自控考试大纲

第三部分《自动控制原理》
一、基本要求
1．能简单分析自动控制系统的组成、工作原理；
2．熟练掌握系统数学模型的建立方法；
3．掌握根轨迹分析方法；
4．掌握频率响应分析法；
5．能对系统性能（稳定性、稳态性能和动态性能）进行分析。

二、考试内容范围
1．自控系统的一般概念
1）了解自动控制系统的基本原理及基本控制方式；
2）掌握自动控制系统的基本组成，能熟练分析自动控制系统的受控对象、被控制量、给定量和扰动量。

2．控制系统的数学模型
1）了解传递函数的定义及其基本性质；
2）掌握简单电路和运算放大器的传递函数的求法；
3）掌握动态结构图及其等效变换、MASON公式。

3．根轨迹分析法。

1）根轨迹的基本概念；
2）绘制根轨迹的基本方法；
3）广义根轨迹；
4）用根轨迹分析系统性能。

4．频率特性
1）了解频率特性的基本概念；
2）掌握奈氏图的一般绘制方法、熟练掌握伯德图的绘制；
3）熟练掌握系统的开环频率特性的画法。

5．稳定性分析
1）了解系统稳定的条件；
2）熟练掌握三种稳定判据（代数稳定判据、奈氏稳定判据、对数频率稳定判据）掌握系统的稳定性分析；
6．系统校正
1）了解校正的基本概念及三种基本校正方法；
2）了解用频率法设计串联校正装置的一般方法。

《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。

《自动控制理论》考试大纲一．考试题型：计算题二、主要内容控制系统的数学模型2 自动控制系统的基本原理2 自动控制系统的分类2 控制系统的时域数学模型2 控制系统的复域数学模型2 控制系统的结构图与信号流图线*系统的时域分析法2 线*系统时间响应的*能指标2 一阶系统的时域分析2 二阶系统的时域分析2 高阶系统的时域分析2 线*系统的稳定*分析2 线*系统的稳态误差计算线*系统的根轨迹法2 根轨迹方程2 根轨迹绘制的基本法则2 广义根轨迹2 系统*能的分析与估算线*系统的频域分析法2 频率特*2 典型环节和开环系统频率特*2 奈奎斯特稳定判据2 稳定裕度2 闭环频率特*2 系统时域指标估算线*系统的校正方法2 系统的设计与校正问题2 常用校正装置及其特*2 串联校正2 反馈校正2 复合校正线*离散系统的分析与校正2 离散系统的基本概念2 信号的采样与保持2 z变换理论2 离散系统的数学模型2 离散系统的稳定*与稳态误差2 离散系统的动态*能分析四、考试要求控制系统的数学模型2 理解并掌握自动控制系统的基本原理和基本概念2 理解并掌握自动控制系统的实例和基本要求2 熟悉自动控制系统的分类方法2 熟悉并掌握控制系统的微分方程和状态方程的建立方法2 理解并掌握控制系统的传递函数2 理解并掌握控制系统的结构图或信号流图表示法，熟悉结构图化简方法，了解信号流图简化公式。

线*系统的时域分析法2 熟悉并掌握线*系统时间响应的*能指标2 掌握一阶系统的时域分析2 掌握二阶系统的时域分析2 了解高阶系统的时域分析2 理解并灵活运用线*系统的稳定*分析方法2 熟悉并掌握线*系统的稳态误差计算方法线*系统的根轨迹法2 熟悉并理解根轨迹方程2 掌握根轨迹绘制的基本法则2 掌握广义根轨迹理解并灵活运用根轨迹法分析控制系统*能指标和确定控制系统控制参数线*系统的频域分析法2 熟悉线*系统频率特*的基本概念2 掌握并熟练绘制典型环节对数幅频特*曲线2 掌握对数幅频特*简化绘制方法并熟练绘制开环系统频率特*曲线2 熟练绘制奈奎斯特图，掌握奈奎斯特稳定判据2 熟练掌握通过对数幅频特*分析控制系统的稳定裕度2 了解闭环频率特*分析方法2 理解并掌握高阶线*系统时域指标估算方法和计算公式线*系统的校正方法2 理解控制系统的设计与校正问题2 熟悉常用校正装置及其特*2 理解并灵活运用超前校正方法和滞后校正方法对控制系统进行设计和校正2 熟悉并理解反馈校正方法对控制系统进行设计和校正2 了解复合校正方法对控制系统进行设计和校正线*离散系统的分析与校正2 熟悉并掌握离散系统的基本概念、特点和研究方法2 熟悉信号的采样与保持过程和掌握香农采样定理2 熟悉并掌握z变换理论2 熟悉并掌握离散系统的数学模型的建立方法2 掌握离散系统的稳定*分析方法和稳态误差计算2 掌握离散系统的动态*能的时域分析方法五、主要参考书目胡寿松主编．《自动控制原理》第4版．*：科学出版社，2002。

812(自动控制原理)考试大纲【一】差不多要求掌握操纵系统分析和综合差不多方法，要紧内容有传递函数和信号流图等数学模型的建立；系统稳定性、动态性能、稳态性能的时域分析；频域法和根轨迹法；系统串联校正的设计方法；线性离散系统的分析；系统状态空间建模及其求解；系统可控性和可观测性；线性定常系统状态反馈及观测器设计；李雅普诺夫稳定性理论。

【二】考试范围1、自动操纵的一般概念〔1〕自动操纵系统的定义、构成；〔2〕自动操纵系统的差不多操纵方式；自动操纵系统的分类；〔3〕对操纵系统的差不多要求；2、操纵系统的数学模型〔2〕传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；〔3〕信号流图的组成、建立及梅森增益公式；〔4〕闭环系统的传递函数：输入量及扰动量作用下的传递函数、误差传递函数。

3、线性系统的时域分析法〔1〕一阶系统动态性能；〔2〕二阶系统的动态性能：典型二阶系统的数学模型、欠阻尼阶跃响应、二阶系统的动态性能指标、二阶系统性能的改善；〔3〕操纵系统的稳定性分析及代数稳定判据；〔4〕操纵系统的稳态性能分析：稳态误差的定义、系统类型、稳态误差分析与静态误差系数。

4、线性系统的根轨迹法〔1〕根轨迹方程：幅值条件和相角条件；〔2〕180度根轨迹作图的一般规那么、典型的零、极点分布及其相应的根轨迹；〔4〕系统性能分析：稳定性分析、增加零、极点对根轨迹的妨碍、利用主导极点可能系统的性能指标；5、线性系统的频域分析法〔1〕频率特性；〔2〕典型环节与开环系统的频率特性；〔3〕奈奎斯特稳定判据及应用；〔4〕稳定裕度；6、线性系统的校正法〔1〕校正装置：超前、滞后网络的特性；〔2〕系统校正的频率响应法：超前、滞后校正设计；〔3〕PID操纵器：操纵法那么及对系统性能的妨碍。

7.线性离散系统的分析(1)信号采样和保持；(2)离散系统数学模型：差分方程和脉冲传递函数；(3)离散系统稳定性及稳定性判据；(4)离散系统稳态误差及动态性能分析；8.线性系统的状态空间分析与综合(1)线性系统的状态空间描述：建立、转换、标准型；线性系统的运动分析---状态方程的解；(2)线性系统的可控性和可观测性；(3)线性定常系统的线性变换；(4)线性定常系统的状态反馈极点配置和全维状态观测器设计；(5)李雅普诺夫稳定性分析。

自动控制原理考试大纲考试要求：带计算器第一章：控制系统的一般概念1、自动控制的基本方式；自动控制系统的分类；控制系统的基本要求;2、线性与非线性系统的定义。

第二章：控制系统数学模型1、一般控制系统微分方程式建立的方法；非线性运动方程式的线性化; 控制系统的传递函数；控制系统方框图及其简化；2、信号流图以及梅森增益公式。

第三章：线性系统的时域分析1、典型输入信号；一阶系统的时域分析；二阶系统的时域分析；线性系统的稳定性与稳定判据；反馈系统的误差与偏差；反馈系统的稳态误差及计算；掌握二阶系统性能指标的计算。

2、理解ROUth判据。

第四章：根轨迹法1、绘制根轨迹的基本原则；典型反馈系统的根轨迹分析；2、180度根轨迹；典型反馈系统根轨迹绘制。

第五章：线性系统的频域分析1、典型环节的频率响应；对数频率特性；典型环节的BOde图绘制；开环系统与闭环系统的频率响应；NyqUiSt稳定判据；2、控制系统的相对稳定性；频率指标和时域指标间的关系；相角裕度和幅值裕度的计算。

第六章：控制系统的综合与校正1、控制系统校正的目的及串联校正，反馈校正的区别与选择；基本控制规律分析；2、超前校正参数的确定；迟后校正参数的确定。

第九章：线性系统的状态空间分析与综合（所占比例不超过20%）1、状态变量及状态空间表达式；状态空间表达式的状态变量图；状态空间表达式的建立；状态空间表达式的线性变换；2、可控性定义；线性定常系统的可控性判别；线性连续定常系统的可观性；离散时间系统的可控性和可观性；对偶关系；可控标准型和可观标准型；传递函数的实现；3、线性反馈控制系统的基本结构和特性；极点配置；4、稳定性定义；李雅普诺夫第一方法和第二方法；李雅普诺夫方法在线性系统中应用；李雅普诺夫方法在非线性系统中应用。

主要参考书：《自动控制原理》（第六版）胡寿松主编，科学出版社，2013年版；涵盖本复习大纲的任何其他相关教材均可作为复习参考书。

《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。

硕士研究生入学考试自命题科目考试大纲课程名称：自动控制原理参考书：《自动控制原理》（第五版），胡寿松，科学出版社。

一、总体要求要求考生熟练掌握控制系统建模、分析与综合设计的基本概念、基本理论和基本方法；并能够利用所学的理论方法解决与分析常见的自动控制问题，具备进一步学习有关专业知识及进行工程实践的基础。

二、考试内容及比例（一）自动控制的一般概念（5～10%）1、自动控制的基本方式2、控制系统的基本组成3、自动控制系统分类4、对控制系统性能的基本要求（二）控制系统的数学模型（20～30%）1、控制系统数学模型的概念2、微分方程的列写（电气、力学系统）、求解（拉氏变换法）3、非本质非线性微分方程的线性化4、传递函数的概念、性质及列写，典型环节、元部件的传递函数5、状态空间表达式的建立6、结构图的概念、性质、绘制及等效变换7、信号流图的概念、性质、绘制8、Mason公式及其应用（三）线性系统的时域分析（20～30%）1、典型输入信号的一般形式2、给定输入信号作用下系统响应的计算3、稳定性的概念、性质，线性定常系统稳定性判别条件及判据（劳斯判据）4、时域性能指标体系、指标含义5、一阶系统的数学模型、不同输出响应，时域动态指标的计算6、二阶系统的数学模型、不同输出响应、时域动态指标的计算、性能改善方法7、高阶系统中主导极点、偶极子概念8、稳态误差概念、性质及其计算（终值定理法、静态误差系数法、动态误差系数法）（四）线性系统的根轨迹法（15～20%）1、根轨迹、根轨迹方程的概念2、180º、0º根轨迹的绘制法则3、根轨迹绘制（常规、广义根轨迹）4、基于系统根轨迹的性能分析（定性分析、定量估算）（五）线性系统的频域分析（20～30%）1、频率特性的概念、表示方法，典型环节的频率特性2、开环频率特性图（奈氏曲线、Bode图）的绘制3、传递函数实验法4、系统稳定性的判别（奈奎斯特稳定判据）5、稳定裕度的概念、计算6、开环和闭环频域性能指标的概念、计算（六）线性系统的校正方法（20～30%）1、校正的概念，常用校正方式的性质及特性2、常用校正装置的对数频率特性及其作用3、串联超前校正、迟后校正、迟后-超前校正的实质与主要特点及设计4、PID调节律表达式、含义5、复合校正的概念、方法及作用6、复合控制系统的设计三、试卷题型及比例试卷题型分为简答题、计算题、绘图题和综合题等类型，其中简答题约占10～20%，计算题、绘图题、综合题约占80～90％。