《現(xiàn)代控制理論》考試大綱

適用專業(yè)名稱：控制理論與控制工程　

科目代碼及名稱 考試大綱 

65現(xiàn)代控制理論

一、考試目的與要求

測試考生對現(xiàn)代控制理論主要內(nèi)容：控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式、控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式；線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性；狀態(tài)空間表達(dá)式的能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型；李雅普諾夫第一和第二定律及其在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用；線性定常系統(tǒng)中的極點(diǎn)配置、系統(tǒng)鎮(zhèn)定、、系統(tǒng)解耦及狀態(tài)觀測器和分析方法的理解掌握程度以及對相關(guān)知識的運(yùn)用能力；同時(shí)考察學(xué)生對控制系統(tǒng)能控性和能觀性的基本方法和設(shè)計(jì)步驟等綜合性內(nèi)容的掌握情況。要求考生準(zhǔn)確記憶基本概念，理解基本理論，掌握基本計(jì)算，并能妥善運(yùn)用到綜合題目的處理和工程實(shí)際中進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。此外，對于離散時(shí)間系統(tǒng)的最優(yōu)控制和線性二次型最優(yōu)控制也要有所了解。

 

二、試卷結(jié)構(gòu)（滿分100分）

內(nèi)容比例： 

        控制系統(tǒng)狀態(tài)空間模型                              約20分

控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解                         約20分

線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性                       約20 分

李雅普諾夫穩(wěn)定性判斷                               約20分

線性系統(tǒng)極點(diǎn)配置及狀態(tài)觀測器                       約20分

         

     題型比例：

                    客觀題   約25分                             

         1．選擇題                   約10分                        

         2．簡答題                   約15分   

主觀題   約75分  

1. 分析計(jì)算題              約45分

2. 設(shè)計(jì)綜合題              約30分

三、考試內(nèi)容與要求

   （一）控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式

 考試內(nèi)容     

     狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式；狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式的模擬結(jié)構(gòu)圖；狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式的建立；狀態(tài)矢量的線性變換（坐標(biāo)變換）；從狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣。

考試要求

 1. 了解基本概念：狀態(tài)變量、狀態(tài)矢量、狀態(tài)空間、狀態(tài)方程、輸出方程和狀態(tài)空間表達(dá)式。

2. 掌握狀態(tài)空間表達(dá)式的系統(tǒng)框圖。

3. 掌握狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式的模擬結(jié)構(gòu)圖、狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式的建立。

4. 綜合運(yùn)用以上內(nèi)容進(jìn)行合理地分析和判斷；并能夠進(jìn)行從狀態(tài)空間表達(dá)式求傳遞函數(shù)陣。

 

   （二）控制系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的解 

考試內(nèi)容

線性定常齊次狀態(tài)方程的解；狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；線性定常系統(tǒng)非齊次方程的解。

考試要求

1. 掌握線性定常齊次狀態(tài)方程的解、線性定常系統(tǒng)非齊次方程的解。

2. 掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的基本性質(zhì)及其求解方法。

3. 綜合運(yùn)用以上內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。

 

   （三）線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性  

考試內(nèi)容

能控性和能觀性的定義；線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀性判別；能控性和能觀性的對偶關(guān)系；狀態(tài)空間表達(dá)式的能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型；線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解。

考試要求

1. 了解能控性和能觀性的定義。

2. 掌握線性定常系統(tǒng)的能控性和能觀性判別。

3. 掌握能控性和能觀性的對偶關(guān)系。

4. 掌握狀態(tài)空間表達(dá)式的能控標(biāo)準(zhǔn)型和能觀標(biāo)準(zhǔn)型。

5. 掌握線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解。

   （四）李雅普諾夫穩(wěn)定性判斷

考試內(nèi)容

李雅普諾夫第一法和第二法；李雅普諾夫方法在線性系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1. 了解李雅普諾夫關(guān)于穩(wěn)定性的定義。

2. 掌握線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)和非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)。

3. 掌握希爾維斯特判據(jù)；線性定常連續(xù)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定判據(jù)和線性時(shí)變連續(xù)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定判據(jù)。

     4. 掌握雅可比矩陣法、變量梯度法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。

   （五）線性系統(tǒng)極點(diǎn)配置及狀態(tài)觀測器

考試內(nèi)容

     線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其特性；極點(diǎn)配置；狀態(tài)觀測器。

考試要求

1. 了解線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其特性。

2. 掌握極點(diǎn)配置中的狀態(tài)反饋、輸出反饋。

3. 掌握狀態(tài)觀測器的實(shí)現(xiàn)、反饋矩陣G的設(shè)計(jì)、降維觀測器的設(shè)計(jì)。

4. 能夠綜合運(yùn)用以上內(nèi)容對線性定常系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和綜合。

    

 參考書目：  

   《現(xiàn)代控制理論》（第3版）主編：劉豹，唐萬生.（十一五國家級規(guī)劃教材） 機(jī)械工業(yè)出版社     2015.6

   

 

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