華中科技大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試《自動控制原理》考試大綱

科目名稱：自動控制原理(含經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論)

代 碼：829

第一部分 考試說明

一.考試性質(zhì)

《自動控制原理》是為我校招收控制科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生設(shè)置的考試科目。它的評價標(biāo)準(zhǔn)是高等學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)生能達(dá)到良好及以上水平，以保證被錄取者具有較扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。

二.考試形式與試卷結(jié)構(gòu)

(一) 答卷方式：閉卷，筆試;

(二) 答題時間：180分鐘。

(三) 題型 ：計算題、簡答題、選擇題

第二部分 考查要點

(一) 自動控制的一般概念

1. 自動控制和自動控制系統(tǒng)的基本概念，負(fù)反饋控制的原理;

2. 控制系統(tǒng)的組成與分類;

3. 根據(jù)實際系統(tǒng)的工作原理畫控制系統(tǒng)的方塊圖。

(二) 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

1. 控制系統(tǒng)微分方程的建立，拉氏變換求解微分方程。

2. 傳遞函數(shù)的概念、定義和性質(zhì)。

3. 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)構(gòu)圖的等效變換。

4. 控制系統(tǒng)的信號流圖，結(jié)構(gòu)圖與信號流圖間的關(guān)系，由梅遜公式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

(三)線性系統(tǒng)的時域分析

1. 穩(wěn)定性的概念，系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件，Routh穩(wěn)定判據(jù)。

2. 穩(wěn)態(tài)性能分析

(1) 穩(wěn)態(tài)誤差的概念，根據(jù)定義求取誤差傳遞函數(shù)，由終值定理計算穩(wěn)態(tài)誤差;

(2) 靜態(tài)誤差系數(shù)和動態(tài)誤差系數(shù)，系統(tǒng)型別與靜態(tài)誤差系數(shù)，影響穩(wěn)態(tài)誤差的因素。

3.動態(tài)性能分析

(1) 一階系統(tǒng)特征參數(shù)與動態(tài)性能指標(biāo)間的關(guān)系;

(2) 典型二階系統(tǒng)的特征參數(shù)與性能指標(biāo)的關(guān)系;

(3) 附加閉環(huán)零極點對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響;

(4) 主導(dǎo)極點的概念，用此概念分析高階系統(tǒng)。

(四)線性系統(tǒng)的根軌跡法

1. 根軌跡的概念，根軌跡方程，幅值條件和相角條件。

2. 繪制根軌跡的基本規(guī)則。

3. 0o根軌跡。非最小相位系統(tǒng)的根軌跡及正反饋系統(tǒng)的根軌跡的畫法。

4. 等效開環(huán)傳遞函數(shù)的概念，參數(shù)根軌跡。

5. 用根軌跡分析系統(tǒng)的性能。

(五)線性系統(tǒng)的頻域分析

1. 頻率特性的定義，幅頻特性與相頻特性。

2. 用頻率特性的概念分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

3. 頻率特性的幾何表示方法。

(1) 典型環(huán)節(jié)及開環(huán)系統(tǒng)幅相頻率特性曲線(又稱奈氏曲線或極坐標(biāo)圖)的畫法。

(2) 典型環(huán)節(jié)及開環(huán)系統(tǒng)對數(shù)頻率特性曲線(Bode圖)的畫法。

(3) 由對數(shù)幅頻特性求最小相位系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。

(4) 描述頻率特性的對數(shù)幅相曲線(尼柯爾斯曲線)

4. Nquisty穩(wěn)定性判據(jù)。

(2) 由對數(shù)頻率特性判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性;

5. 穩(wěn)定裕量

(1) 當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，系統(tǒng)相對穩(wěn)定性的概念。

(2) 幅值裕量和相角裕量的定義及計算。

6. 閉環(huán)頻率特性的有關(guān)指標(biāo)及近似估算。

7. 頻域指標(biāo)與時域指標(biāo)的關(guān)系。

(六)系統(tǒng)校正

1. 校正的基本概念，校正的方式，常用校正裝置的特性。

2. 根據(jù)性能指標(biāo)的要求，設(shè)計校正裝置，用頻率法確定串聯(lián)超前校正、遲后校正和遲后-超前校正裝置的參數(shù)。

3. 將性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換為期望開環(huán)對數(shù)幅頻特性，根據(jù)期望特性設(shè)計最小相位系統(tǒng)的校正裝置。

4. 了解反饋校正和復(fù)合校正的基本思路與方法。

(七)離散系統(tǒng)的分析與校正

1. 離散系統(tǒng)的基本概念，脈沖傳遞函數(shù)及其特性，信號采樣與恢復(fù)。

2. Z變換的定義，Z變換的方法。

3. 離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，差分方程與脈沖傳遞函數(shù)

4. 離散系統(tǒng)的性能、和穩(wěn)態(tài)誤差分析。

(1) 穩(wěn)定性分析。Z傳遞函數(shù)經(jīng)W變換后，用勞斯判據(jù)分析其穩(wěn)定性。

(2) 連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能分析方法在離散系統(tǒng)中的推廣。

(3) 動態(tài)性能分析。離散系統(tǒng)的時間響應(yīng)，采樣器和保持器對動態(tài)性能的影響閉環(huán)極點與動態(tài)性能的關(guān)系。

5. 離散系統(tǒng)的綜合，無紋波最少拍系統(tǒng)的設(shè)計。

(八)非線性控制系統(tǒng)分析

1. 非線性系統(tǒng)的特征，非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系。

2. 相平面作圖法、奇點的確定，用極限環(huán)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振。

3. 描述函數(shù)及其性質(zhì)，用描述函數(shù)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、自振及有關(guān)參數(shù)。

(九)線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合

1. 狀態(tài)空間的概念，線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，狀態(tài)方程的解，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣及其性質(zhì)。

2. 線性系統(tǒng)的可控性與可觀性，狀態(tài)可控與輸出可控的概念，可控與可觀標(biāo)準(zhǔn)型。

3. 線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器設(shè)計