青島理工大學(xué)2009年碩士研究生初試自動控制原理考試大綱

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821 自動控制原理 考試大綱
    考試要求:帶計(jì)算機(jī)器
    第一章:控制系統(tǒng)的一般概念
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    自動控制技術(shù)的發(fā)展概況及作用;自動控制的基本方式;自動控制系統(tǒng)的分類;控制系統(tǒng)的基本要求。
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    系統(tǒng)控制量,干擾量,反饋等重要概念,掌握開環(huán)控制和閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)、基本組成及特點(diǎn)等;掌握開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng),線性與非線性系統(tǒng),定常與時變系統(tǒng)等多種分類方法,線性疊加原理;控制系統(tǒng)的基本要求“穩(wěn)”、“準(zhǔn)”、“快”的含義。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):自動控制系統(tǒng)的組成,負(fù)反饋原理及控制系統(tǒng)的分類等。
    第二章:控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    控制系統(tǒng)運(yùn)動方程式;非線性運(yùn)動方程式的線性化;傳遞函數(shù);控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù);控制系統(tǒng)方框圖及其簡化;信號流圖
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    一般控制系統(tǒng)微分方程式建立的方法;小偏差線性化的方法及意義;傳遞函數(shù)的概念、性質(zhì)等;對一般控制系統(tǒng)介紹控制量至輸出,干擾量至輸出等傳遞函數(shù)的求取方法;控制系統(tǒng)方框圖的繪制步驟及簡化原則;信號流圖的繪制方法及梅森增益公式。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):動態(tài)微分方程的建立方法,傳遞函數(shù)、開、閉環(huán)傳遞函數(shù),誤差傳遞函數(shù)等概念,方框圖信號流程的繪制及簡化,梅森增益公式求傳遞函數(shù)等。
    第三章:線性系統(tǒng)的時域分析
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    典型輸入信號;一階系統(tǒng)的時域分析;二階系統(tǒng)的時域分析;高階系統(tǒng)的時域分析;線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)定判據(jù);反饋系統(tǒng)的誤差與偏差;反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差及計(jì)算;順饋控制的誤差分析。
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    對線性系統(tǒng)時域分析的一般方法引入典型輸入信號;一階系統(tǒng)定義,時域響應(yīng)求取及實(shí)驗(yàn)求取系統(tǒng)時間常數(shù)的方法;介紹二階系統(tǒng)定義,時域響應(yīng)求取方法,重點(diǎn)掌握二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的計(jì)算;穩(wěn)定性概念,正確理解Routh判據(jù),并應(yīng)用它進(jìn)行穩(wěn)定性分析和計(jì)算;反饋系統(tǒng)誤差、偏差概念及其拉氏變換式間的關(guān)系;反饋系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的幾種計(jì)算方法及其與誤差系數(shù)之間的關(guān)系。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):時域分析方法,穩(wěn)定性概念及判據(jù),穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算及減小消除措施。
    第四章:根軌跡法
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    反饋系統(tǒng)的根軌跡;繪制根軌跡的基本原則;典型反饋系統(tǒng)的根軌跡分析
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    根軌跡的基本概念,根軌跡方程及幅值條件,相角條件等概念;180度根軌跡、0度根軌跡,參量根軌跡等繪制規(guī)則;典型反饋系統(tǒng)根軌跡繪制舉例,非最小相位系統(tǒng)概念、根軌跡繪制。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):常規(guī)根軌跡的繪制原則,根平面與閉環(huán)特征根分布及其系統(tǒng)響應(yīng)的關(guān)系。
    第五章:線性系統(tǒng)的頻域分析
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    頻率響應(yīng)及其描述;典型環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng);對數(shù)頻率特性;開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的頻率響應(yīng);Nyquist穩(wěn)定判據(jù);控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性;頻率指標(biāo)和時域指標(biāo)間的關(guān)系
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    頻率響應(yīng)(特性)的定義,物理意義及表示方法;各種典型環(huán)節(jié)幅頻及相頻特性的計(jì)算、特點(diǎn),并繪制概略Nyquist圖;典型環(huán)節(jié)的Bode圖繪制,以慣性環(huán)節(jié)、二階振蕩環(huán)節(jié)為重點(diǎn);由典型環(huán)節(jié)的頻率響應(yīng)求取開環(huán)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)(Bode圖)的步驟,及由開環(huán)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)求取閉環(huán)頻率響應(yīng)的方法;根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)Bode圖判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的幾種方法;相對穩(wěn)定性的概念及相對穩(wěn)定性指標(biāo)(相角裕度和幅值裕度)的計(jì)算;從閉環(huán)幅頻特性或從開環(huán)頻率響應(yīng)出發(fā)確定時域指標(biāo)的方法。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):線性系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)頻率特性的求取方法,系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和相對穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算及頻域指標(biāo)和時域指標(biāo)間的關(guān)系。
    第六章:控制系統(tǒng)的綜合與校正
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    控制系統(tǒng)校正的目的及串聯(lián)校正,反饋校正的區(qū)別與選擇;輸入信號與控制系統(tǒng)帶寬;基本控制規(guī)律分析;超前校正參數(shù)的確定;遲后校正參數(shù)的確定;遲后—超前校正參數(shù)的確定;反饋校正及其參數(shù)的確定;串聯(lián)校正解析法
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    控制系統(tǒng)校正的目的及串聯(lián)校正,反饋校正的區(qū)別與選擇;控制系統(tǒng)帶寬的概念及合理選擇的原則;P、PI、PD、PID幾種基本控制規(guī)律及在改善系統(tǒng)性能中的作用;超前校正特性,頻率響應(yīng)法確定串聯(lián)超前校正參數(shù)的步驟,及常用超前校正元件;遲后校正特性,基于頻率響應(yīng)法確定串聯(lián)遲后校正參數(shù)的步驟,及常用遲后校正元件;遲后-超前校正特性及頻率響應(yīng)法確定遲后-超前校正參數(shù)的一般步驟;反饋校正特點(diǎn)及頻率響應(yīng)法確定反饋校正參數(shù)的步驟;串聯(lián)校正的解析法及其特點(diǎn)。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):超前校正、滯后校正方法的步驟。
    第七章:不要求
    第八章:非線性控制系統(tǒng)的分析
    1.該章的基本要求與基本知識點(diǎn):
    非線性系統(tǒng)的基本概念、諧波線性化與描述函數(shù);典型非線性特性的描述函數(shù);用描述函數(shù)分析非線性系統(tǒng);相平面法的基本概念、繪制相軌跡的方法;從相軌跡求系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng);非線性系統(tǒng)的相平面分析
    2.要求掌握的基本概念、理論、原理
    典型非線性特性以及的描述函數(shù)推導(dǎo);非線性控制系統(tǒng)的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù);計(jì)算非線性控制系統(tǒng)自持振蕩的振幅和頻率;運(yùn)用等傾線法繪制相軌跡;線性系統(tǒng)的相平面分析介紹;具有典型非線性環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)相平面分析,穩(wěn)定性分析,穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算,考試大。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):運(yùn)用時域的相平面分析方法和頻域的描述函數(shù)分析法分析幾種典型的非線性控制系統(tǒng)性能。
    第九章:線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析與綜合
    一、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述及線性定常系統(tǒng)的線性變換
    1.基本知識點(diǎn)與要求:狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式;狀態(tài)空間表達(dá)式的狀態(tài)變量圖圖;狀態(tài)空間表達(dá)式的建立;狀態(tài)空間表達(dá)式的線性變換。
    2.要求掌握的基本概念、理論:狀態(tài)變量、狀態(tài)空間表達(dá)式、狀態(tài)變量圖;狀態(tài)空間表達(dá)式的建立(從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、從機(jī)理、從數(shù)學(xué)方程三方面出發(fā))、線性變換。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):狀態(tài)變量及狀態(tài)空間表達(dá)式;狀態(tài)空間表達(dá)式的建立;狀態(tài)空間表達(dá)式的線性
    二、控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式的解
    1.基本要求與基本知識點(diǎn):線性定常齊次方程的解;狀態(tài)轉(zhuǎn)移陣;線性定常非齊次方程的解;線性時變系統(tǒng)的解;離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解;連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化
    2.要求掌握的基本概念、理論:狀態(tài)轉(zhuǎn)移陣;狀態(tài)轉(zhuǎn)移陣的求解、線性定常非齊次方程的解、離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解、連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):狀態(tài)轉(zhuǎn)移陣的求解;線性定常非齊次方程的解;離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解;連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)方程離散化
    三、線性控制系統(tǒng)的可控性和可觀性
    1.基本要求與基本知識點(diǎn):可控性定義;線性定常系統(tǒng)的可控性判別;線性連續(xù)定常系統(tǒng)的可觀性;離散時間系統(tǒng)的可控性和可觀性;對偶關(guān)系;可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型;結(jié)構(gòu)分解;傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn);傳遞函數(shù)的零極點(diǎn)對消與系統(tǒng)的可控性和可觀性關(guān)系
    2.要求掌握的基本概念、理論:可控性、可觀性、可控標(biāo)準(zhǔn)型、可觀標(biāo)準(zhǔn)型;系統(tǒng)的可控性和可觀性判別、可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型求解、結(jié)構(gòu)分解。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):系統(tǒng)的可控性和可觀性判別;可控標(biāo)準(zhǔn)型和可觀標(biāo)準(zhǔn)型求解。
    四、線性定常系統(tǒng)的反饋結(jié)構(gòu)及狀態(tài)觀測器
    1.基本要求與基本知識點(diǎn):線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特性;極點(diǎn)配置;狀態(tài)觀測器;利用狀態(tài)觀測器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)
    2.要求掌握的基本概念、理論:線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特性;極點(diǎn)配置。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):線性反饋控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和特性;極點(diǎn)配置
    五、李雅普諾夫穩(wěn)定性分析
    1.基本要求與基本知識點(diǎn):穩(wěn)定性定義;李雅普諾夫第一方法;李雅普諾夫第二方法;李雅普諾夫方法在線性系統(tǒng)中應(yīng)用;李雅普諾夫方法在非線性系統(tǒng)中應(yīng)用
    2.要求掌握的基本概念、理論:穩(wěn)定性;李雅普諾夫第一方法;李雅普諾夫第二方法。
    3.重點(diǎn)與難點(diǎn):穩(wěn)定性定義;李雅普諾夫第一方法;李雅普諾夫第二方法
    第十章:不要求。