控制理论基础大纲.doc

考试大纲（自动控制原理，共150分） （*号所注内容为考查的重点） 一、 总要求 命题内容以胡寿松教授主编的教材《自动控制原理》为主要参考书，全面考查考生对自动控制原理的基本概念、基本方法掌握的程度及运用基本概念、原理、灵活解决问题、分析问题的能力。 二、 命题范围及考查的知识点 1 自动控制的基本概念 1）自动控制系统三种基本控制方式：开环控制、闭环控制、复合控制； *2）反馈控制的机理； *3）闭环控制系统的基本组成； *4）对控制系统的基本要求。 2 控制系统的数学模型 微分方程、传递函数和结构图是描述系统数学模型的三种主要形式，重点考查： *1）传递函数定义及性质，结构图的概念； *2）获取具体物理系统的传递函数，以及绘制系统结构图的方法； 3）通过结构图的化简，求取开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数及干扰信号作用下的闭环传递函数； 4）一般了解信号流图的建立及梅逊公式的应用。 3 线性系统的时域分析法 重点考查考生对系统稳定性、稳态误差、动态品质等性能的分析方法。 *1）系统性能指标的定义； *2）系统稳定性概念、劳斯稳定判据及其应用； *3）一阶、二阶系统（主要是二阶）的动态性能分析，二阶系统阶跃响应的分析及动态性能指标的计算； *4）系统类型的定义、静态误差系数的定义及计算方法，利用静态误差系数计算系统的静态误差； 5）主导极点的概念，一般了解高阶系统动态性能的分析方法。 4 线性系统的根轨迹法 1）掌握根轨迹的基本概念，根轨迹与系统性能的关系； 2）掌握根轨迹绘制的基本法则，灵活应用基本法则绘制系统的根轨迹； 3）利用根轨迹分析系统的性能； 4）了解参数根轨迹和零度根轨迹的概念。 5 线性系统的频率响应法 *1）频率特性的定义及其几何表示法； *2）系统开环对数频率特性图、幅相曲线图的绘制； 3）最小相位系统与非最小相位系统的概念； 4）利用开环对数频率特性求开环传递函数的条件、方法； *5）利用奈奎斯特稳定判据、对数频率稳定性判据判断闭环系统的稳定性； *6）相角稳定裕量和幅值稳定裕量的定义及其求取方法，它们与系统性能的关系； 7）掌握开环幅值穿越频率、相角交界频率的定义，了解闭环谐振峰值、谐振频率及带宽的定义。 6 控制系统的综合校正 1）正确理解控制系统校正的基本概念； *2）PID校正的思想及算法； *3）二阶系统的比例微分校正及速度反馈校正； *4）超前校正、滞后校正、超前－滞后校正的设计方法； 5）串联校正、反馈校正的设计方法及它们的优缺点； *6）复合控制校正的设计方法及其优缺点。 7 线性离散系统的分析与校正 *1）掌握采样定理及采样系统与连续系统的区别与联系； 2）掌握z变换及z反变换； *3）掌握离散系统差分方程、脉冲传递函数等数学模型的形式； *4）掌握离散系统稳定性的分析方法，了解影响离散系统稳定性的因素； *5）掌握离散系统稳态误差的分析方法，了解动态性能的分析方法； 6）一般了解离散系统数字校正的方法。 8非线性控制系统分析 1）非线性系统与线性系统的区别与联系； 2）了解常见非线性特性及其对系统运动的影响； *3）正确理解相平面法的基本概念； 4）掌握相轨迹的绘制方法，并能用解析方法绘制简单非线性系统的相轨迹； *5）掌握用极限环分析系统的稳定性和自振的方法； *6）正确理解描述函数的基本概念； 7）掌握非线性系统结构简化的方法； *8）熟练掌握用描述函数分析非线性系统的稳定性、自振及有关参数。 9 线性系统的状态空间分析与综合 *1）正确理解状态空间有关概念； *2）熟练掌握建立元件、系统状态空间表达式的方法； 3）掌握空间表达式向可控、可观测标准形、对角形、约当形等规范形式变换的基本方法； 4）熟练掌握由状态空间表达式求系统传递矩阵的方法； *5）熟练掌握状态转移矩阵的性质及求取方法，掌握线性定常系统状态方程求解方法； *6）正确理解可控性、可观测性的基本概念； *7）熟练掌握判定系统的可控性、可观测性充要条件及有关方法； 8）理解可控性、可观测性与系统传递函数的关系； 9）理解线性系统规范分解的作用和意义，了解规范分解的一般方法； *10）正确理解利用状态反馈任意配置系统极点的有关概念，熟练掌握按系统指标要求确定状态反馈矩阵的方法； *11）正确理解利用输出反馈任意配置系统极点的有关概念，掌握按系统指标要求确定输出反馈矩阵的方法； 12）正确理解分解定理，了解状态观测器的作用，一般了解全维状态观测器的设计方法； *13）正确理解李雅普诺夫稳定性的有关概念； 14）掌握李雅普诺夫第二法，初步掌握寻求系统李雅普诺夫函数判定系统稳定性的方法。 10 利用MATLAB进行控制系统仿真的基础知识 1) 了解控制系统仿真的基本概念； 2）掌握利用SIMULINK图形化界面对连续系统仿真的基本方法。 - 2 -