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沈陽理工大學碩士研究生入學考試自命題考試大綱 科目代碼:803 科目名稱:自動控制原理二 適用專業:081105 導航、制導與控制 自動控制原是導航制導與控制類專業的一門重要基礎理論課,本科目的考試 內容包括自動控制原理的基本概念,控制系統的數學描述方法,控制系統時域分 析,根軌跡法,頻率分析法及控制系統校正方法等部分。要求考生能熟練掌握自 動控制原理的基本理論,具有分析和處理一些基本問題的能力。 一、考試基本內容 (一)自動控制系統概述: 開環控制與閉環控制,自動控制系統的組成及定義,受控對象、參考輸入、 控制量、輸出量、偏差信號、擾動信號、前向通道、反饋通道、控制器、執行元 件、比較元件定值元件、測量變送元件;恒值控制系統與隨動控制系統;線性系 統與非線性系統;連續系統與離散系統;系統響應、動態過程、穩態過程;控制 系統設計原則和方法。 (二)控制系統的數學描述方法: 控制系統的微分方程建立;非線性微分方程的線性化方法;拉氏變換及應用; 拉氏變換法求解微分方程;傳遞函數定義、性質;控制系統傳遞函數典型環節; 比例環節、積分環節、微分環節、一階慣性環節、二階振蕩環節、延遲環節;系 統傳遞函數建立;動態結構圖建立、化簡;單位反饋控制系統、開環傳遞函數、 閉環傳遞函數、系統輸出、誤差傳遞函數;比例、積分、微分控制。 (三)控制系統的時域分析: 系統實驗信號;單位脈沖信號、單位階躍信號、單位斜坡信號、單位均勻加 速信號、單位正弦信號;系統響應:單位脈沖響應、單位階躍響應、單位斜坡響 應;控制系統性能指標:上升時間、峰值時間、超調量、調節時間、穩態誤差; 一階系統分析;二階系統分析:二階系統的數學模型,過阻尼運動,臨界阻尼運 動,欠阻尼運動,無阻尼運動;性能指標計算;二階系統響應特性改善;控制系 統穩定性分析;代數穩定性判據;勞斯判據,控制系統穩態誤差分析。 (四)根軌跡法: 根軌跡法基本概念;控制系統根軌跡,根軌跡條件方程,控制系統根軌跡圖; 繪制根軌跡圖的基本法則;控制系統根軌跡繪制;控制系統根軌跡法分析 (五)頻率分析法: 頻率特性基本概念;頻率特性的數學表示及作圖;幅頻特性,相頻特性;典 型環節頻率特性;控制系統開環頻率特性作圖;頻域穩定性判據;伯德圖上的穩 定性判據;穩定裕度:幅值裕度,相位裕度;由開環頻率特性確定系統的穩態性 能;由開環頻率特性確定系統動態性能。 (六)控制系統校正方法 系統校正基礎;性能指標,穩態性能指標,動態性能指標,校正結構;根軌 跡法校正:積分校正,微分校正,微分-積分校正特點及校正方法;頻率法校正; 超前校正,滯后校正,超前-滯后校正的特點及校正方法;參考模型法校正,二 階參考模型校正,四階參考模型校正;頻率法反饋校正。 二、考試要求 (一)自動控制系統概述: (1)深入理解并掌握自動控制系統的組成及定義,受控對象、參考輸入、 控制量、輸出量、偏差信號、擾動信號、前向通道、反饋通道、控制器等概念。 (2)深入理解并掌握系統響應、動態過程、穩態過程,控制系統設計原則 和方法。 (3)熟練掌握開環控制與閉環控制,恒值控制系統與隨動控制系統;線性 系統與非線性系統;連續系統與離散系統特點。 (4)了解執行元件、比較元件,定值元件、測量變送元件。 (二)控制系統的數學描述方法: (1)深入理解并掌握控制系統傳遞函數典型環節;比例環節、積分環節、 微分環節、一階慣性環節、二階振蕩環節、延遲環節物理意義;單位反饋控制系 統、開環傳遞函數、閉環傳遞函數、系統輸出、誤差傳遞函數形成;比例、積分、 微分控制含義和方法。 (2)熟練掌握系統傳遞函數建立、化簡。 (3)理解并掌握拉氏變換法求解微分方程;非線性微分方程的線性化方法。 傳遞函數定義、性質。 (4)掌握控制系統的微分方程建立;拉氏變換及應用。 (5)了解動態結構圖建立。 (三)控制系統的時域分析: (1)熟練掌握控制系統性能指標:上升時間、峰值時間、超調量、調節時 間、穩態誤差的計算。 (2)深入理解二階系統的數學模型,過阻尼運動,臨界阻尼運動,欠阻尼 運動,無阻尼運動特點。 (3)熟練掌握系統響應:單位脈沖響應、單位階躍響應、單位斜坡響應分 析。 (4)理解并掌握系統實驗信號;單位脈沖信號、單位階躍信號、單位斜坡 信號、單位均勻加速信號、單位正弦信號使用。 (5)理解并掌握二階系統響應特性改善方法。 (6)熟練掌握一階系統分析;二階系統分析。 (7)理解并掌握控制系統穩態誤差分析。 (8)熟練掌握代數穩定性判據;勞斯判據,赫爾維次判據,林納得。奇帕 特判據。 (四)軌跡法: (1)理解并掌握根軌跡法基本概念;控制系統根軌跡,根軌跡條件方程。 (2)熟練掌握繪制根軌跡圖的基本法則;控制系統根軌跡繪制。 (3)熟練掌握控制系統根軌跡分析方法。 (五)頻率分析法: (1)理解并掌握頻率特性基本概念,幅頻特性,相頻特性物理意義。 (2)熟練掌握頻率特性的幅頻特性,相頻特性伯德圖制作。 (3)熟練掌握控制系統開環頻率特性作圖,伯德圖上的穩定性判據;穩定 裕度:幅值裕度,相位裕度。 (4)了解由開環頻率特性確定系統的穩態性能;由開環頻率特性確定系統 動態性能。 (六)控制系統校正方法: (1)熟練掌握頻率法校正;超前校正,滯后校正特點及校正方法。 (2)理解掌握系統校正基礎;性能指標,穩態性能指標,動態性能指標, 校正結構。 (3)了解根軌跡法校正:積分校正,微分校正,微分-積分校正特點及校正 方法。 (4)了解參考模型法校正,二階參考模型校正,四階參考模型校正;頻率 法反饋校正方法。 三、題型 (一)選擇題(10 分):主要考察基本概念、基本術語等。 (二)填空題(10 分):主要考察自動控制基礎理論等。 (三)簡答題(5 小題,每小題 6 分,共 30 分):以書后思考題為例,考 察自動控制系統設計與分析中包含的主要問題。 (四)計算題(5 小題,每小題 10 分,共 50 分):以簡單計算題為主。 (六)計算題(20 分):考察自動控制原理分析能力,主要章節每章各一 題。 (七)設計題(20 分):考察自動控制原理設計能力 (八)綜合題(10 分):考察自動控制原理分析與設計能力
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