适用专业：控制工程

一、考试范围

自动控制的一般概念、线性系统的数学模型、控制系统的时域分析方法、根轨迹法、控制系统的频率域分析方法、控制系统的设计与校正、非线性系统分析、采样控制系统等内容。

二、考试形式与考试题型

1.答卷方式：闭卷，笔试。

2.试卷分数：满分为150分。

3.试卷题型：简答题（20%），计算题（80%），数目：8-10题。

4、考试时间：3小时。

三、考试内容要点

1. 自动控制的一般概念

考试内容：控制系统的基本概念；系统的分类；对控制系统的基本要求。

考试要求：

（1）掌握反馈控制系统的基本组成；

（2）了解基本控制方式；

（3）会画控制系统原理框图。

2. 线性系统的数学模型

考试内容：动态方程（微分方程和传递函数）的建立；传递函数定义和性质；方框图的绘制及其等效变换；信号流图。

考试要求：

（1）了解微分方程的建立和求解方法；

（2）掌握传递函数的概念、定义和性质和方框图的概念和等效变换；

（3）掌握利用方框图等效变换建立系统的传递函数；

（4）掌握梅逊公式；

（5）理解方框图与信号流图的关系；

（6）理解典型环节的概念。

3. 控制系统的时域分析方法

考试内容：典型的输入信号；线性系统时间响应的性能指标；一阶系统在典型输入信号下的响应；二阶系统在单位阶跃函数作用下的响应及欠阻尼二阶系统的性能指标计算；系统的稳定性的分析与计算；Routh稳定判据；稳态误差的计算及一般规律。

考试要求：

（1）掌握一阶系统在典型输入信号下的响应；

（2）掌握典型二阶系统在单位阶跃函数作用下的响应；

（3）欠阻尼情况下典型二阶系统在单位阶跃函数作用下的性能指标计算；

（4）掌握系统稳定性的概念、分析与计算和Routh稳定判据；

（5）能熟练计算系统的稳态误差。

4. 根轨迹法

考试内容：根轨迹的概念及绘制根轨迹的基本规则；利用根轨迹对控制系统性能进行分析；广义根轨迹。

考试要求：

（1）理解根轨迹的概念，掌握绘制根轨迹的基本条件；

（2）掌握绘制根轨迹的基本原则；

（3）要求能熟练绘制系统的常规根轨迹；

（4）能利用根轨迹方法对控制系统的性能进行分析；

（5）了解参数根轨迹。

5. 控制系统的频率域分析方法

考试内容：频率特性的概念；典型环节的频率特性及开环频率特性；利用奈氏判据和对数频率判据分析系统的稳定性；稳定裕度的计算；闭环频率特性及闭环频率性能指标。

考试要求：

（1）掌握频率特性的基本概念及典型环节的频率特性；

（2）能绘制系统的频率特性图和Bode图以及根据Bode图求传递函数；

（3）熟练利用Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据对线性系统的稳定性进行分析；

（4）稳定裕度及其计算。

6. 控制系统的设计与校正

考试内容：系统的设计与校正；线性系统的基本控制规律；常用校正装置及其特性；根轨迹法和频率法进行串联校正；反馈和复合校正。

考试要求：

（1）了解校正的基本概念；

（2）掌握无源超前/滞后校正网络频率特性及其作用；

（3）能用频率法串接校正网络；

（4）掌握反馈校正的方法与设计；

（5）掌握线性系统的基本控制规律及PID校正的特点；

（5）理解复合校正。

7. 非线性系统分析

考试内容：非线性系统的特点；典型非线性特性；相平面法的基本知识及线性二阶系统的相平面分析；利用相平面法对非线性系统进行分析；简单非线性特性及其组合的描述函数；描述函数法分析非线性系统的稳定性；自振荡的判断与分析。

考试要求：

（1）理解相平面法的基本知识，并能绘制简单系统的相轨迹；

（2）了解简单非线性特性及其组合的描述函数；

（3）了解描述函数法对非线性系统进行稳定性分析；

（4）了解自振荡的判断与分析；

（5）理解非线性系统与线性系统的区别与联系。

8. 采样控制系统

考试内容：采样-保持过程；零阶保持器；Z变换及Z反变换；采样系统的数学模型的建立；稳定性分析与误差计算；最小拍系统设计。

考试要求：

（1）了解理想的采样开关与采样过程的数学描述；

（2）掌握零阶保持器的数学描述及特点；

（3）掌握Z变换及其基本定理；

（4）掌握Z反变换；

（5）求采样系统的开环、闭环脉冲函数；

（6）能对离散系统进行稳定性分析，并计算稳态误差；

（7）理解最小拍系统的设计方法。

四、主要参考教材

《自动控制原理》（第2版），谢克明主编，电子工业出版社，2009年1月。

《自动控制原理》（第五版），胡寿松主编，科学出版社，2007年6月。

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