中国地质大学(武汉)硕士研究生入学考试《自动控制原理》考试大纲.doc

中国地质大学研究生院
硕士研究生入学考试《自动控制原理》考试大纲

一、试卷结构
解答题 100%
二、考试内容及要求
（一）自动控制的一般概念
考试内容
自动控制的任务；基本控制方式：开环、闭环（反馈）控制；自动控制的性能要求：稳、快、准。
考试要求
1. 了解基本概念：控制、自动控制、自动控制系统、反馈控制等。
2. 掌握开环控制与闭环控制。
3. 了解自动控制系统的基本类型及对自动控制系统性能的基本要求。

（二）控制系统的数学模型
考试内容
建立控制系统的时域和频域数学模型；控制系统的结构图及其简化；信号流图。
考试要求
1. 建立控制系统的时域、频域数学模型。
2. 掌握传递函数的概念、定义和性质。
3. 掌握结构图的等效变换。
4. 掌握结构图与信号流图的关系。
5. 熟练应用Mason增益公式求系统的等价传递函数。

（三）线性系统的时域分析
考试内容
典型的输入信号；线性系统时间响应的性能指标；一阶系统在典型输入信号下的响应；二阶系统在单位阶跃函数作用下的响应及欠阻尼二阶系统的性能指标计算；线性连续系统的稳定性概念、Routh稳定判据及稳态误差的计算。
考试要求
1. 掌握一阶系统在典型输入信号下的响应。
2. 掌握典型二阶系统在单位阶跃函数作用下的响应。
3. 欠阻尼情况下典型二阶系统在单位阶跃函数作用下的性能指标计算。
4. 掌握稳定性的概念和Routh稳定判据。
5. 能熟练计算线性系统的稳态误差。

（四）根轨迹法
考试内容
根轨迹的概念及绘制根轨迹的基本规则；利用根轨迹对控制系统性能进行分析；了解参数根
轨迹。
考试要求
1. 理解根轨迹的概念，掌握绘制根轨迹的基本条件。
2. 掌握绘制根轨迹的基本原则。
3. 要求能熟练绘制系统的常规根轨迹。
4. 能利用根轨迹方法对控制系统的性能进行分析。

（五）线性系统的频域分析
考试内容
频率特性的概念；典型环节的频率特性及开环频率特性；利用奈氏判据和对数频率判据分析系统的稳定性；稳定裕度的计算；闭环频率特性及闭环频率性能指标。
考试要求
1. 掌握频率特性的基本概念。
2. 能绘制系统的开环幅相特性曲线和Bode图。
3. 熟练利用Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据对线性系统的稳定性进行分析。
4. 稳定裕度及其计算。

（六）控制系统的综合校正
考试内容
校正的基本概念；无源超前/滞后校正网络；用频率法串接超前校正网络；2-1-2型希望对数幅频特性的分析方法。
考试要求
1. 了解校正的基本概念。
2. 掌握无源超前/滞后校正网络频率特性及其作用。
3. 能用频率法综合串接超前校正网络。
4. 掌握2-1-2型希望对数幅频特性的分析方法。

（七）线性离散系统的分析与综合
考试内容
采样-保持过程；零阶保持器；Z变换及Z反变换；离散系统的数学模型的建立；稳定性分析与误差计算；最小拍系统设计。
考试要求
1. 了解理想的采样开关与采样过程的数学描述。
2. 掌握零阶保持器的数学描述及特点。
3. 掌握Z变换及其基本定理。
4. 掌握Z反变换。
5. 求离散系统的开环、闭环脉冲函数。
6. 能对离散系统进行稳定性分析，并计算稳态误差。
7. 掌握最小拍系统的设计方法。

（八）非线性系统分析
考试内容
非线性系统的特点；相平面法的基本知识及线性二阶系统的相平面分析；利用相平面法对非线性系统进行分析；简单非线性特性及其组合的描述函数的计算；描述函数法分析非线性系统的稳定性；自振荡的判断与分析。
考试要求
1. 掌握相平面法的基本知识，并能绘制简单系统的相轨迹。
2. 掌握简单非线性特性及其组合的描述函数的计算方法。
3. 利用描述函数法对非线性系统进行稳定性分析。
4. 自振荡的判断与计算。

（九）状态空间分析法
考试内容
线性系统的状态空间描述；状态方程的建立；线性定常齐次状态方程的求解；线性定常非齐次状态方程的求解；连续时间状态空间表达式的离散化；可控性与可观性；可控性与可观性的对偶原理；线性定常系统状态反馈的设计；线性定常系统全维状态观测器的设计。
考试要求
1. 了解线性系统的状态空间描述。
2. 掌握线性定常系统状态方程的建立与求解。
3. 连续时间状态空间表达式的离散化。
4. 了解可控标准型，掌握化可控标准型的方法。
5. 掌握线性定常系统可控性与可观性的判断方法。
6. 掌握线性定常系统状态反馈的设计和全维状态观测器的设计方法。
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