華中科技大學碩士研究生入學考試《自動控制原理》考試大綱

科目名稱：自動控制原理(含經典控制理論、現代控制理論)

代 碼：829

第一部分 考試說明

一.考試性質

《自動控制原理》是為我校招收控制科學與工程專業(yè)碩士研究生設置的考試科目。它的評價標準是高等學校優(yōu)秀畢業(yè)生能達到良好及以上水平，以保證被錄取者具有較扎實的專業(yè)基礎。

二.考試形式與試卷結構

(一) 答卷方式：閉卷，筆試;

(二) 答題時間：180分鐘。

(三) 題型 ：計算題、簡答題、選擇題

第二部分 考查要點

(一) 自動控制的一般概念

1. 自動控制和自動控制系統的基本概念，負反饋控制的原理;

2. 控制系統的組成與分類;

3. 根據實際系統的工作原理畫控制系統的方塊圖。

(二) 控制系統的數學模型

1. 控制系統微分方程的建立，拉氏變換求解微分方程。

2. 傳遞函數的概念、定義和性質。

3. 控制系統的結構圖，結構圖的等效變換。

4. 控制系統的信號流圖，結構圖與信號流圖間的關系，由梅遜公式求系統的傳遞函數。

(三)線性系統的時域分析

1. 穩(wěn)定性的概念，系統穩(wěn)定的充要條件，Routh穩(wěn)定判據。

2. 穩(wěn)態(tài)性能分析

(1) 穩(wěn)態(tài)誤差的概念，根據定義求取誤差傳遞函數，由終值定理計算穩(wěn)態(tài)誤差;

(2) 靜態(tài)誤差系數和動態(tài)誤差系數，系統型別與靜態(tài)誤差系數，影響穩(wěn)態(tài)誤差的因素。

3.動態(tài)性能分析

(1) 一階系統特征參數與動態(tài)性能指標間的關系;

(2) 典型二階系統的特征參數與性能指標的關系;

(3) 附加閉環(huán)零極點對系統動態(tài)性能的影響;

(4) 主導極點的概念，用此概念分析高階系統。

(四)線性系統的根軌跡法

1. 根軌跡的概念，根軌跡方程，幅值條件和相角條件。

2. 繪制根軌跡的基本規(guī)則。

3. 0o根軌跡。非最小相位系統的根軌跡及正反饋系統的根軌跡的畫法。

4. 等效開環(huán)傳遞函數的概念，參數根軌跡。

5. 用根軌跡分析系統的性能。

(五)線性系統的頻域分析

1. 頻率特性的定義，幅頻特性與相頻特性。

2. 用頻率特性的概念分析系統的穩(wěn)態(tài)響應。

3. 頻率特性的幾何表示方法。

(1) 典型環(huán)節(jié)及開環(huán)系統幅相頻率特性曲線(又稱奈氏曲線或極坐標圖)的畫法。

(2) 典型環(huán)節(jié)及開環(huán)系統對數頻率特性曲線(Bode圖)的畫法。

(3) 由對數幅頻特性求最小相位系統的開環(huán)傳遞函數。

(4) 描述頻率特性的對數幅相曲線(尼柯爾斯曲線)

4. Nquisty穩(wěn)定性判據。

(2) 由對數頻率特性判斷系統的穩(wěn)定性;

5. 穩(wěn)定裕量

(1) 當系統穩(wěn)定時，系統相對穩(wěn)定性的概念。

(2) 幅值裕量和相角裕量的定義及計算。

6. 閉環(huán)頻率特性的有關指標及近似估算。

7. 頻域指標與時域指標的關系。

(六)系統校正

1. 校正的基本概念，校正的方式，常用校正裝置的特性。

2. 根據性能指標的要求，設計校正裝置，用頻率法確定串聯超前校正、遲后校正和遲后-超前校正裝置的參數。

3. 將性能指標轉換為期望開環(huán)對數幅頻特性，根據期望特性設計最小相位系統的校正裝置。

4. 了解反饋校正和復合校正的基本思路與方法。

(七)離散系統的分析與校正

1. 離散系統的基本概念，脈沖傳遞函數及其特性，信號采樣與恢復。

2. Z變換的定義，Z變換的方法。

3. 離散系統的數學描述，差分方程與脈沖傳遞函數

4. 離散系統的性能、和穩(wěn)態(tài)誤差分析。

(1) 穩(wěn)定性分析。Z傳遞函數經W變換后，用勞斯判據分析其穩(wěn)定性。

(2) 連續(xù)系統穩(wěn)態(tài)性能分析方法在離散系統中的推廣。

(3) 動態(tài)性能分析。離散系統的時間響應，采樣器和保持器對動態(tài)性能的影響閉環(huán)極點與動態(tài)性能的關系。

5. 離散系統的綜合，無紋波最少拍系統的設計。

(八)非線性控制系統分析

1. 非線性系統的特征，非線性系統與線性系統的區(qū)別與聯系。

2. 相平面作圖法、奇點的確定，用極限環(huán)分析系統的穩(wěn)定性和自振。

3. 描述函數及其性質，用描述函數分析系統的穩(wěn)定性、自振及有關參數。

(九)線性系統的狀態(tài)空間分析與綜合

1. 狀態(tài)空間的概念，線性系統的狀態(tài)空間描述，狀態(tài)方程的解，狀態(tài)轉移矩陣及其性質。

2. 線性系統的可控性與可觀性，狀態(tài)可控與輸出可控的概念，可控與可觀標準型。

3. 線性定常系統的狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測器設計