2018年西安理工大學822控制理論考研大綱

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西安理工大學研究生招生入學考試
《822 控制理論》考試大綱
科目代碼：822
科目名稱：控制理論（經典控制理論 70%；現代控制理論 30%）
第一部分課程目標與基本要求
一、課程目標
“控制理論”課程是自動化、電子信息工程、物聯網工程、電氣工程及其自動化等專業的專業基礎
課。本課程主要考查學生對控制系統組成與控制方式的基本概念的理解，對系統建模方法和特性分析的
掌握，并考查學生運用基本知識進行系統綜合設計的能力。
二、基本要求
“控制理論”課程主要包括線性連續系統的建模、時域分析、頻域分析、系統綜合、線性離散系統
分析和非線性系統分析。要求考生對基本概念有較深入的了解，能夠系統地掌握線性連續系統的分析和
綜合、掌握線性離散系統和非線性系統的基本分析方法，掌握穩定性分析的基本定理和應用，并具有綜
合運用所學知識進行控制系統的設計和校正的能力。
第二部分課程內容與考核目標
一、經典控制理論
第一章：自動控制的一般概念
1.理解自動控制的主要術語。
2.掌握控制系統原理圖的繪制方法。
3.理解控制系統的基本要求。
第二章：控制系統的數學模型
1.掌握建立系統微分方程模型的方法。
2.熟悉典型信號的拉氏變換，以及利用拉氏變換求解微分方程的方法。
3.理解傳遞函數的概念和性質。
4.掌握利用結構圖化簡或者信流圖化簡的方法求取控制系統的傳遞函數。
第三章：控制系統的時域分析法
1.理解系統時域響應的性能指標。
2.掌握一階和二階系統的數學模型和時域響應指標計算。
3.掌握高階系統的極點分布對系統性能的影響、主導極點的概念和相應的分析方法；
4.理解穩定性的定義，掌握勞斯判據判斷系統穩定性的方法。
5.掌握穩態誤差的定義、規律和計算方法。
第四章：根軌跡法
1.理解根軌跡定義與根軌跡方程。
2.掌握根軌跡繪制的基本原則。
3.掌握正反饋、零度和參數根軌跡的繪制方法。
4.掌握利用根軌跡分析系統性能的方法。
第五章：頻率法
1.理解頻率特性的定義和物理意義。
2.掌握典型環節和系統的頻率特性特點和繪制方法。
3.掌握根據頻率特性求最小相位系統的傳遞函數的方法。
4.利用奈奎斯特判據判斷系統穩定性。
5.掌握系統穩態裕量的計算方法。
6.理解開環頻率特性與系統閉環性能的關系。
第六章：控制系統的校正
1.理解不同校正方式的特點。
2.掌握串聯超前、滯后、滯后-超前校正的方法的設計以及對于系統性能的影響。
3.理解希望特性法系統校正的思路。
第七章：非線性系統的分析
1.理解常見的非線性環節特性。
2.掌握描述函數的定義和計算方法、應用條件。
3.掌握利用描述函數法對非線性系統進行穩定性分析和自振分析。
4.理解相平面法的基本概念和特點；
5.掌握利用相平面法分析線性和非線性系統。
第八章：采樣控制系統的分析與設計
1.理解采樣過程和采樣定理。
2.掌握采樣系統脈沖傳遞函數的定義、性質和計算方法。
3.掌握采樣系統的穩定性分析和穩態誤差計算。
4.掌握最小拍控制系統的設計方法。
二、現代控制理論
第一章：控制系統的數學模型
1.理解控制系統的狀態、狀態變量、狀態空間表達式的基本概念；
2.掌握控制系統的狀態圖和狀態空間表達式的建立。
3.掌握微分方程、傳遞函數和狀態空間表達式的互換。
4.掌握狀態空間表達式的線性變換。
第二章：控制系統的運動分析
1.掌握線性定常系統狀態方程的解的求法。
2.掌握矩陣指數函數和狀態轉移矩陣的概念及其計算方法。
第三章：控制系統的能控性和能觀性
1.理解線性連續定常系統能控性和能觀測性定義。
2.掌握系統能控性和能觀測性的判據和對偶關系以及能控標準形、能控標準形。
3.掌握線性系統的傳遞函數與狀態能控性和能觀測性的關系。
第四章：控制系統的穩定性
1.理解李亞普若夫意義下穩定性定義。
2.掌握李雅亞普諾夫方法分析系統的穩定性的方法。
第五章：線性定常系統的綜合
1.理解線性系統反饋設計的思想。
2.掌握狀態反饋的基本概念和反饋系統的方框圖繪制。
3.掌握狀態反饋系統的極點配置與狀態觀測器設計方法。
第三部分有關說明與實施要求
1、考試目標的能力層次的表述
本課程對各考核點的能力要求一般分為兩個層次用相關詞語描述：
一般要求——理解；較高要求——掌握。
一般來說，對概念、原理、理論知識等，可用“理解”表述；對計算方法、應用方面，可用“掌握”。
2、命題考試的若干規定
(1)本課程的命題考試是根據本大綱規定的考試內容來確定的，根據本大綱規定的各種比例(每種比
例規定可有 3 分以內的浮動幅度，來組配試卷，適當掌握試題的內容、覆蓋面、能力層次和難易度)。
(2)各章考題所占分數大致如下：
經典控制理論 110 分
第一章 3％第二章 13％第三章 14％第四章 15%
第五章 19％第六章 11％第七章 12％第八章 13％
現代控制理論 40 分
第一章 25％第二章 25％第三章 12％第四章 13％第五章 25％
(3)其難易度分為易、較難、難三級，每份試卷中三種難易度，試題分數比例一般為 3：4：3。
(4)試卷中對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“理解”占 40%，“掌握”占 60%。
(5)試題主要題型為簡單敘述題和解答題。
(6)考試方式為閉卷筆試。考試時間為 180 分鐘，試題主要測驗考生對本學科的基礎理論、基本知
識和基本技能掌握的程度，以及運用所學理論分析、解決問題的能力。試題要有一定的區分度，難易程
度要適當。一般應使本學科、專業本科畢業的優秀考生能取得及格以上成績。
(7)題型舉例
●簡要敘述題 10%
1. 頻率特性 2. 主導極點 3.描述函數
●解答題：90％（九~十道大題）
題例（經典控制理論）：
已知負反饋系統的 44
)1(
)( 2
??
?
?
ss
sK
sG
， 5
5
)(
?
?
s
sH
，
1．繪制 K 從 ??0 時系統的根軌跡；
2．確定系統閉環穩定的 K 值范圍；
3．簡要分析在系統穩定的前提下閉環根的分布情況與系統階躍響應性能的關系；
4．已知系統閉環極點 11
??s
，試確定系統的閉環傳遞函數。
題例（現代控制理論）：
設系統的狀態空間描述為：
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2 0 1
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? ?? ? ? ?
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， ? ?0,1y x?
1. 求系統的傳遞函數；
2. 求系統的狀態轉移矩陣；
3. 畫出系統狀態圖。

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