北京工商大學(xué)

《控制理論》考試大綱

一、考試性質(zhì)

《控制理論》是我校碩士研究生入學(xué)考試(控制理論與控制工程081101、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置081102、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)081104、輕工技術(shù)與工程082200、電子信息(控制工程)0854)的一門可選專業(yè)課考試科目。考試范圍涵蓋部分電路、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容，主要包括線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型(涉及電路模型)、線性系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)、根軌跡法、線性系統(tǒng)的頻率特性法、線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正、非線性系統(tǒng)分析、采樣控制系統(tǒng)(涉及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的離散概念)。要求學(xué)生系統(tǒng)掌握上述章節(jié)中的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，能夠運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本技能綜合分析、判斷和解決有關(guān)理論問(wèn)題和實(shí)際問(wèn)題。

二、考試要求

1. 試卷滿分為150分。

2. 答題方式為閉卷、筆試。

三、考試用具說(shuō)明

考生應(yīng)自帶必需的文具，如2B鉛筆、藍(lán)(黑)色字跡鋼筆、圓珠筆或簽字筆、直尺、計(jì)算器(不帶編輯、存儲(chǔ)和記憶功能)。考生將試題答案寫在答題紙上，標(biāo)號(hào)題號(hào)，無(wú)需抄題。

四、考試內(nèi)容

第一章 緒論

本章的重點(diǎn)是：反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，著重說(shuō)明反饋的作用。在緒論中要注意引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)本課程的性質(zhì)，任務(wù)和特點(diǎn)。

要求：了解自動(dòng)控制的基本概念，反饋控制系統(tǒng)的分類，線性和非線性系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散(采樣)系統(tǒng)。理解：自動(dòng)控制，開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。掌握：反饋的作用和特點(diǎn)，反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)成，常用術(shù)語(yǔ)及定義。

第二章 線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

本章的重點(diǎn)是：

(1)建立理想的數(shù)學(xué)模型的必要性和局限性。

(2) 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)

物理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模式的共性，按數(shù)學(xué)模式的共性劃分典型環(huán)節(jié)，比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和遲后環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型。

(3)系統(tǒng)的方框圖及傳遞函數(shù)

處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一種研究方法---方框圖，環(huán)節(jié)的串聯(lián)，并聯(lián)和反饋連接，方框圖的變換和簡(jiǎn)化，反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。

(4)信號(hào)流程圖及其與方框圖等系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的一種圖形表示法---信號(hào)流程圖法，信號(hào)流程圖中的基本符號(hào)，術(shù)語(yǔ)和定義，信流圖的簡(jiǎn)化，梅遜公式及其應(yīng)用。

第三章 線性系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)

本章的重點(diǎn)是：

(1)二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)與脈沖響應(yīng)，響應(yīng)的性能指標(biāo)。

(2)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和勞斯判據(jù)。

(3)穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差的定義，穩(wěn)態(tài)傳遞函數(shù)及穩(wěn)態(tài)計(jì)算，O型，1型，2型系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)，用動(dòng)態(tài)誤差系數(shù)表示穩(wěn)態(tài)，擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。

(4)高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)

高階系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)的特點(diǎn)(一，二階系統(tǒng)響應(yīng)的合成)，零、極點(diǎn)與響應(yīng)的關(guān)系，系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)的概念，用二階系統(tǒng)的響應(yīng)近似的分析高階系統(tǒng)的性能。

4、穩(wěn)態(tài)誤差

第四章 根軌跡法

本章的重點(diǎn)是：

(1) 根軌跡法的基本概念

以二階系統(tǒng)為例說(shuō)明根軌跡的基本概念，根軌跡的相角條件和幅角條件。

最小相位系統(tǒng)的以開(kāi)環(huán)增益K為變量的根軌跡，相角和幅值條件，繪制規(guī)則及方法。

(2) 繪制根軌跡的基本規(guī)則, 根軌跡的特點(diǎn)和性質(zhì)，繪制以系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益K為變量的根軌跡的基本規(guī)則。

(3)閉環(huán)系統(tǒng)零，極點(diǎn)分布及其與時(shí)域響應(yīng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系，根據(jù)系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)和零極點(diǎn)評(píng)價(jià)暫態(tài)響應(yīng)。

建議在本章中注意說(shuō)明根軌跡上各特征點(diǎn)(如與實(shí)軸交點(diǎn)，與虛軸焦點(diǎn)，主導(dǎo)極點(diǎn))的物理意義。

第五章 線性系統(tǒng)的頻率特性法

本章的重點(diǎn)是：

(1)典型環(huán)節(jié)頻率特性。

(2)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性繪制，最小相位系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的特點(diǎn)。

(3)乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)和穩(wěn)定裕量。

(4)系統(tǒng)頻率性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)之間的關(guān)系。

要求掌握：

1、基本環(huán)節(jié)的頻率特性

比例，慣性，積分，微分，振蕩和遲后環(huán)節(jié)的頻率特性和對(duì)數(shù)頻率特性。

2、反饋控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性

系統(tǒng)開(kāi)環(huán)特性的繪制方法，開(kāi)環(huán)頻率特性的三種表示方法，極坐標(biāo)圖，對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖(伯德圖)和對(duì)數(shù)幅相特性圖(尼柯?tīng)査箞D)，非最小相位系統(tǒng)的頻率特性。

3、乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)

映射定理，根據(jù)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的乃氏判據(jù)，在S平面虛軸上有開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的情況，系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，相角裕度和幅值裕角。

第六章 線性系統(tǒng)的串聯(lián)校正

本章的重點(diǎn)是：

(1)校正裝置的作用及其選擇依據(jù)

(2)求校正裝置傳遞函數(shù)的方法

本章的內(nèi)容著重于系統(tǒng)的校正問(wèn)題，不宜過(guò)多的涉及到綜和，后者涉及到許多實(shí)際問(wèn)題，非本科程所能解決。在本章中注意設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)性能指標(biāo)的提出要根據(jù)被控對(duì)象的要求和系統(tǒng)本身的可能兩方面綜合考慮。此問(wèn)題比較復(fù)雜，不是本課程所能單獨(dú)解決的。

要求了解：

校正問(wèn)題的提出，校正的基本概念，串聯(lián)校正和反饋校正。

要求理解：

1、超前校正與遲后校正

超前校正裝置的作用，傳遞函數(shù)及其特性;遲后---超前校正的作用，傳遞函數(shù)及其特性。

2、常見(jiàn)的校正函數(shù)網(wǎng)絡(luò)及其特性

第七章 非線性系統(tǒng)分析

本章的重點(diǎn)是：

(1)非線性系統(tǒng)的基本概念及基本分析方法。研究非線性系統(tǒng)的必要性，常見(jiàn)非線性特性，不靈敏區(qū)(死區(qū))，飽和特性，間隙特性和繼電器特性，非線性系統(tǒng)的特殊性，穩(wěn)定性與初始條件有關(guān)，可能出現(xiàn)自持振環(huán)，分析非線性系統(tǒng)的基本方法。

(2)描述函數(shù)及非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析方法。諧波線性化的基本概念，描述函數(shù)的定義及其求法，描述函數(shù)法的適用條件。

(3)了解相平面法及非線性系統(tǒng)的相平面分析方法。相平面法的基本概念，相軌跡的定義，相平面法的特點(diǎn)及其局限性。

(4)用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)，掌握非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性的概念和判別方法，對(duì)影響穩(wěn)定性的因素的分析。

第八章 采樣控制系統(tǒng)

本章的重點(diǎn)是：

(1)采樣系統(tǒng)的基本概念、零階保持器、Z變換的基本定理，Z反變換，及采樣定理。

(2) 脈沖傳遞函數(shù)求取，采樣系統(tǒng)的響應(yīng)特性及采樣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差分析。

五、參考書目

《自動(dòng)控制理論》第四版，機(jī)械工業(yè)出版社，夏德鈐、翁貽方著