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)自動控制系統三種基本控制方式：開環控制、閉環控制、復合控制;

2)反饋控制的機理;

3)閉環控制系統的基本組成;

4)對控制系統的基本要求。

2 控制系統的數學模型

微分方程、傳遞函數和結構圖是描述系統數學模型的三種主要形式，重點考查：

1)傳遞函數定義及性質，結構圖的概念;

2)獲取具體物理系統的傳遞函數，以及繪制系統結構圖的方法;

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

4)一般了解信號流圖的建立及梅遜公式的應用。

3 線性系統的時域分析法

重點考查考生對系統穩定性、穩態誤差、動態品質等性能的分析方法。

1)系統性能指標的定義;

2)系統穩定性概念、勞斯穩定判據及其應用;

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

4)系統類型的定義、靜態誤差系數的定義及計算方法，利用靜態誤差系數計算系統的靜態誤差;

5)主導極點的概念，一般了解高階系統動態性能的分析方法。

4 線性系統的根軌跡法

1)掌握根軌跡的基本概念，根軌跡與系統性能的關系;

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的根軌跡;

3)利用根軌跡分析系統的性能;

4)了解參數根軌跡和零度根軌跡的概念。

5 線性系統的頻率響應法

1)頻率特性的定義及其幾何表示法;

2)系統開環對數頻率特性圖、幅相曲線圖的繪制;

3)最小相位系統與非最小相位系統的概念;

4)利用開環對數頻率特性求開環傳遞函數的條件、方法;

5)利用奈奎斯特穩定判據、對數頻率穩定性判據判斷閉環系統的穩定性;

6)相角穩定裕量和幅值穩定裕量的定義及其求取方法，它們與系統性能的關系;

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

6 控制系統的綜合校正

1)正確理解控制系統校正的基本概念;

2)PID校正的思想及算法;

3)二階系統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)串聯校正、反饋校正的設計方法及它們的優缺點;

6)復合控制校正的設計方法及其優缺點。

7 線性離散系統的分析與校正

1)掌握采樣定理及采樣系統與連續系統的區別與聯系;

2)掌握z變換及z反變換;

3)掌握離散系統差分方程、脈沖傳遞函數等數學模型的形式;

4)掌握離散系統穩定性的分析方法，了解影響離散系統穩定性的因素;

5)掌握離散系統穩態誤差的分析方法，了解動態性能的分析方法;

6)一般了解離散系統數字校正的方法。

8非線性控制系統分析

1)非線性系統與線性系統的區別與聯系;

2)了解常見非線性特性及其對系統運動的影響;

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的相軌跡;

5)掌握用極限環分析系統的穩定性和自振的方法;

6)正確理解描述函數的基本概念;

7)掌握非線性系統結構簡化的方法;

8)熟練掌握用描述函數分析非線性系統的穩定性、自振及有關參數。

9 線性系統的狀態空間分析與綜合

1)正確理解狀態空間有關概念;

2)熟練掌握建立元件、系統狀態空間表達式的方法;

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

4)熟練掌握由狀態空間表達式求系統傳遞矩陣的方法;

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

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、可觀測性與系統傳遞函數的關系;

9)理解線性系統規范分解的作用和意義，了解規范分解的一般方法;

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

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

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

13)正確理解李雅普諾夫穩定性的有關概念;

14)掌握李雅普諾夫第二法，初步掌握尋求系統李雅普諾夫函數判定系統穩定性的方法。

10 利用MATLAB進行控制系統仿真的基礎知識

1) 了解控制系統仿真的基本概念;

2)掌握利用SIMULINK圖形化界面對連續系統仿真的基本方法。

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)