东北大学自动控制原理考研大纲

《自动控制原理》考试大纲《自动控制原理》考试大纲（一）自动控制的基本原理1．自动控制的基本原理与方式：反馈控制原理与思想，反馈控制系统的基本组成，自动控制系统的基本控制方式；2．自动控制系统的分类；3．自动控制系统的基本要求；（二）控制系统的数学描述1．时域模型：典型物理系统的时域建模；线性系统基本特性；线性定常微分方程分析；非线性系统的线性化；运动模态分析；2．复数域模型：系统的传递函数定义、性质；典型环节的传递函数；3．动态结构图：结构图的绘制与化简；信号流图的绘制；梅森增益公式及其综合应用；闭环系统的传递函数（开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数）；（三）控制系统的时域分析1．时域分析的一般方法：基本信号及系统的一般响应以及其物理意义；控制系统的主要时域性能指标；2．一阶系统分析：一阶系统在典型信号作用下的响应特征；3．二阶系统分析：二阶系统的数学模型；二阶系统的单位阶跃响应特征，欠阻尼二阶系统的性能指标；二阶系统的其它响应特征；了解二阶系统响应特性的改善方法；4．高阶系统分析：高阶系统时域响应的分量结构及意义；闭环极点与主导极点；高阶系统的二阶近似；5．控制系统的稳定性分析：线性系统稳定的基本概念；线性系统稳定的充分必要条件；劳斯稳定性判据及其应用；6．控制系统的误差分析：控制系统误差的概念与稳态误差的定义，典型信号作用下稳态误差的计算；误差的数学模型与稳态误差分析；扰动信号误差分析和稳态误差的补偿；（四）根轨迹法1．根轨迹的基本概念与根轨迹方程；2．绘制根轨迹图的基本法则；3．参数根轨迹的定义与基本绘制方法；4．附件加开环零极点对系统性能的影响；5．控制系统根轨迹的分析方法，根据根轨迹图分析系统的性能；（五）频率响应法1．系统频率特性的基本概念与求取方法；2．最小相位系统典型环节的频率特性分析；3．频率特性函数的图形：开环幅相曲线的绘制、Bode图的绘制与特性（由系统开环传递函数绘制Bode图，以及Bode图写出系统就、开环传递函数）；4．Nyquist稳定判据：Nyquist图的粗略绘制与特性；Nyquist 稳定判据及其应用；5．对数频率稳定性判据，利用开环Bode图研究闭环系统的稳定性及其它特性；利用开环幅相曲线进行稳定性判定；6．稳定裕度：相角裕度、幅值裕度的定义与计算；7．闭环系统频域性能指标：频带宽度定义；频域性能指标与时域性能指标的转换；（六）控制系统的校正方法1．系统校正的概念与结构；2．常用校正装置：无源超前校正网络、无源滞后校正网络、无源滞后-超前校正网络的特性与参数计算；PID控制器的特性；3．频率法校正设计方法与基本思想4．串联超前校正与串联滞后校正的目的、思想与计算方法；5．串联滞后-超前校正的目的和基本思想；6．反馈校正的基本原理与特点；7．复合校正的基本概念与思想；（七）非线性系统分析1．非线性系统的特性、非线性系统分析设计的主要方法2．典型的本质非线性因素对系统运动的影响；3．相平面分析的基本概念；4．描述函数法的基本概念；非线性系统稳定性的描述函数分析；负倒描述函数概念。

《自动控制原理》考研复习大纲1. 考试方法和考试时间硕士研究生入学控制原理考试为笔试，总分150，考试时间为3小时。

2. 参考书《自动控制原理》胡寿松主编（第四版）科学出版社《自动控制原理》晁勤等编重庆大学出版社3. 各部分内容及分值第一部分基本概念（10分）熟悉自动控制系统的概念；熟悉反馈控制系统的基本工作原理及基本构成；掌握根据系统工艺图绘制控制系统方框图。

第二部分自动控制系统的数学模型（30分）熟悉控制系统微分方程的建立方法，了解非线性微分方程的线性化方法；了解传递函数的特点，熟悉传递函数的求法和典型环节传递函数的表达形式与意义；了解反馈控制系统的典型结构，系统开环传递函数、闭环传递函数及误差传递函数的概念；掌握基本的拉氏变换与拉氏反变换方法，并列写控制系统的传递函数；掌握控制系统方框图的建立方法和方框土简化方法；掌握信号流图绘制及其等效变换方法，梅逊公式的应用。

第三部分自动控制系统的时域分析（30分）了解常用典型输入信号及其拉氏变换，单位阶跃响应曲线时域性能指标的意义；熟悉一阶系统单位阶跃响应、斜坡响应、脉冲响应特性及时间常数的求法；掌握欠阻尼二阶系统时域指标计算；了解高阶系统的时域特性和主导极点分析法，系统型别与稳态误差的关系；熟悉线性系统的稳定条件，掌握劳斯稳定判据及其各种应用；掌握稳态误差、稳态误差系数的概念及计算。

第四部分根轨迹分析法（20分）了解根轨迹法的基本概念和根轨迹的特点；熟悉闭环零、极点与开环零、极点的关系，熟悉根轨迹方程和绘制根轨迹的基本法则；了解参数根轨迹（广义根轨迹）的绘制方法；了解正反馈回路根轨迹（零度根轨迹）和迟后系统根轨迹的绘制特点；掌握控制系统一般根轨迹的绘制方法；掌握利用根轨迹法分析系统特性。

第五部分频率特性分析法（35分）了解频率特性的基本概念，熟悉频率特性的几种图示方法；熟悉典型环节的幅相频率特性和对数频率特性；掌握不同型别系统概略开环幅相特性的特点，掌握已知开环传递函数绘制开环对数频率特性曲线的方法；掌握已知系统开环频率特性确定开环传递函数的方法；掌握Nyquist稳定判据及其应用；掌握稳定裕量的概念及其计算方法；了解频域指标与时域指标的关系。

东北大学2018年《自控原理》考研大纲（一）自动控制系统的基本概念
1．自动控制系统的组成
2．自动控制系统的工作原理
3．自动控制系统的类型
4．自动控制系统的性能指标
（二）系统模型的建立
1．传递函数的定义及典型环节的传递函数
2．根据物理定律写出描写系统动态的微分方程并求传递函数
3．画出系统的动态结构图并通过化简求出传递函数
4．画出系统的信号流图并通过化简求出传递函数
（三）自动控制系统的时域分析法
1．根据系统的微分方程或传递函数求出系统输出随时间变化的解（主要考虑系统输入为阶跃信号，被控对象为一阶和二阶系统），并分析系统的性能。

2．根据系统的特征方程判断系统的稳定性
3．稳态误差的定义及计算
（四）自动控制系统的根轨迹分析法
1．根轨迹的概念
2．根轨迹的绘制
3．利用根轨迹分析系统的性能
（五）自动控制系统的频率分析法
1．频率特性的概念及表示方法
2．典型环节及开环系统频率特性的绘制
3．利用系统的开环频率特性分析系统的性能
4．闭环频率特性及与系统的动态性能的关系
（六）控制系统的校正及综合
1．控制系统校正的基本概念
2．串联校正
3．并联校正
4．复合校正
（七）非线性系统分析
1．非线性系统的特点
2．典型的非线性系统
3．利用描述函数法分析非线性系统
4．相平面法
（八）线性离散系统的理论基础
1．离散系统的基本概念及基础知识
2．脉冲传递函数的定义及推导
3．采样控制系统的时域分析
文章来源：文彦考研。

《自动控制原理》考试大纲一、考试对象电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业本科插班生二、考试目的《自动控制原理》课程考试旨在考察学生对自动控制系统的基本概念、基本原理及基本分析方法的掌握和运用,着重考察学生应用适当数学工具和基本原理，用不同方法对系统进行分析的能力.本门课程考核要求由低到高共分为“了解"、“掌握"、“熟练掌握”三个层次。

其含义：了解，指学生能懂得所学知识，能在有关问题中认识或再现它们;掌握,指学生清楚地理解所学知识(例如定理的条件与结论，公式的表述与使用范围等），并且能在基本分析和简单应用中正确地使用它们;熟练掌握，指学生能较为深刻理解所学知识，在此基础上能够准确、熟练地使用它们分析解决较为简单的实际问题。

三、考试方法和考试时间1、考试方法：(闭卷笔试）2、记分方式:百分制，满分为100分3、考试时间：120分钟4、试题总数:五大题（部分大题中含有若干个小题）5、命题的指导思想和原则命题的总的指导思想是:全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点学习、理解和掌握的情况。

命题的原则是：最基本的知识一般要占60％左右，稍微灵活一点的题目要占20％左右，较难的题目要占20%左右，其中大多数是大题目。

客观性的题目占的分量较少。

6、题目类型（1）填空题(每题3分，约15分)（2)选择题（每题3分，约15分）（3）简答题(每题10分，约10分）(4)分析计算题（约40分）(5）作图题（每题10分，约20分）7、答题要求（1）简答题：只要求答出要点，如果本身所表示的意思不明确,则需要对要点稍作说明.若要点本身所表示的意思已经很明确，就无需再作说明。

（2)分析计算题：分析思路清晰,公式表述清楚；解题时思路清楚，步骤完整，格式规范化。

这类题一般按演算步骤记分,如果计算结果不对，但演算步骤对了，仍可得一定分数。

（3）作图题：要求作图步骤清楚，若图未做完，可按作图步骤得一定分数。

《自动控制原理》考研大纲科目名称：控制理论适用专业：仿生装备与控制工程参考书目：《自动控制原理》第六版，胡寿松编，科学出版社；《自动控制理论》第二版，邹伯敏编，机械工业出版社；《现代控制理论基础》第二版，王孝武主编，机械工业出版社考试时间：3小时考试方式：笔试总分：150分考试范围：包括经典控制理论（不包含非线性部分）与现代控制理论两部分，经典控制理论内容占70%，现代控制理论内容占30%。

经典控制理论部分第一章绪论1. 掌握自动控制系统的工作原理、自动控制系统的组成与几种不同分类。

2. 重点掌握反馈的概念、基本控制方式、对控制系统的基本要求。

第二章线性系统的数学模型控制理论的两大任务是系统分析与系统设计，系统分析和设计中首先要建立被研究系统的数学模型。

本章主要给出古典控制理论使用的系统数学模型——传递函数的建立。

本章要求：1．掌握的概念：传递函数；极点、零点；开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数；典型环节的传递函数。

2．重点掌握建立电气系统、机械系统的微分方程和传递函数模型的方法。

3．重点掌握方框图化简或信号流图梅森增益公式获得系统传递函数的建模方法。

第三章控制系统时域分析根据研究系统采用的不同数学模型，分析方法是不同的，本章给出利用系统传递函数数学模型求取时间响应的系统时域分析法。

主要是分析系统的三大基本性能，即系统的稳（稳定性）、准（准确性）、快（快速性）。

稳定性是系统工作的必要条件；快速性和相对稳定程度（振荡幅度）是评价系统动态响应的性能指标；准确性是指系统稳态响应的稳态精度，用稳态误差来衡量，需注意：讨论的稳态误差是指由输入信号和系统结构引起的系统稳态时的误差。

本章要求：1．掌握的概念：稳定性；动态（或暂态）性能指标（最大超调量、上升时间、峰值时间、调整时间）；稳态（静态）性能指标（稳态误差）；一阶、二阶系统的主要特征参量；欠阻尼、临界阻尼、过阻尼系统特点；主导极点。

2．重点掌握系统稳定性判别（Routh判据）；稳态误差终值计算（包括三个稳态误差系数的计算）；二阶系统动态性能指标计算。

《自动控制原理》考试大纲（一）自动控制的基本原理1．自动控制的基本原理与方式：反馈控制原理与思想，反馈控制系统的基本组成，自动控制系统的基本控制方式；2．自动控制系统的分类；3．自动控制系统的基本要求；（二）控制系统的数学描述1．时域模型：典型物理系统的时域建模；线性系统基本特性；线性定常微分方程分析；非线性系统的线性化；运动模态分析；2．复数域模型：系统的传递函数定义、性质；典型环节的传递函数；3．动态结构图：结构图的绘制与化简；信号流图的绘制；梅森增益公式及其综合应用；闭环系统的传递函数（开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数）；（三）控制系统的时域分析1．时域分析的一般方法：基本信号及系统的一般响应以及其物理意义；控制系统的主要时域性能指标；2．一阶系统分析：一阶系统在典型信号作用下的响应特征；3．二阶系统分析：二阶系统的数学模型；二阶系统的单位阶跃响应特征，欠阻尼二阶系统的性能指标；二阶系统的其它响应特征；了解二阶系统响应特性的改善方法；4．高阶系统分析：高阶系统时域响应的分量结构及意义；闭环极点与主导极点；高阶系统的二阶近似；5．控制系统的稳定性分析：线性系统稳定的基本概念；线性系统稳定的充分必要条件；劳斯稳定性判据及其应用；6．控制系统的误差分析：控制系统误差的概念与稳态误差的定义，典型信号作用下稳态误差的计算；误差的数学模型与稳态误差分析；扰动信号误差分析和稳态误差的补偿；（四）根轨迹法1．根轨迹的基本概念与根轨迹方程；2．绘制根轨迹图的基本法则；3．参数根轨迹的定义与基本绘制方法；4．附件加开环零极点对系统性能的影响；5．控制系统根轨迹的分析方法，根据根轨迹图分析系统的性能；（五）频率响应法1．系统频率特性的基本概念与求取方法；2．最小相位系统典型环节的频率特性分析；3．频率特性函数的图形：开环幅相曲线的绘制、Bode图的绘制与特性（由系统开环传递函数绘制Bode图，以及Bode图写出系统就、开环传递函数）；4．Nyquist稳定判据：Nyquist图的粗略绘制与特性；Nyquist 稳定判据及其应用；5．对数频率稳定性判据，利用开环Bode图研究闭环系统的稳定性及其它特性；利用开环幅相曲线进行稳定性判定；6．稳定裕度：相角裕度、幅值裕度的定义与计算；7．闭环系统频域性能指标：频带宽度定义；频域性能指标与时域性能指标的转换；（六）控制系统的校正方法1．系统校正的概念与结构；2．常用校正装置：无源超前校正网络、无源滞后校正网络、无源滞后-超前校正网络的特性与参数计算；PID控制器的特性；3．频率法校正设计方法与基本思想4．串联超前校正与串联滞后校正的目的、思想与计算方法；5．串联滞后-超前校正的目的和基本思想；6．反馈校正的基本原理与特点；7．复合校正的基本概念与思想；（七）非线性系统分析1．非线性系统的特性、非线性系统分析设计的主要方法2．典型的本质非线性因素对系统运动的影响；3．相平面分析的基本概念；4．描述函数法的基本概念；非线性系统稳定性的描述函数分析；负倒描述函数概念。

《自动控制原理》考试大纲第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点课程以经典控制理论为主，重点论述了用时域法、根轨迹法和频域法分析线性系统的性能，介绍了系统的初步设计及校正的一般性原则。

通过课程的学习，学生应对自控理论有较系统的认识，达到理解并熟练掌握自控的基本理论和基本方法，具有初步解决工程相关问题的能力。

二、课程目标与基本要求通过课程的学习，学生应正确理解反馈控制系统的基本概念，掌握控制系统数学模型建立的一般方法，掌握线性系统的分析方法（时域法、根轨迹法和频域法）。

基本要求如下：1、正确理解反馈控制系统的基本概念。

2、掌握控制系统的数学模型建立的方法。

3、掌握线性系统的时域法、根轨迹法和频域分析法。

4、理解自控系统校正的一般概念。

第二部分考核内容与考核目标第1章反馈控制原理一、学习目的与要求了解自动控制的发展、自动控制系统的分类，理解自动控制系统的组成、基本控制方式（开环控制和闭环控制）和评价自动控制系统的性能指标。

通过闭环控制系统的举例，理解反馈控制的原理。

二、考核知识点与考核目标（一）反馈控制原理（一般）识记：自控控制的两种基本方式（开环控制和闭环控制）。

理解：闭环控制的特点（二）自动控制系统的组成及常用术语（一般）识记：自动控制系统的组成及常用术语。

（三）自动控制系统的分类及性能指标（一般）识记：自动控制系统的分类，评价自动控制系统的性能指标。

第2章控制系统的数学模型一、学习目的与要求掌握自动控制系统的三种数学模型（微分方程、传递函数、结构图）的建立方法。

熟练掌握自动控制系统传递函数的求取方法。

二、考核知识点与考核目标（一）自控元件运动方程的建立（次重点）理解：RL，RC或RLC网络及简单电机拖动系统、机械系统的微分方程列写方法。

（二）小偏差线性化（一般）识记：线性化条件及方法。

（三）拉氏变换及线性常微分方程的求解（重点）识记：典型输入信号的拉氏变换，理解：拉氏变换及反变换的定义、性质，应用：会用拉氏变换及反变换法求解微分方程。

（一）试卷满分为150分。

（二）内容比例控制系统的数学模型约30分反馈控制系统的性能指标约30分反馈控制系统的稳定性约25分根轨迹分析和设计系统的方法约20分频率响应约30分校正网络的设计约15分（三）题型比例计算题约占40％分析题约占60％第二部分考查的知识范围一、控制系统理论的基本概念控制系统是由各部件互联而形成的一个系统结构，并能够提供所期望的响应。

开环控制系统是利用调节装置直接控制过程；闭环控制系统是将系统的输出测量反馈并将该反馈信号与期望的输出进行比较的系统。

二、动态系统的数学模型（一）物理系统的数学模型、线性化、Laplace变换数学模型是分析和设计控制系统的基础。

由于所考察的系统在性质上是动态的，所以描述方程通常是微分方程。

如果能够线性化这些方程，那么就可以使用Laplace变换简化求解方法。

（二）线性系统的传递函数线性系统的传递函数定义为所有初始条件假定为零时的输出变量Laplace 变换与输入变量Laplace变换之比。

系统(或元件)的传递函数描述了所考虑系统的动态关系。

（三）方块图模型和信号流图模型方框图描述了系统变量之间的关系。

方框图由单向功能块组成，它表示变量间的传递函数。

信号流图是由节点和连接它们的若干有向支路组成的，它是一组线性关系的图解表示法。

可以采用MASON增益公式对获得系统的传递函数。

（四）状态变量、状态微分方程和状态流图模型系统状态是指表示系统的一组变量，若已知这组变量、输入信号和描述系统动态特性的方程，就可以完全确定系统未来的状态和输出响应。

状态微分方程将系统状态的变化率与系统状态和输入信号联系起来，线性系统的输出则通过输出方程把状态变量和输入信号联系起来。

状态流图可以采用相变量型状态流图和输入前馈形式型状态流图模型。

（五）状态转移矩阵和系统响应矩阵指数Φ(t) 称为为状态转移矩阵。

通过求得控制系统状态变量的时间响应可以检验系统的性能。

求解状态向量微分方程可得到系统的瞬态响应。

东北大学2021年硕士研究生招生考试考试大纲科目代码：839；科目名称：自动控制原理一、考试性质自动控制原理是信息科学与工程学院控制科学与工程专业（专业代码：081100）、电子信息专业（专业代码：085400）控制工程、人工智能方向硕士生入学考试的专业基础课。

考试对象为参加信息科学与工程学院控制科学与工程专业、电子信息专业控制工程、人工智能方向2021年全国硕士研究生入学考试的准考考生。

二、考试形式与试卷结构（一）考试形式：闭卷，笔试。

（二）考试时间：180分钟。

（三）考试题型及比例：简答题（约占20%），综合题（约占80%）。

（四）参考书目：王建辉，自动控制原理，清华大学出版社，2007年4月。

三、考查要点（一）自动控制系统的基本概念1．自动控制系统的组成2．自动控制系统的工作原理3．自动控制系统的类型4．自动控制系统的性能指标（二）系统模型的建立1．传递函数的定义及典型环节的传递函数2．根据物理定律写出描写系统动态的微分方程并求传递函数3．画出系统的动态结构图并通过化简求出传递函数4．画出系统的信号流图并通过化简求出传递函数（三）自动控制系统的时域分析法1．根据系统的微分方程或传递函数求出系统输出随时间变化的解（主要考虑系统输入为阶跃信号，被控对象为一阶和二阶系统），并分析系统的性能。

2．根据系统的特征方程判断系统的稳定性3．稳态误差的定义及计算（四）自动控制系统的根轨迹分析法1．根轨迹的概念2．根轨迹的绘制3．利用根轨迹分析系统的性能（五）自动控制系统的频率分析法1．频率特性的概念及表示方法2．典型环节及开环系统频率特性的绘制3．利用系统的开环频率特性分析系统的性能4．闭环频率特性及与系统的动态性能的关系（六）控制系统的校正及综合1．控制系统校正的基本概念2．串联校正3．并联校正4．复合校正（七）非线性系统分析1．非线性系统的特点2．典型的非线性系统3．利用描述函数法分析非线性系统4．相平面法（八）线性离散系统的理论基础1．离散系统的基本概念及基础知识2．脉冲传递函数的定义及推导3．采样控制系统的时域分析四、计算器使用要求本科目需使用计算器、三角板附件1：大纲导语参考一、简答题（概念解释，共10分，2小题，每题5分）二、综合题（共140分，7大题，每题20分；其中部分大题中包括简答题，共20分，2小题，每题10分）附件2：参考书目信息（参考书目的封面）样题：。