江苏自动化研究所硕士研究生入学考试

《自动控制原理》考试大纲

一、           总体要求

全面考查考生对自动控制原理的基本概念、基本方法掌握的程度及运用基本概念、原理、灵活解决问题、分析问题的能力。

二、           命题范围及考查的知识点

1 自动控制的基本概念

1）自动控制系统三种基本控制方式：开环控制、闭环控制、复合控制；

 2）反馈控制的机理；

 3）闭环控制系统的基本组成；

 4）对控制系统的基本要求。

2 控制系统的数学模型

   微分方程、传递函数和结构图是描述系统数学模型的三种主要形式，重点考查：

 1）传递函数定义及性质，结构图的概念；

 2）获取具体物理系统的传递函数，以及绘制系统结构图的方法；

3）通过结构图的化简，求取开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数及干扰信号作用下的闭环传递函数；

4）一般了解信号流图的建立及梅逊公式的应用。

3 线性系统的时域分析法

   重点考查考生对系统稳定性、稳态误差、动态品质等性能的分析方法。

 1）系统性能指标的定义；

 2）系统稳定性概念、劳斯稳定判据及其应用；

 3）一阶、二阶系统（主要是二阶）的动态性能分析，二阶系统阶跃响应的分析及动态性能指标的计算；

 4）系统类型的定义、静态误差系数的定义及计算方法，利用静态误差系数计算系统的静态误差；

5）主导极点的概念，一般了解高阶系统动态性能的分析方法。

4 线性系统的根轨迹法

1）掌握根轨迹的基本概念，根轨迹与系统性能的关系；

2）掌握根轨迹绘制的基本法则，灵活应用基本法则绘制系统的根轨迹；

3）利用根轨迹分析系统的性能；

4）了解参数根轨迹和零度根轨迹的概念。

5 线性系统的频率响应法

  1）频率特性的定义及其几何表示法；

2）系统开环对数频率特性图、幅相曲线图的绘制；

3）最小相位系统与非最小相位系统的概念；

4）利用开环对数频率特性求开环传递函数的条件、方法；

5）利用奈奎斯特稳定判据、对数频率稳定性判据判断闭环系统的稳定性；

6）相角稳定裕量和幅值稳定裕量的定义及其求取方法，它们与系统性能的关系；

7）掌握开环幅值穿越频率、相角交界频率的定义，了解闭环谐振峰值、谐振频率及带宽的定义。

6 控制系统的综合校正

1）正确理解控制系统校正的基本概念；

2）PID校正的思想及算法；

3）二阶系统的比例微分校正及速度反馈校正；

4）超前校正、滞后校正、超前－滞后校正的设计方法；

5）串联校正、反馈校正的设计方法及它们的优缺点；

 6）复合控制校正的设计方法及其优缺点。

7 线性离散系统的分析与校正

    1）掌握采样定理及采样系统与连续系统的区别与联系；

    2）掌握z变换及z反变换；

    3）掌握离散系统差分方程、脉冲传递函数等数学模型的形式；

    4）掌握离散系统稳定性的分析方法，了解影响离散系统稳定性的因素；

 5）掌握离散系统稳态误差的分析方法，了解动态性能的分析方法；

6）一般了解离散系统数字校正的方法。

8非线性控制系统分析

    1）非线性系统与线性系统的区别与联系；

    2）了解常见非线性特性及其对系统运动的影响；

    3）正确理解相平面法的基本概念；

4）掌握相轨迹的绘制方法，并能用解析方法绘制简单非线性系统的相轨迹；

 5）掌握用极限环分析系统的稳定性和自振的方法；

    6）正确理解描述函数的基本概念；

    7）掌握非线性系统结构简化的方法；

    8）熟练掌握用描述函数分析非线性系统的稳定性、自振及有关参数。

9 线性系统的状态空间分析与综合

 1）正确理解状态空间有关概念；

 2）熟练掌握建立元件、系统状态空间表达式的方法；

3）掌握空间表达式向可控、可观测标准形、对角形、约当形等规范形式变换的基本方法；

4）熟练掌握由状态空间表达式求系统传递矩阵的方法；

 5）熟练掌握状态转移矩阵的性质及求取方法，掌握线性定常系统状态方程求解方法；

 6）正确理解可控性、可观测性的基本概念；

 7）熟练掌握判定系统的可控性、可观测性充要条件及有关方法；

8）理解可控性、可观测性与系统传递函数的关系；

9）理解线性系统规范分解的作用和意义，了解规范分解的一般方法；

 10）正确理解利用状态反馈任意配置系统极点的有关概念，熟练掌握按系统指标要求确定状态反馈矩阵的方法；

 11）正确理解利用输出反馈任意配置系统极点的有关概念，掌握按系统指标要求确定输出反馈矩阵的方法；

12）正确理解分解定理，了解状态观测器的作用，一般了解全维状态观测器的设计方法；

 13）正确理解李雅普诺夫稳定性的有关概念；

14）掌握李雅普诺夫第二法，初步掌握寻求系统李雅普诺夫函数判定系统稳定性的方法。

10 利用MATLAB进行控制系统仿真的基础知识

1) 了解控制系统仿真的基本概念；

2）掌握利用SIMULINK图形化界面对连续系统仿真的基本方法。

三、主要参考教材

《自动控制原理》（第六版） 胡寿松，科学出版社，2013年

四、考试说明

 1、总分满分：150分

2、考试时间：3小时

3、考试方式：笔试

4、考试题型：

填空题（30分）

选择题（30分）

简答题（10分）

分析计算题（80分）