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【科目名称】 自动控制原理
【科目编号】806
【考试用具及特殊说明】无
【主要内容】
一、基本要求
1.要求考生了解自动控制的基本概念，掌握建立自动控制系统数学模 型的基本方法。特别要熟悉用结构图、信号流图、频率特性求取传递 函数的方法。
2. 掌握使用时域分析法、根轨迹法和频域法对自动控制系统进行分析 和综合。
3. 以状态空间理论为基础，掌握线性系统的状态空间分析方法。
二、考试形式与试卷结构
1.试卷成绩及考试时间
本试卷满分为 150 分，考试时间为 180 分钟。
2.答题方式
闭卷、笔试。
3.参考教材
《自动控制原理》(第八版)，作者：胡寿松、姜斌、张绍杰，科学 出版社，2023.08
4. 题型结构
(1)填空题：5 小题，每小题 3 分，共 15 分; (2)选择题：5 小题，每小题 3 分，共 15 分;
(3)分析题：2 小题，每小题 15 分，共 30 分;
(4)计算题：3 小题，每小题 15 分，共 45 分;
(5)综合应用题：3 小题，每小题 15 分，共 45 分。
三、考试范围
1. 自动控制系统的一般概念
了解基本概念：控制、 自动控制、 自动控制系统、反馈控制等。 了解自动控制系统的组成，了解自动控制系统分类的几种形式。
掌握反馈控制的特点，正确理解和掌握负反馈控制原理，能够确 定控制系统的被控对象、被控量和给定量。掌握根据工作原理图绘制 系统框图(结构图)的方法。
掌握控制系统的典型输入信号，熟记时间域的表达形式及其拉氏 变换的表达形式。
2. 自动控制系统的数学模型
了解建立系统微分方程的一般方法，掌握运用拉氏变换解微分方 程的方法。
掌握控制系统数学模型的各种表达形式及其它们之间的相互转 换。牢固掌握传递函数的概念、定义和性质，掌握从不同途径求传递 函数的方法。
能够熟练地进行框图(结构图)的等效变换，从而求出系统的传 递函数。
掌握信号流程图的绘制方法，明确框图(结构图)与信号流程图间的对应关系，即通过框图(结构图)绘制出系统的信号流程图。能 够运用梅逊公式求控制系统的总增益。
3. 自动控制系统的时域法分析
了解时间域分析法的特点。
牢固掌握一阶系统、二阶系统的数学模型及其典型响应的特点， 能熟练确定一阶系统和二阶系统的特征参数。重点掌握二阶欠阻尼系 统的单位阶跃响应。
了解控制系统性能指标的含义，明确上升时间、最大超调量、峰 值时间、过度过程时间和震荡次数的有关定义及其计算公式，牢固掌 握一阶系统及二阶欠阻尼系统动态性能计算方法。
了解典型欠阻尼二阶系统的特征参数，了解极点位置与动态性能 间的相互关系，了解附加闭环零极点对动态性能的影响。了解高阶系 统的主导极点分析法，正确理解主导极点的概念，会估算高阶系统动 态性能指标。
正确理解有关稳态误差的概念，了解终值定理应用的限制条件， 牢固掌握计算稳态误差的一般方法，牢固掌握静态误差系数及其应用 的限制条件。能够掌握系统动态误差的计算方法。
4. 自动控制系统的频域法分析
了解频率域分析法的特点。了解幅频特性、相频特性和频率特性 的概念，了解什么是对数频率特性。运用频率特性的方法分析系统的 稳态响应。
掌握 Nyquist 曲线的绘制方法，能够绘制出简单系统的Nyquist 曲线图。
掌握Bode 的绘制方法，能够熟练地绘制Bode 图。
能够进行相位裕量、幅值裕量的计算。了解闭环频率特性的基本 知识和有关指标，能进行系统指标的近似估算。
能够用实验数据确定系统的传递函数，或由Bode 图得到系统的 传递函数。
5. 自动控制系统的根轨迹
了解根轨迹分析法的特点。正确理解根轨迹的概念，掌握根轨迹 绘制的各种基本法则，重点掌握根轨迹的绘制方法，能熟练绘制系统 的根轨迹。
熟练应用等效开环传递函数概念，绘制参数根轨迹和零度根轨 迹。根据根轨迹定性分析，分析控制系统指标随参数变化的发展趋势。
掌握根轨迹法稳定性的分析，通过系统的根轨迹分析稳定性，求 出稳定时的 K 的取值范围。
6. 自动控制系统的稳定性分析
掌握稳定性的代数判别法，正确理解系统稳定性概念及稳定的充 要条件，能熟练运用代数稳定判据判定系统的稳定性，并进行有关的 分析计算。
掌握劳斯(Routh)稳定性判据，包括正常情况和两种特殊情况。 掌握霍尔维兹稳定性判据。了解稳定性的频率域和根轨迹法的判别。
7.控制系统的校正
了解校正的意义，一般掌握控制系统的校正方法。明确常用的校 正装置，掌握超前校正装置的特性，掌握迟后校正装置的特性。能够 对控制系统进行简单的校正。
8.非线性控制系统
非线性的特点是什么，非线性和线性的主要区别在那里。典型非 线性特性，主要指的有哪些。
了解相平面法，能绘制简单系统的相平面图，并结合相平面图分 析系统。
掌握描述函数的概念，了解典型非线性的描述函数。
了解非线性系统的典型结构，并能够把非线性系统转化为典型结 构的形式。
掌握判断非线性系统稳定性的方法。判断非线性系统是否产生自 振，对存在自振的非线性系统，能够计算出自振的频率和振幅。
9.采样控制系统
了解采样控制系统特点及其应用，了解采样开关和采样定理。 了 解常见采样控制系统的结构图。
了解 Z 变换和 Z 反变换的概念，掌握 Z 变换的计算(变换) 公式，并能够记忆常用信号的 Z 变换和 Z 反变换。
明确脉冲传递函数的概念，掌握闭环采样系统脉冲传递函数的求 法。
10.状态空间法分析
明确控制系统的状态方程表示法，能够化状态方程为各种标准形 式。掌握传递函数和状态方程的相互转换。
掌握系统的能控性和能观测性的概念，能够判断系统的能控性和 能观测性。了解输出能控性的概念及其判别。
掌握输出反馈的控制方法，重点掌握状态反馈的控制方法，并能够利用状态反馈进行极点的任意配置。 了解状态观测器设计的有关方法。
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文章来源：https://yjs.syu.edu.cn/info/1020/3643.htm
