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1 全日制攻讀碩士研究生入學考試大綱 (科目:808/自動控制原理) 一、基本要求 要求考生了解自動控制的基本概念,掌握建立自動控制系統數學模型的基本方 法。特別要熟悉用結構圖、信號流圖、頻率特性求取傳遞函數的方法,掌握使用時 域分析法、根軌跡法和頻域法對自動控制系統進行分析和綜合。同時以狀態空間理 論為基礎,掌握線性系統的狀態空間分析方法。 二、考試形式與試卷結構 1.試卷成績及考試時間 本試卷滿分為 150 分,考試時間為 180 分鐘。 2. 答題方式 答題方式為閉卷、筆試。 3. 使用教材 《自動控制原理》,王建輝,清華大學出版社,2014 年第二版。 4. 題型結構 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 計算題:2 小題,每小題 13 分,共 26 分 簡答題:1 小題,共 10 分 是非題:1 小題,共 30 分 2 三、考試范圍 1. 自動控制系統的一般概念 了解基本概念:控制、自動控制、自動控制系統、反饋控制等。了解自動控制 系統的組成,了解自動控制系統分類的幾種形式。 掌握反饋控制的特點,正確理解和掌握負反饋控制原理,能夠確定控制系統的 被控對象、被控量和給定量。掌握根據工作原理圖繪制系統框圖(結構圖)的方法。 掌握控制系統的典型輸入信號,熟記時間域的表達形式及其拉氏變換的表達形 式。 2. 自動控制系統的數學模型 了解建立系統微分方程的一般方法,掌握運用拉氏變換解微分方程的方法。 掌握控制系統數學模型的各種表達形式及其它們之間的相互轉換。牢固掌握傳 遞函數的概念、定義和性質,掌握從不同途徑求傳遞函數的方法。 能夠熟練地進行框圖(結構圖)的等效變換,從而求出系統的傳遞函數。 掌握信號流程圖的繪制方法,明確框圖(結構圖)與信號流程圖間的對應關系, 即通過框圖(結構圖)繪制出系統的信號流程圖。能夠運用梅遜公式求控制系統的 總增益。 3. 自動控制系統的時域法分析 了解時間域分析法的特點。 牢固掌握一階系統、二階系統的數學模型及其典型響應的特點,能熟練確定一 階系統和二階系統的特征參數。重點掌握二階欠阻尼系統的單位階躍響應。 了解控制系統性能指標的含義,明確上升時間、最大超調量、峰值時間、過度 過程時間和震蕩次數的有關定義及其計算公式,牢固掌握一階系統及二階欠阻尼系 統動態性能計算方法。 了解典型欠阻尼二階系統的特征參數,了解極點位置與動態性能間的相互關 3 系,了解附加閉環零極點對動態性能的影響。了解高階系統的主導極點分析法,正 確理解主導極點的概念,會估算高階系統動態性能指標。 正確理解有關穩態誤差的概念,了解終值定理應用的限制條件,牢固掌握計算 穩態誤差的一般方法,牢固掌握靜態誤差系數及其應用的限制條件。能夠掌握系統 動態誤差的計算方法。 4. 自動控制系統的頻域法分析 了解頻率域分析法的特點。了解幅頻特性、相頻特性和頻率特性的概念,了解 什么是對數頻率特性。運用頻率特性的方法分析系統的穩態響應。 掌握 Nyquist 曲線的繪制方法,能夠繪制出簡單系統的 Nyquist 曲線圖。 掌握 Bode 的繪制方法,能夠熟練地繪制 Bode 圖。 能夠進行相位裕量、幅值裕量的計算。了解閉環頻率特性的基本知識和有關指 標,能進行系統指標的近似估算。 能夠用實驗數據確定系統的傳遞函數,或由 Bode 圖得到系統的傳遞函數。 5. 自動控制系統的根軌跡 了解根軌跡分析法的特點。正確理解根軌跡的概念,掌握根軌跡繪制的各種基 本法則,重點掌握根軌跡的繪制方法,能熟練繪制系統的根軌跡。 熟練應用等效開環傳遞函數概念,繪制參數根軌跡和零度根軌跡。根據根軌跡 定性分析,分析控制系統指標隨參數變化的發展趨勢。 掌握根軌跡法穩定性的分析,通過系統的根軌跡分析穩定性,求出穩定時的 K 的取值范圍。 6. 自動控制系統的穩定性分析 掌握穩定性的代數判別法,正確理解系統穩定性概念及穩定的充要條件,能熟 練運用代數穩定判據判定系統的穩定性,并進行有關的分析計算。 掌握勞斯(Routh)穩定性判據,包括正常情況和兩種特殊情況。掌握霍爾維 4 茲穩定性判據。了解穩定性的頻率域和根軌跡法的判別。 7. 控制系統的校正 了解校正的意義,一般掌握控制系統的校正方法。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。 能夠對控制系統進行簡單的校正。 8. 非線性控制系統 非線性的特點是什么,非線性和線性的主要區別在那里。典型非線性特性,主 要指的有哪些。 了解相平面法,能繪制簡單系統的相平面圖,并結合相平面圖分析系統。 掌握描述函數的概念,了解典型非線性的描述函數。 了解非線性系統的典型結構,并能夠把非線性系統轉化為典型結構的形式。 掌握判斷非線性系統穩定性的方法。判斷非線性系統是否產生自振,對存在自 振的非線性系統,能夠計算出自振的頻率和振幅。 9. 采樣控制系統 了解采樣控制系統特點及其應用,了解采樣開關和采樣定理。了解常見采樣控 制系統的結構圖。 了解 Z 變換和 Z 反變換的概念,掌握 Z 變換的計算(變換)公式,并能夠記憶 常用信號的 Z 變換和 Z 反變換。 明確脈沖傳遞函數的概念,掌握閉環采樣系統脈沖傳遞函數的求法。 10. 狀態空間法分析 明確控制系統的狀態方程表示法,能夠化狀態方程為各種標準形式。掌握傳遞 函數和狀態方程的相互轉換。 掌握系統的能控性和能觀測性的概念,能夠判斷系統的能控性和能觀測性。了 解輸出能控性的概念及其判別。 5 掌握輸出反饋的控制方法,重點掌握狀態反饋的控制方法,并能夠利用狀態反 饋進行極點的任意配置。 了解狀態觀測器設計的有關方法。
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