上海交通大学研究生入学考试专业课考试大纲——控制理论基础

《自动控制原理》教学大纲课程名称：自动控制原理Principle of Automatic Control学时：72学分：4先修课程：基本电路理论，拉普拉斯变换适用专业：自动化开课院系：电气工程系电力电子与电力传动教研室教材：《自动控制理论与设计》徐薇莉等编上海交通大学出版社参考书目：《自动控制原理》吴麒编著清华大学出版社《Automatic Control Systems》 B.C.Kuo Prentice-Hall一、课程的性质、地位和任务在现代工程和科学的发展过程中，自动控制起着越来越重要的作用，它是现代工业生产及技术中重要而不可缺少的组成部分。

本课程比较全面地向学生介绍自动控制的基本理论及其工程分析和设计方法，使学生清晰地建立起线性反馈控制系统的基本原理和基本概念，初步学会利用经典控制理论的方法，即利用时域法、频率特性法、根轨迹法等来分析、设计自动控制系统。

本课程是信息工程专业的基础课程。

二、课程内容和基本要求1、绪论建立自动控制系统的一般性概念，了解反馈控制系统的基本组成，自动控制系统的分类，对控制系统的基本要求以及自动控制理论的内容、发展及现状。

2、控制系统的数学模型了解控制系统的几类主要模型：系统微分方程、传递函数、方块图、信号流图以及这些模型的计算方法。

3、物理系统的数学模型了解物理系统，如电学系统、机械系统及其他混合系统的物理规律和数学模型的关系，初步掌握建立物理系统数学模型的基本原理和方法。

4、控制系统的时域分析根据对控制系统的基本要求，掌握控制系统的稳定性分析、稳态响应分析、动态特性分析的内容和基本方法。

5、根轨迹法了解根轨迹的定义和幅值、相角条件，掌握根轨迹的绘制方法以及控制系统的根轨迹分析方法。

6、频率响应法了解控制系统频率特性的定义以及极坐标图、对数频率坐标图、对数幅相图的基本概念和绘制方法，掌握频域的稳定性分析方法—Nyquist稳定性判据，频率响应的系统稳态和动态性能的分析。

《自动控制理论》参考书目：《自动控制理论与设计》(新世纪版) 徐薇莉、曹柱中、田作华编上海交通大学出版社2005；《现代控制理论基础》施松椒、陈学中、杜秀华编著高等教育出版社2005 ；《自动控制原理》胡寿松编著国防工业出版社第四版复习大纲：经典控制部分：第一章、自动控制系统的基本概念；自动控制系统的组成；控制系统常用的典型测试信号；对反馈控制系统的基本要求。

第二章、系统微分方程式的建立；传递函数的定义及求取方法方块图变换的基本法则，转换为信号流图的方法；用梅逊公式求取系统变量间的传递函数。

第三章、实际物理系统数学模型建立；机电控制系统数学模型建立；第四章、反馈控制系统稳定的基本概念；劳斯判据的应用；反馈控制系统稳态误差的概念及求取；控制系统动态性能指标的定义；一阶、二阶系统动态性能指标的求取；掌握主导极点、附加零极点和偶极子的概念；掌握高阶系统简化为二阶系统的条件；掌握速度反馈控制、比例微分、比例积分控制的组成及作用。

第五章、根轨迹的概念；控制系统根轨迹的绘制；利用根轨迹进行系统分析及计算系统性能指标。

第六章、频率特性的定义，求法；极坐标图及伯德图的绘制；利用奈氏判据判别系统稳定性；频域性能指标的定义及求取；由实验曲线求取系统传递函数。

第七章、系统校正的一般方法和基本概念；常用校正网络特性；据原系统特性和期望性能指标正确选择校正网络形式，熟练掌握根轨迹图和频率特性方法，设计超前网络、滞后网络和超前——滞后网络。

第八章、非线性系统描述函数的定义，求取；应用描述函数在极坐标图上判断系统稳定性，是否存在极限环，求取稳定极限环的振幅、频率；相平面图的绘制，利用相平面图对典型非线性系统进行分析；现代控制部分：1. 线性定常系统的状态空间描述、坐标变换（线性变换）及状态方程求解。

2. 线性定常系统的能控性与能观性，标准型以及能控性与能观性分解。

3. 状态空间描述与传递函数的关系，单变量系统的状态空间实现。

上海交通大学2007年硕士研究生入学考试试题试题序号：805试题名称： 控制理论基础（答案必须写在答题纸上，写在试题纸上的一律不给分）一、（10分）什么事非线性系统的极限环振荡它与临界稳定的线性系统的等幅振荡主要有哪些区别二、（15分）一个简单的水位调节系统有水箱、浮球、杠杆机构、及进出水阀门等组成，如图（a ）所示。

显然，如果阀门2的开度不断地发生变化，改变出水流量，会引起水箱水位发生波动；而水箱水位的变化会通过浮球和杠杆带动阀门1，从而使进水流量发生变化，假定进水流量与液位（分别设为1Q 和h ）的关系如图（b ）所示。

试问：当阀门2的开度保持不变时，系统是否可能有平衡状态如有的话，请说明1） 应该如何确定平衡状态下的水位和流量2） 实际水位偏离平衡水位时，系统如何工作，最后实际水位是否能回到平衡水位三、（20分）已知电路如图，设1R =9k Ω，2R =1k Ω，2C =10μF 。

试求出其传递函数，并通过其波德图说明该电路有何种相应调节作用，最大相位调节量是多大更多资源：四、（20分）以下两个系统方块图中，大写字母均表示传递函数，小写字母均表示输入或输出信号。

试将图（a ）所示的系统等价变换为图（b ）所示的系统，求出相应的传递函数)(s P 、)(s Q ；另外，请以d 为输入e 为输出，求系统的传递函数)(/)(s D s E 。

五、（30分）设单位反馈系统开环波德图的渐进折线如下，已知这是一个最小相位系统，其闭环增益稳定裕量为20dB ，其他条件如图所示1） 试求系统开环传递函数，并请计算（或估算）其相应的相位稳定裕量 2） 若要求系统的相位稳定裕量为45，应如何调整开环增益（用符号K 表示）3） 为保持系统闭环稳定，K 应在什么范围内取值六、（20分）假定有一复合控制系统如图所示，其输入信号为t t r )(，且被控制对象的参数0K 和0T 为已知。

1） 为使系统的稳态误差严格为零，前馈控制环节的参数f K 应如何设定2） 这个方法在实际实现时可能会有什么问题吗如有的话，还应该怎么办七、（20分）一阶单位反馈系统如图（a ）所示，现欲通过实验确定参数T 。

第一章1.1 日常生活中有许多闭环和开环控制系统，试举几个具体例子，并说明他们的工作原理。

1.2 什么叫反馈？它有哪些作用？什么叫负反馈、正反馈、主反馈？为什么稳定的系统的主反馈一定是负反馈？答：从系统（或元件）输出端取出信号，经过变换后加到系统或元件的输入端，这就是反馈信号。

当它与输入信号相同，即反馈结果有利于加强输入信号的作用时叫正反馈；反之，抵消输入信号作用时叫做负反馈。

直接取自系统最终输出端的反馈叫主反馈；稳定的系统主反馈一定是负反馈，否则偏差越来越大，直至使系统失去控制。

1.3 试用反馈原理说明司机驾驶汽车是如何进行路线方向控制的。

画出系统方块图。

1.4 在恒值控制系统里，偏差是零而给定量不是零，试叙其理由。

1.5 在手动控制系统里，必须要有人介入，试论述由此而产生的不良后果。

1.6 图P1.6(a),(b)是液面高度控制系统原理图，运行中希望液面高度h 保持不变。

（1）是说明各系统的工作原理。

（2）画出各系统方块图，并说明被控对象、给定量、干扰量是什么？（3）当用水流量Q2变化时，各系统能否使液面高度保持不变？试从原理上加以说明。

1.7 图P1.7(a),(b)为两个液面控制系统。

试说明其工作原理有何不同，对系统工作有何影响？1.8 图P1.8是一液压伺服系统。

许多机床如铣床、车床等都是用这样的装置来进行复制模板外形的。

滑阀阀芯的一端引出杆在模板上运动，车刀在工件上重复模板形状。

试说明系统工作原理，并画出系统方块图。

1.9 一仓库大门开关自动控制系统如图P1.9所示。

试说明它的工作原理，并画出该系统方块图。

1.10 图P1.10为液压助力器工作原理图，输入信号x(t)带动操纵滑阀向左移动，液压油使动力活塞向右移动，并带动反馈杆CA一起运动。

反馈杆的运动使操纵滑阀向右移动，这个作用一直继续到操纵滑阀盖住通道为止。

试画出系统方块图。

1.11 图P1.11为一发动机调速系统原理图。

所要求的速度由弹簧紧力调准，调速器的轴通过减速齿轮以角速度ω转动，旋转的飞锤产生的离心力与弹簧预紧力相平衡。

专业课：138 （2019初试经验）我专业课选的是815 ,当时学长说815能考高分就选了这个，后来事实证明确实是这样的。

815考130以上的挺多的，809考110都是高分了。

专业课吃透教材，不懂得看卢京潮的视频，B站有，刷真题，课后题，期末试卷，常考题型就可以了。

815关键在于理解，理解之后做题并不难。

我大概是从7.15号开始看专业课的，每天两三个小时。

不要拖到九月份才开始学专业课，专业课的分也是分呀。

815的题型并不是特别固定，每年都有一些变化, 但理解书本也都能应对。

考815还有个优点是每年都有几道题是以前出过的。

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有问题也可以咨询老师和学姐，人都挺好的，他们做上交大比较久了，资料和专业课的班也是信得过的，我有的同学是经过他们的培训的。

其他问题Q:交大歧视吗A :个人认为基本上不歧视，2019考研是交大是初试500分，复试200分直接相加，复试占比低，估计你很难找到复试比重这么低的学校，复试权重小就不容易逆袭。

交大机械工程复试这几年都没有挂人，今年复试最低分139分，初试考的高就基本上没什么问题。

今年复试线是370,102人中淘汰18人，其中12人分数区间在370-375 ,淘汰最高分是383。

你要担心的不是歧视，而是如何把自己的初试成绩提高，因为交大真的很看重初试。

Q：复试难吗A :不难，面试由听力、笔试、面试组成，听力是18年的原题，笔试由逻辑思维、翻译、写作组成。

逻辑思维考前几天做几套模拟题就可以了，翻译很简单都不怎么需要准备，写作问你对机械工程的理解，现场编就行了。

面试问毕业设计和一些项目还有自我介绍。

交大的复试相对来说是比较简单的了。