2024年武汉工程大学非全日制研究生招生考试《自动控制原理》考试大纲

　　一、 参考教材

　　1、胡寿松主编. 《自动控制原理》(第七版). 北京：科学出版社，2019.

　　2、胥布工主编. 《自动控制原理》. 北京：电子工业出版社，2011.

　　3、刘豹,唐万生主编. 《现代控制理论》(第 3 版). 北京：机械工业出版社，2011.

　　(备注：以 1 为主，2、3 为辅。)

　　二、 考试形式与试题类型

　　1、答卷方式：闭卷，笔试;

　　2、答题时间：180 分钟;

　　3、满分：150 分;

　　4、题型：选择题、简答题、计算题。

　　三、 考试内容及要求

　　考试范围包括经典控制理论和现代控制理论两个部分。考生须掌握如下内容：

　　1、 自动控制的一般概念

　　1) 自动控制系统的基本概念，负反馈控制的原理;

　　2) 控制系统的组成与分类;

　　3) 根据实际系统的工作原理画控制系统的方块图。

　　2、 控制系统的数学模型

　　1) 控制系统的建模;

　　2) 传递函数的概念、定义和性质;

　　3) 控制系统的结构图，结构图的等效变换;

　　4) 控制系统的信号流图，结构图与信号流图间的关系，由梅逊公式求系统的传递函数。

　　3、 线性系统的时域分析

　　1) 稳定性的概念，系统稳定的充要条件，Routh 稳定判据;

　　2) 稳态性能分析

　　 稳态误差的概念，根据定义求取误差传递函数，由终值定理计算稳态误差，包括给定误差和扰动误差的分析与计算;

　　 系统型别与静态误差系数，影响稳态误差的因素;

　　3) 动态性能分析

　　 一阶系统特征参数与动态性能指标间的关系;

　　 典型二阶系统的特征参数与性能指标的关系;

　　 附加闭环零极点对系统动态性能的影响;

　　 闭环主导极点的概念，用此概念分析高阶系统。

　　4、 线性系统的根轨迹法

　　1) 根轨迹的概念，根轨迹方程，幅值条件和相角条件;

　　2) 绘制根轨迹的基本规则;

　　3) 零度根轨迹：非最小相位系统的根轨迹及正反馈系统的根轨迹的绘制;

　　4) 等效开环传递函数的概念，参数根轨迹的绘制;

　　5) 用根轨迹分析系统的性能。

　　5、 线性系统的频域分析

　　1) 频率特性的定义，幅频特性与相频特性;

　　2) 用频率特性的概念分析系统的稳态响应;

　　3) 频率特性的几何表示方法

　　 典型环节及开环系统幅相频率特性曲线(又称奈氏曲线或极坐标图)的绘制;

　　 典型环节及开环系统对数频率特性曲线(Bode 图)的绘制;

　　 由对数幅频特性求最小相位系统的开环传递函数;

　　4) 奈奎斯特稳定性判据

　　 根据奈氏曲线判断系统的稳定性;

　　 由对数频率特性曲线判断系统的稳定性;

　　5) 稳定裕量

　　 当系统稳定时，系统相对稳定性的概念;

　　 幅值裕量和相角裕量的定义及计算;

　　6) 频域指标与时域指标的关系。

　　6、 系统校正

　　1) 校正的基本概念，校正的方式，常用校正装置的特性;

　　2) 根据性能指标的要求，设计校正装置，用频率法确定串联超前校正、滞后校正和滞后-超前校正装置的参数;

　　3) 将性能指标转换为期望开环对数幅频特性，根据期望特性设计最小相位系统的校正装置;

　　4) 了解反馈校正和复合校正的基本思路与方法。

　　7、 离散系统的分析与校正

　　1) 离散系统的基本概念，信号采样与复现;

　　2) Z 变换的定义，Z 变换的方法;

　　3) 离散系统的数学描述，差分方程与脉冲传递函数;

　　4) 离散系统的性能分析

　　 稳定性分析：离散系统稳定的充要条件，W 变换及 Routh 稳定判据的应用;

　　 稳态误差分析：离散系统终值定理的应用，离散系统的型别与静态误差系数;

　　 动态性能分析：离散系统的时间响应，闭环极点与动态性能的关系。

　　8、 非线性控制系统分析

　　1) 非线性系统的特点，非线性系统与线性系统的区别与联系;

　　2) 相平面分析法、奇点的确定及分类;

　　3) 用描述函数法分析系统的稳定性、自振及有关参数。

　　9、 线性系统的状态空间分析与综合

　　1) 状态空间的概念，线性系统的状态空间描述，状态方程的解，状态转移矩阵及其性质;

　　2) 线性系统的能控性与能观性，状态可控与输出可控的概念，可控与可观标准型;

　　3) 线性定常系统的状态反馈与状态观测器设计。