沈陽(yáng)大學(xué)

SHENYANG UNIVERSITY

2 0 2 1 年 研 究 生 入 學(xué) 考 試 課 程 考 試 大 綱

【課程名稱】自動(dòng)控制原理

【課程編號(hào)】807

【主要內(nèi)容】

一、基本要求

要求考生了解自動(dòng)控制的基本概念，掌握建立自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本方法。

特別要熟悉用結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流圖、頻率特性求取傳遞函數(shù)的方法，掌握使用時(shí)域分析

法、根軌跡法和頻域法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合。同時(shí)以狀態(tài)空間理論為基礎(chǔ)，

掌握線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法。

二、考試形式與試卷結(jié)構(gòu)

1．試卷成績(jī)及考試時(shí)間

本試卷滿分為 150 分，考試時(shí)間為 180 分鐘。

2. 答題方式

答題方式為閉卷、筆試。

3. 使用教材

《自動(dòng)控制原理》，胡壽松，科學(xué)出版社，2013 年第六版。

4. 題型結(jié)構(gòu)

填空題：5 小題，每小題 3 分，共 15 分

選擇題：5 小題，每小題 3 分，共 15 分

是非題：1 小題，共 10 分

圖解題：2 小題，每小題 22 分，共 44 分

計(jì)算題：2 小題，每小題 13 分，共 26 分

簡(jiǎn)答題：1 小題，共 10 分

是非題：1 小題，共 30 分

三、考試范圍

1. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般概念

了解基本概念：控制、自動(dòng)控制、自動(dòng)控制系統(tǒng)、反饋控制等。了解自動(dòng)控制系

統(tǒng)的組成，了解自動(dòng)控制系統(tǒng)分類的幾種形式。掌握反饋控制的特點(diǎn)，正確理解和掌握負(fù)反饋控制原理，能夠確定控制系統(tǒng)的被

控對(duì)象、被控量和給定量。掌握根據(jù)工作原理圖繪制系統(tǒng)框圖（結(jié)構(gòu)圖）的方法。

掌握控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)，熟記時(shí)間域的表達(dá)形式及其拉氏變換的表達(dá)形式。

2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

了解建立系統(tǒng)微分方程的一般方法，掌握運(yùn)用拉氏變換解微分方程的方法。

掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的各種表達(dá)形式及其它們之間的相互轉(zhuǎn)換。牢固掌握傳遞

函數(shù)的概念、定義和性質(zhì)，掌握從不同途徑求傳遞函數(shù)的方法。

能夠熟練地進(jìn)行框圖（結(jié)構(gòu)圖）的等效變換，從而求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

掌握信號(hào)流程圖的繪制方法，明確框圖（結(jié)構(gòu)圖）與信號(hào)流程圖間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，

即通過框圖（結(jié)構(gòu)圖）繪制出系統(tǒng)的信號(hào)流程圖。能夠運(yùn)用梅遜公式求控制系統(tǒng)的總

增益。

3. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域法分析

了解時(shí)間域分析法的特點(diǎn)。

牢固掌握一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其典型響應(yīng)的特點(diǎn)，能熟練確定一階

系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的特征參數(shù)。重點(diǎn)掌握二階欠阻尼系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。

了解控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的含義，明確上升時(shí)間、最大超調(diào)量、峰值時(shí)間、過度過

程時(shí)間和震蕩次數(shù)的有關(guān)定義及其計(jì)算公式，牢固掌握一階系統(tǒng)及二階欠阻尼系統(tǒng)動(dòng)

態(tài)性能計(jì)算方法。

了解典型欠阻尼二階系統(tǒng)的特征參數(shù)，了解極點(diǎn)位置與動(dòng)態(tài)性能間的相互關(guān)系，

了解附加閉環(huán)零極點(diǎn)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響。了解高階系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)分析法，正確理解

主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，會(huì)估算高階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。

正確理解有關(guān)穩(wěn)態(tài)誤差的概念，了解終值定理應(yīng)用的限制條件，牢固掌握計(jì)算穩(wěn)

態(tài)誤差的一般方法，牢固掌握靜態(tài)誤差系數(shù)及其應(yīng)用的限制條件。能夠掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)

誤差的計(jì)算方法。

4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的頻域法分析

了解頻率域分析法的特點(diǎn)。了解幅頻特性、相頻特性和頻率特性的概念，了解什

么是對(duì)數(shù)頻率特性。運(yùn)用頻率特性的方法分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

掌握 Nyquist 曲線的繪制方法，能夠繪制出簡(jiǎn)單系統(tǒng)的 Nyquist 曲線圖。

掌握 Bode 的繪制方法，能夠熟練地繪制 Bode 圖。

能夠進(jìn)行相位裕量、幅值裕量的計(jì)算。了解閉環(huán)頻率特性的基本知識(shí)和有關(guān)指標(biāo)，能進(jìn)行系統(tǒng)指標(biāo)的近似估算。

能夠用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，或由 Bode 圖得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

5. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的根軌跡

了解根軌跡分析法的特點(diǎn)。正確理解根軌跡的概念，掌握根軌跡繪制的各種基本

法則，重點(diǎn)掌握根軌跡的繪制方法，能熟練繪制系統(tǒng)的根軌跡。

熟練應(yīng)用等效開環(huán)傳遞函數(shù)概念，繪制參數(shù)根軌跡和零度根軌跡。根據(jù)根軌跡定

性分析，分析控制系統(tǒng)指標(biāo)隨參數(shù)變化的發(fā)展趨勢(shì)。

掌握根軌跡法穩(wěn)定性的分析，通過系統(tǒng)的根軌跡分析穩(wěn)定性，求出穩(wěn)定時(shí)的 K 的

取值范圍。

6. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

掌握穩(wěn)定性的代數(shù)判別法，正確理解系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定的充要條件，能熟練

運(yùn)用代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并進(jìn)行有關(guān)的分析計(jì)算。

掌握勞斯（Routh）穩(wěn)定性判據(jù)，包括正常情況和兩種特殊情況。掌握霍爾維茲穩(wěn)

定性判據(jù)。了解穩(wěn)定性的頻率域和根軌跡法的判別。

7. 控制系統(tǒng)的校正

了解校正的意義，一般掌握控制系統(tǒng)的校正方法。明確常用的校正裝置，掌握超

前校正裝置的特性，掌握遲后校正裝置的特性。

能夠?qū)刂葡到y(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的校正。

8. 非線性控制系統(tǒng)

非線性的特點(diǎn)是什么，非線性和線性的主要區(qū)別在那里。典型非線性特性，主要

指的有哪些。

了解相平面法，能繪制簡(jiǎn)單系統(tǒng)的相平面圖，并結(jié)合相平面圖分析系統(tǒng)。

掌握描述函數(shù)的概念，了解典型非線性的描述函數(shù)。

了解非線性系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，并能夠把非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為典型結(jié)構(gòu)的形式。

掌握判斷非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。判斷非線性系統(tǒng)是否產(chǎn)生自振，對(duì)存在自振

的非線性系統(tǒng)，能夠計(jì)算出自振的頻率和振幅。

9. 采樣控制系統(tǒng)

了解采樣控制系統(tǒng)特點(diǎn)及其應(yīng)用，了解采樣開關(guān)和采樣定理。了解常見采樣控制

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

了解 Z 變換和 Z 反變換的概念，掌握 Z 變換的計(jì)算（變換）公式，并能夠記憶常用信號(hào)的 Z 變換和 Z 反變換。

明確脈沖傳遞函數(shù)的概念，掌握閉環(huán)采樣系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的求法。

10. 狀態(tài)空間法分析

明確控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程表示法，能夠化狀態(tài)方程為各種標(biāo)準(zhǔn)形式。掌握傳遞函

數(shù)和狀態(tài)方程的相互轉(zhuǎn)換。

掌握系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性的概念，能夠判斷系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性。了解

輸出能控性的概念及其判別。

掌握輸出反饋的控制方法，重點(diǎn)掌握狀態(tài)反饋的控制方法，并能夠利用狀態(tài)反饋

進(jìn)行極點(diǎn)的任意配置。

了解狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)的有關(guān)方法。

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