江蘇自動化研究所

一、總體要求

全面考查考生對自動控制原理的基本概念、基本方法掌握的程度及運用基本概念、原理、靈活解決問題、分析問題的能力。

二、命題范圍及考查的知識點

1 自動控制的基本概念

1)自動控制系統(tǒng)三種基本控制方式：開環(huán)控制、閉環(huán)控制、復合控制;

2)反饋控制的機理;

3)閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成;

4)對控制系統(tǒng)的基本要求。

2 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型

微分方程、傳遞函數(shù)和結構圖是描述系統(tǒng)數(shù)學模型的三種主要形式，重點考查：

1)傳遞函數(shù)定義及性質，結構圖的概念;

2)獲取具體物理系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，以及繪制系統(tǒng)結構圖的方法;

3)通過結構圖的化簡，求取開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù)及干擾信號作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù);

4)一般了解信號流圖的建立及梅遜公式的應用。

3 線性系統(tǒng)的時域分析法

重點考查考生對系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)品質等性能的分析方法。

1)系統(tǒng)性能指標的定義;

2)系統(tǒng)穩(wěn)定性概念、勞斯穩(wěn)定判據(jù)及其應用;

3)一階、二階系統(tǒng)(主要是二階)的動態(tài)性能分析，二階系統(tǒng)階躍響應的分析及動態(tài)性能指標的計算;

4)系統(tǒng)類型的定義、靜態(tài)誤差系數(shù)的定義及計算方法，利用靜態(tài)誤差系數(shù)計算系統(tǒng)的靜態(tài)誤差;

5)主導極點的概念，一般了解高階系統(tǒng)動態(tài)性能的分析方法。

4 線性系統(tǒng)的根軌跡法

1)掌握根軌跡的基本概念，根軌跡與系統(tǒng)性能的關系;

2)掌握根軌跡繪制的基本法則，靈活應用基本法則繪制系統(tǒng)的根軌跡;

3)利用根軌跡分析系統(tǒng)的性能;

4)了解參數(shù)根軌跡和零度根軌跡的概念。

5 線性系統(tǒng)的頻率響應法

1)頻率特性的定義及其幾何表示法;

2)系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性圖、幅相曲線圖的繪制;

3)最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)的概念;

4)利用開環(huán)對數(shù)頻率特性求開環(huán)傳遞函數(shù)的條件、方法;

5)利用奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)、對數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;

6)相角穩(wěn)定裕量和幅值穩(wěn)定裕量的定義及其求取方法，它們與系統(tǒng)性能的關系;

7)掌握開環(huán)幅值穿越頻率、相角交界頻率的定義，了解閉環(huán)諧振峰值、諧振頻率及帶寬的定義。

6 控制系統(tǒng)的綜合校正

1)正確理解控制系統(tǒng)校正的基本概念;

2)PID校正的思想及算法;

3)二階系統(tǒng)的比例微分校正及速度反饋校正;

4)超前校正、滯后校正、超前-滯后校正的設計方法;

5)串聯(lián)校正、反饋校正的設計方法及它們的優(yōu)缺點;

6)復合控制校正的設計方法及其優(yōu)缺點。

7 線性離散系統(tǒng)的分析與校正

1)掌握采樣定理及采樣系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系;

2)掌握z變換及z反變換;

3)掌握離散系統(tǒng)差分方程、脈沖傳遞函數(shù)等數(shù)學模型的形式;

4)掌握離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法，了解影響離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素;

5)掌握離散系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的分析方法，了解動態(tài)性能的分析方法;

6)一般了解離散系統(tǒng)數(shù)字校正的方法。

8非線性控制系統(tǒng)分析

1)非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系;

2)了解常見非線性特性及其對系統(tǒng)運動的影響;

3)正確理解相平面法的基本概念;

4)掌握相軌跡的繪制方法，并能用解析方法繪制簡單非線性系統(tǒng)的相軌跡;

5)掌握用極限環(huán)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振的方法;

6)正確理解描述函數(shù)的基本概念;

7)掌握非線性系統(tǒng)結構簡化的方法;

8)熟練掌握用描述函數(shù)分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性、自振及有關參數(shù)。

9 線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合

1)正確理解狀態(tài)空間有關概念;

2)熟練掌握建立元件、系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的方法;

3)掌握空間表達式向可控、可觀測標準形、對角形、約當形等規(guī)范形式變換的基本方法;

4)熟練掌握由狀態(tài)空間表達式求系統(tǒng)傳遞矩陣的方法;

5)熟練掌握狀態(tài)轉移矩陣的性質及求取方法，掌握線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程求解方法;

6)正確理解可控性、可觀測性的基本概念;

7)熟練掌握判定系統(tǒng)的可控性、可觀測性充要條件及有關方法;

8)理解可控性、可觀測性與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的關系;

9)理解線性系統(tǒng)規(guī)范分解的作用和意義，了解規(guī)范分解的一般方法;

10)正確理解利用狀態(tài)反饋任意配置系統(tǒng)極點的有關概念，熟練掌握按系統(tǒng)指標要求確定狀態(tài)反饋矩陣的方法;

11)正確理解利用輸出反饋任意配置系統(tǒng)極點的有關概念，掌握按系統(tǒng)指標要求確定輸出反饋矩陣的方法;

12)正確理解分解定理，了解狀態(tài)觀測器的作用，一般了解全維狀態(tài)觀測器的設計方法;

13)正確理解李雅普諾夫穩(wěn)定性的有關概念;

14)掌握李雅普諾夫第二法，初步掌握尋求系統(tǒng)李雅普諾夫函數(shù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。

10 利用MATLAB進行控制系統(tǒng)仿真的基礎知識

1) 了解控制系統(tǒng)仿真的基本概念;

2)掌握利用SIMULINK圖形化界面對連續(xù)系統(tǒng)仿真的基本方法。

三、主要參考教材

《自動控制原理》(第六版) 胡壽松，科學出版社，2013年

四、考試說明

1、總分滿分：150分

2、考試時間：3小時

3、考試方式：筆試

4、考試題型：

填空題(30分)

選擇題(30分)

簡答題(10分)

分析計算題(80分)