2014年中国科学院大学自动控制原理考试大纲
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题号:821
《自动控制原理》
考试大纲
一、考试内容
正确理解自动控制原理的有关概念。
掌握结构图等效变换方法和梅森公式。
能熟练求取系统传递函数。
掌握代数稳定判据及在判定系统稳定性方面的应用方法;掌握系统稳态误差的分析计算方法;掌握一、二阶系统典型相应的特点以及模型参数与动态性能的关系;了解附加闭环零极点对系统动态性能的影响;能熟练进行有关的分析计算。
能熟练绘制系统根轨迹(包括广义根轨迹)并分析系统性能参数变化趋势,掌握有关的计算方法。
掌握典型环节频率特性,能熟练绘制开环系统频率特性;掌握频域稳定判据;掌握稳定裕度计算及系统性能估算方法;正确理解闭环频率特性及相应指标。
掌握频域串联校正方法;掌握反馈校正和复合校正方法。
能熟练推导离散系统脉冲传递函数。
熟练掌握离散系统稳定性判据和稳态误差计算方法。
了解非线性系统运动的特点,重点掌握运用描述函数法进行非线性系统稳定性及自振分析的方法。
一般掌握相平面法。
注重各章概念的融会贯通以及解题方法的综合运用。
二、参考书目
胡寿松主编,《自动控制原理》(第三版),国防工业出版社。
《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。
参考书目:(1)各出版社出版的各种自动控制原理教材及习题集(2)孙优贤、王慧主编. 自动控制原理. 北京:化工出版社,2011年6月(3)胡寿松主编. 自动控制原理(第四版、第五版、第六版). 分别于2001年2月、2007年6月、2013年5月由科学出版社的(该书初版于1979年,前三版均由国防工业出版社出版,亦可作为参考书)特别提醒:本考试大纲仅适合报考2017年浙江大学控制科学与工程学院、专业课考<自动控制原理>(科目代码845)课程的考生。
该门课程的满分为150分。
一、总的要求全面掌握自动控制系统的基本概念与原理,深入理解与掌握自动控制系统分析与综合设计的方法,并能用这些基本的原理与方法去分析问题、解决问题。
二、基本要求(1) 自动控制的一般概念:自动控制的基本原理与自动控制系统组成、分类,能将具体对象的控制系统物理结构图表示抽象成控制系统的方块图表示,能分析其中各种物理量、信息流之间的关系。
(2) 动态系统的数学模型:能建立给定典型系统的数学模型,包括微分方程模型、传递函数模型、状态空间模型等;能熟练地通过方块图简化方法与信号流图等方法获得系统总的传递函数;能根据要求进行各种数学模型之间的相互转换。
(3) 线性时不变连续系统的时域分析:掌握系统微分方程模型的求解,拉普拉斯变换在时域分析中的应用,一阶、二阶及高阶系统的时域分析;状态空间模型的求解与分析;系统时间响应的性能指标及计算;系统的稳定性分析、稳态误差系数与稳态误差的计算等。
(4) 根轨迹: 掌握根轨迹法的基本概念;根轨迹绘制的基本法则及推广法则;利用根轨迹进行系统性能的分析与设计。
(5) 频率分析:掌握系统的频率特性基本概念;开环系统的典型环节分解与开环频率特性曲线及其分析;利用伯德图建立对象的传递函数模型;奈魁斯特频率特性稳定判据以及稳定裕度分析。
(6) 线性系统的超前及滞后校正:一般性了解线性系统的超前及滞后校正方法,理解并能简单地应用。
2014中科大自动化系复试笔试回忆版线性电子线路1. 图记不太清了,大致就那样吧!题目给出了Ube=0.7V等一些题设。
求:(1)直流信号作用下,IbQ=0.1mA,Rc=?,Re=?(题设我记不全了,此问很好求,列两个KVL方程就出来了。
)(2)画出交流等效电路图,求电压放大倍数2. 求U0与各Ui的关系。
数字电路1. Y=AB'C+A'+...化为最简与或形式。
2. 用补码计算:13-17=?(8位表示,最高位为符号位)3. 双4选一数据选择器,外加了一些非门,与非门,构成了一个组合逻辑电路求输出Y (很简单)4. 74LS160已经用置数法连好了图,判断是几进制。
5. 哪三种触发方式?哪种触发方式可靠性最强?传感器(重点看热电偶)选择题(5个,2分/个)1.下面那个是静态特性?A.超调量B.调节时间C.灵敏度2.3.4.5.记不住了简答题:1.为什么用铂铑金属做引出线?2.热电偶三效应?3.证明标准电极定律4.。
单片机填空:1.冯·诺依曼机的组成部分包括那四部分?2.寄存器__和__用来指出CPU 将要执行的下一条指令在内存中的物理地址。
3.按照总线上传输的内容,可分为__、__和__。
4.堆栈的工作特点是__。
5......简答题:1.在8086系统中,8086CPU 的内部结构包括哪两大部分?各有什么作用?编程:1.。
2.把CPU ,8259A ,8253,8255A 连起来,实现???功能,(芯片未给出,自己画自己连)在写出8255A 的初始化程序。
计算机控制基础1. ()()5.0)(15.0--=z z z z F ,求()k f (8分) 2. 求下图中的C (z ) (8分)3. 设对象为()15102+=-s e s G sp ,取采样周期T=2,闭环时间常数τ=2,试设计大林控制器。
(12分)4. 已知离散系统的状态方程为()()k X k X ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=+15.0101,式判断该系统平衡点Xe=0处的稳定性注:本文错误之处在所难免,请广大考研学子自行甄别。
自动控制原理考研大纲
自动控制原理是控制工程领域的一门基础课程,旨在介绍自动控制的基本概念、理论和方法。
该课程通常包括以下内容:
1. 控制系统的基本概念:介绍自动控制系统的定义、组成和基本要素,包括被控对象、传感器、执行器、控制器等。
2. 信号与系统:介绍连续时间和离散时间信号的表示方法、重要性质和常用变换,如傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换。
3. 传递函数与状态方程:介绍线性时不变系统的传递函数和状态方程的概念及其相互转换的方法,以及这些表示方法在系统分析和设计中的应用。
4. 时域分析方法:介绍时域响应分析的方法,如阶跃响应、脉冲响应和频率响应分析,以及这些方法在系统性能评价和参数调整中的应用。
5. 频域分析方法:介绍频域响应分析的方法,如频率响应曲线、波特图和奈奎斯特图,以及这些方法在系统稳定性和稳定裕度分析中的应用。
6. 非线性控制系统:介绍非线性控制系统的特点和分析方法,如构造相平面图、极限环分析和决策环分析,以及这些方法在非线性系统的稳定性和摆动特性分析中的应用。
7. 系统设计原理:介绍自动控制系统的设计原则和方法,包括
反馈控制系统的校正设计、校正器的设计和模式选择方法。
8. 控制器的设计与调节:介绍PID控制器的设计原理和调节方法,包括根轨迹和频率响应法,并介绍现代控制理论中的一些常用方法,如状态反馈、观测器和最优控制。
除了上述内容,考研大纲还可能包括其他相关的内容,具体以考纲为准。
自动控制原理作为控制工程的基础课程,对于进一步学习和研究控制工程以及其他相关领域(如机械、电子、通信等)都具有重要的意义和应用价值。
《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。