2024年江苏自动化研究所硕士入学考试《自动控制原理》考试大纲

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一、总体要求

全面考查考生对自动控制原理的基本概念、基本方法掌握的程度及运用基本概念、原理、灵活解决问题、分析问题的能力。

二、命题范围及考查的知识点

1 自动控制的基本概念

1)自动控制系统三种基本控制方式：开环控制、闭环控制、复合控制;

2)反馈控制的机理;

3)闭环控制系统的基本组成;

4)对控制系统的基本要求。

2 控制系统的数学模型

微分方程、传递函数和结构图是描述系统数学模型的三种主要形式，重点考查：

1)传递函数定义及性质，结构图的概念;

2)获取具体物理系统的传递函数，以及绘制系统结构图的方法;

3)通过结构图的化简，求取开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数及干扰信号作用下的闭环传递函数;

4)一般了解信号流图的建立及梅逊公式的应用。

3 线性系统的时域分析法

重点考查考生对系统稳定性、稳态误差、动态品质等性能的分析方法。

1)系统性能指标的定义;

2)系统稳定性概念、劳斯稳定判据及其应用;

3)一阶、二阶系统(主要是二阶)的动态性能分析，二阶系统阶跃响应的分析及动态性能指标的计算;

4)系统类型的定义、静态误差系数的定义及计算方法，利用静态误差系数计算系统的静态误差;

5)主导极点的概念，一般了解高阶系统动态性能的分析方法。

4 线性系统的根轨迹法

1)掌握根轨迹的基本概念，根轨迹与系统性能的关系;

2)掌握根轨迹绘制的基本法则，灵活应用基本法则绘制系统的根轨迹;

3)利用根轨迹分析系统的性能;

4)了解参数根轨迹和零度根轨迹的概念。

5 线性系统的频率响应法

1)频率特性的定义及其几何表示法;

2)系统开环对数频率特性图、幅相曲线图的绘制;

3)最小相位系统与非最小相位系统的概念;

4)利用开环对数频率特性求开环传递函数的条件、方法;

5)利用奈奎斯特稳定判据、对数频率稳定性判据判断闭环系统的稳定性;

6)相角稳定裕量和幅值稳定裕量的定义及其求取方法，它们与系统性能的关系;

7)掌握开环幅值穿越频率、相角交界频率的定义，了解闭环谐振峰值、谐振频率及带宽的定义。

6 控制系统的综合校正

1)正确理解控制系统校正的基本概念;

2)PID校正的思想及算法;

3)二阶系统的比例微分校正及速度反馈校正;

4)超前校正、滞后校正、超前-滞后校正的设计方法;

5)串联校正、反馈校正的设计方法及它们的优缺点;

6)复合控制校正的设计方法及其优缺点。

7 线性离散系统的分析与校正

1)掌握采样定理及采样系统与连续系统的区别与联系;

2)掌握z变换及z反变换;

3)掌握离散系统差分方程、脉冲传递函数等数学模型的形式;

4)掌握离散系统稳定性的分析方法，了解影响离散系统稳定性的因素;

5)掌握离散系统稳态误差的分析方法，了解动态性能的分析方法;

6)一般了解离散系统数字校正的方法。

8非线性控制系统分析

1)非线性系统与线性系统的区别与联系;

2)了解常见非线性特性及其对系统运动的影响;

3)正确理解相平面法的基本概念;

4)掌握相轨迹的绘制方法，并能用解析方法绘制简单非线性系统的相轨迹;

5)掌握用极限环分析系统的稳定性和自振的方法;

6)正确理解描述函数的基本概念;

7)掌握非线性系统结构简化的方法;

8)熟练掌握用描述函数分析非线性系统的稳定性、自振及有关参数。

9 线性系统的状态空间分析与综合

1)正确理解状态空间有关概念;

2)熟练掌握建立元件、系统状态空间表达式的方法;

3)掌握空间表达式向可控、可观测标准形、对角形、约当形等规范形式变换的基本方法;

4)熟练掌握由状态空间表达式求系统传递矩阵的方法;

5)熟练掌握状态转移矩阵的性质及求取方法，掌握线性定常系统状态方程求解方法;

6)正确理解可控性、可观测性的基本概念;

7)熟练掌握判定系统的可控性、可观测性充要条件及有关方法;

8)理解可控性、可观测性与系统传递函数的关系;

9)理解线性系统规范分解的作用和意义，了解规范分解的一般方法;

10)正确理解利用状态反馈任意配置系统极点的有关概念，熟练掌握按系统指标要求确定状态反馈矩阵的方法;

11)正确理解利用输出反馈任意配置系统极点的有关概念，掌握按系统指标要求确定输出反馈矩阵的方法;

12)正确理解分解定理，了解状态观测器的作用，一般了解全维状态观测器的设计方法;

13)正确理解李雅普诺夫稳定性的有关概念;

14)掌握李雅普诺夫第二法，初步掌握寻求系统李雅普诺夫函数判定系统稳定性的方法。

10 利用MATLAB进行控制系统仿真的基础知识

1) 了解控制系统仿真的基本概念;

2)掌握利用SIMULINK图形化界面对连续系统仿真的基本方法。

三、主要参考教材

《自动控制原理》(第六版) 胡寿松，科学出版社，2013年

四、考试说明

1、总分满分：150分

2、考试时间：3小时

3、考试方式：笔试

4、考试题型：

填空题(30分)

选择题(30分)

简答题(10分)

分析计算题(80分)