適用專業：控制工程

一、考試范圍

自動控制的一般概念、線性系統的數學模型、控制系統的時域分析方法、根軌跡法、控制系統的頻率域分析方法、控制系統的設計與校正、非線性系統分析、采樣控制系統等內容。

二、考試形式與考試題型

1.答卷方式：閉卷，筆試。

2.試卷分數：滿分為150分。

3.試卷題型：簡答題（20%），計算題（80%），數目：8-10題。

4、考試時間：3小時。

三、考試內容要點

1. 自動控制的一般概念

考試內容：控制系統的基本概念；系統的分類；對控制系統的基本要求。

考試要求：

（1）掌握反饋控制系統的基本組成；

（2）了解基本控制方式；

（3）會畫控制系統原理框圖。

2. 線性系統的數學模型

考試內容：動態方程（微分方程和傳遞函數）的建立；傳遞函數定義和性質；方框圖的繪制及其等效變換；信號流圖。

考試要求：

（1）了解微分方程的建立和求解方法；

（2）掌握傳遞函數的概念、定義和性質和方框圖的概念和等效變換；

（3）掌握利用方框圖等效變換建立系統的傳遞函數；

（4）掌握梅遜公式；

（5）理解方框圖與信號流圖的關系；

（6）理解典型環節的概念。

3. 控制系統的時域分析方法

考試內容：典型的輸入信號；線性系統時間響應的性能指標；一階系統在典型輸入信號下的響應；二階系統在單位階躍函數作用下的響應及欠阻尼二階系統的性能指標計算；系統的穩定性的分析與計算；Routh穩定判據；穩態誤差的計算及一般規律。

考試要求：

（1）掌握一階系統在典型輸入信號下的響應；

（2）掌握典型二階系統在單位階躍函數作用下的響應；

（3）欠阻尼情況下典型二階系統在單位階躍函數作用下的性能指標計算；

（4）掌握系統穩定性的概念、分析與計算和Routh穩定判據；

（5）能熟練計算系統的穩態誤差。

4. 根軌跡法

考試內容：根軌跡的概念及繪制根軌跡的基本規則；利用根軌跡對控制系統性能進行分析；廣義根軌跡。

考試要求：

（1）理解根軌跡的概念，掌握繪制根軌跡的基本條件；

（2）掌握繪制根軌跡的基本原則；

（3）要求能熟練繪制系統的常規根軌跡；

（4）能利用根軌跡方法對控制系統的性能進行分析；

（5）了解參數根軌跡。

5. 控制系統的頻率域分析方法

考試內容：頻率特性的概念；典型環節的頻率特性及開環頻率特性；利用奈氏判據和對數頻率判據分析系統的穩定性；穩定裕度的計算；閉環頻率特性及閉環頻率性能指標。

考試要求：

（1）掌握頻率特性的基本概念及典型環節的頻率特性；

（2）能繪制系統的頻率特性圖和Bode圖以及根據Bode圖求傳遞函數；

（3）熟練利用Nyquist穩定判據和對數頻率穩定判據對線性系統的穩定性進行分析；

（4）穩定裕度及其計算。

6. 控制系統的設計與校正

考試內容：系統的設計與校正；線性系統的基本控制規律；常用校正裝置及其特性；根軌跡法和頻率法進行串聯校正；反饋和復合校正。

考試要求：

（1）了解校正的基本概念；

（2）掌握無源超前/滯后校正網絡頻率特性及其作用；

（3）能用頻率法串接校正網絡；

（4）掌握反饋校正的方法與設計；

（5）掌握線性系統的基本控制規律及PID校正的特點；

（5）理解復合校正。

7. 非線性系統分析

考試內容：非線性系統的特點；典型非線性特性；相平面法的基本知識及線性二階系統的相平面分析；利用相平面法對非線性系統進行分析；簡單非線性特性及其組合的描述函數；描述函數法分析非線性系統的穩定性；自振蕩的判斷與分析。

考試要求：

（1）理解相平面法的基本知識，并能繪制簡單系統的相軌跡；

（2）了解簡單非線性特性及其組合的描述函數；

（3）了解描述函數法對非線性系統進行穩定性分析；

（4）了解自振蕩的判斷與分析；

（5）理解非線性系統與線性系統的區別與聯系。

8. 采樣控制系統

考試內容：采樣-保持過程；零階保持器；Z變換及Z反變換；采樣系統的數學模型的建立；穩定性分析與誤差計算；最小拍系統設計。

考試要求：

（1）了解理想的采樣開關與采樣過程的數學描述；

（2）掌握零階保持器的數學描述及特點；

（3）掌握Z變換及其基本定理；

（4）掌握Z反變換；

（5）求采樣系統的開環、閉環脈沖函數；

（6）能對離散系統進行穩定性分析，并計算穩態誤差；

（7）理解最小拍系統的設計方法。

四、主要參考教材

《自動控制原理》（第2版），謝克明主編，電子工業出版社，2009年1月。

《自動控制原理》（第五版），胡壽松主編，科學出版社，2007年6月。

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