn)、奇點(diǎn)與漸近線等。
（6）掌握繪制系統(tǒng)的相軌跡的方法。
8.采樣控制系統(tǒng)
（1）了解和熟悉理想采樣信號(hào)數(shù)學(xué)描述法，并熟記采樣定理。
（2）了解零保持器的原理，掌握其傳遞函數(shù)。
（3）理解Z變換的定義，熟悉Z變換的基本定理，掌握Z(yǔ)變換和Z反變換的常用的方法，掌握線性常系數(shù)差分方程的求解方法。
（4）正確理解脈沖傳遞函數(shù)的定義，熟練掌握由系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖求系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)的方法。
（5）掌握采樣系統(tǒng)的時(shí)域分析。熟悉用z變換求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，熟悉采樣系統(tǒng)穩(wěn)定的分析方法，熟悉采樣時(shí)刻穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法。正確理解S平面與Z平面的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
（6）了解采樣系統(tǒng)的頻域分析。
二、“現(xiàn)代控制理論”部分，（這一部分占總分15%-20%）
1.狀態(tài)空間分析法
（1）系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立，掌握方法。主要是線性定常系統(tǒng)在作用函數(shù)含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)與不含導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的情況。
（2）掌握線性定常系統(tǒng)齊次，非齊次狀態(tài)方程求解。了解線性時(shí)變系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程求解。
（3）矩陣指數(shù) 的求法。
（4）將矩陣化為對(duì)角線型或約旦標(biāo)準(zhǔn)型。
2.能控制性與能觀測(cè)性
（1）線性定常系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)狀態(tài)能控性判據(jù)及應(yīng)用。
（2）線性定常系統(tǒng)能觀性判據(jù)。
（3）系統(tǒng)狀態(tài)方程化能控、能觀標(biāo)準(zhǔn)型。
3.系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
（1）了解李雅普諾夫穩(wěn)定意義及定理。
（2）應(yīng)用李雅普諾夫穩(wěn)定判據(jù)判斷線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（3）掌握線性定常李雅普諾夫函數(shù) .
（4）了解線性離散系統(tǒng)李雅普諾夫函數(shù)求法。
（5）非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，了解克拉索夫斯基法和變量梯度法。
4.線性定常系統(tǒng)的綜合
（1）掌握利用極點(diǎn)配置方法設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋增益陣。
（2）了解系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題。
（3）了解系統(tǒng)解耦的概念及設(shè)計(jì)方法。
（4）掌握狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)。