燕山大学2018年《自动控制原理》考研大纲

《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》考研复习大纲自动控制原理是一门涉及系统建模和控制设计的学科，学习本门课程主要是为了掌握系统控制的基本理论和方法。

下面是《自动控制原理》考研复习大纲。

一、基本概念1.自动控制的基本概念和分类2.自动控制系统的组成和结构3.控制系统的特性参数与性能指标4.闭环控制和开环控制的优缺点二、系统数学模型1.力学系统的数学建模2.电气系统的数学建模3.热力系统的数学建模4.液压系统的数学建模三、信号与系统1.信号的基本概念与分类2.系统的时间域和频域分析方法3.信号的线性时不变系统表示与处理4.采样与保持四、系统时域分析1.系统的传递函数与状态方程2.系统的零极点分析和阶跃响应3.系统的稳定性与稳态误差4.系统的动态特性与频域指标五、系统频域分析1.线性系统频域描述的基本概念2.系统的频率响应与波特图3.传递函数的极点和零点分析六、控制器设计与稳定性1.控制器设计的基本思想和方法2.PID控制器的性能指标与调整方法3.根轨迹法与极坐标法4.控制系统的稳定性判据和稳定性分析方法七、校正和校准2.定义和识别开环和闭环误差3.适应性校正和自适应控制方法八、多变量系统与现代控制理论1.多变量系统的性态和控制方法2.现代控制理论与方法概述3.线性二次调整与最优控制4.自适应控制与模糊控制九、主动振动控制1.振动控制的基本概念和方法2.主动振动控制的建模和控制方法3.智能材料在主动振动控制中的应用以上是《自动控制原理》考研复习大纲的主要内容，整体上包括了基本概念、系统数学模型、信号与系统、系统时域分析、系统频域分析、控制器设计与稳定性、校正和校准、多变量系统与现代控制理论、主动振动控制等方面的内容。

希望能对你的考研复习提供一定的帮助。

《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。

燕山大学2018年《现代控制理论》考研大纲第一章控制系统的状态空间表达式现代控制理论使用的系统数学模型是状态空间表达式，本章是线性定常系统状态空间表达式的建立。

本章要求：1．掌握的概念：状态变量、状态方程、输出方程；状态变量、状态模型的不唯一性；非奇异线性坐标变换对系统基本性能（特征值、传递函数）的影响。

2．掌握建立电气系统、机械系统的状态空间表达式的方法。

3．重点掌握由系统方框图和传递函数建立状态空间表达式的方法；由状态空间表达式求传递函数。

第三章线性控制系统的能控性和能观性本章属于系统的性能分析，能控性和能观性是因使用反映系统内部结构特征的状态变量来描述系统而产生的概念，系统能控性反映了控制输入对所有状态的控制能力；系统能观性是指系统输出对所有状态的反映能力。

系统能控是系统所有状态能控，系统能观是所有状态能观；一个状态能控是指这个状态受控制输入支配，一个状态能观是指系统输出包含这个状态的信息。

系统能控是进行最优控制的前提，系统能观是很好地实现状态反馈控制的前提。

因此，为了能对实际系统进行很好的控制，使其达到满意的控制性能，需要研究系统的能控性和能观性，本章的中心是系统能控性和能观性的判别。

本章要求：1．掌握的概念：系统能控性、能观性；状态能控性、能观性；非奇异坐标变换对系统能控性和能观性的影响；传递函数零、极点相消与系统能控、能观性的关系；单变量系统的最小实现。

2．重点掌握能控性和能观性判别准则。

3．掌握由传递函数建立能控标准型I型、能观标准型II型、Jordan标准型的方法。

第五章线性定常系统的综合本章属于现代控制理论系统设计部分，前面所讲的建模与系统分析理论在这里得到了综合运用，因此本章是现代控制理论的中心内容。

现代控制理论中对系统的控制方式包括状态反馈控制和输出反馈控制；状态反馈对能控的系统能实现闭环系统任意极点配置，而输出反馈不能实现系统任意极点配置。

当系统状态变量不是全部可测量时，状态反馈控制实现受到限制，此时解决的方法之一就是构造状态观测器，然而不是所有的系统都能建立观测器的，观测器的建立有一定的准则，系统需要满足一定的条件才存在观测器。

（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。