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005自動化學院初試自命題科目大綱

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810自動控制原理

 
《810自動控制原理》
參考書目：
《自動控制原理》孫曉波 李雙全 王海英 科學出版社　2006
《自動控制原理》第3版，李友善 國防工業出版社 2005
 
一、考試目的與要求
測試考生掌握自動控制的基本概念與理論，以及自動控制系統的分析和設計方法。考生應掌握從系統建模到系統分析與設計的基本原理和方法，初步具備進行控制工程中常見問題的分析、計算與解決能力。
二、試卷結構
滿分150分，內容比例：古典控制理論，占100%
    題型比例：
     1．數學模型、方框圖化簡：  約20分
     2．時域分析：約40分
     3．根軌跡繪制與分析：約15分
     4．頻域分析與計算：約30分
     5．系統綜合與校正： 約20分
     6．非線性系統：約10分
     7．線性離散系統：15分
     
     三、考試內容與要求
   （一）自動控制的一般概念
考試內容：
自動控制基本方式：開環、閉環（反饋）控制；自動控制的性能指標。
考試要求
     1. 了解基本概念：控制、自動控制、自動控制系統、反饋控制等。
2. 了解開環控制與閉環控制。
3. 掌握了解自動控制系統的組成及對自動控制系統性能的基本要求。
   （二）控制系統的數學模型
考試內容
建立控制系統的時域和頻域數學模型；控制系統的方框圖及其簡化；信號流圖。
考試要求
1. 掌握建立控制系統的時域、頻域數學模型的方法。
  2. 掌握系統的微分方程描述及傳遞函數的求取。
  3. 熟練掌握系統方框圖的化簡方法，或用信號流圖求系統增益的方法。
（三）線性系統的時域分析
考試內容
典型的輸入信號；線性系統時間響應的性能指標；一階系統在典型輸入信號下的響應；二階系統在單位階躍函數作用下的響應及欠阻尼二階系統的性能指標計算；線性連續系統的穩定性概念、Routh穩定判據及穩態誤差的計算。
考試要求
1. 掌握一階系統在典型輸入信號下的響應。
2. 熟練掌握典型二階系統在單位階躍函數作用下的響應。
3. 熟練掌握欠阻尼情況下典型二階系統在單位階躍函數作用下的性能指標計算。
4. 熟練掌握穩定性的判別方法和Routh穩定判據。
5. 熟練計算線性系統的穩態誤差及穩態誤差與開環增益關系。
6．掌握消除系統穩態誤差的方法。
（四）根軌跡法
考試內容
根軌跡的基本概念；繪制根軌跡的基本規則；控制系統的根軌跡分析。
考試要求
1. 掌握繪制根軌跡的基本規則。
2. 熟練掌握180°根軌跡的繪制方法。
3. 熟練掌握根軌跡與系統性能之間的關系、穩定性判斷。
（五）線性系統的頻域分析
考試內容
頻率響應及其描述；開環系統的幅相頻率特性；開環系統的對數頻率特性；頻域穩定性分析；頻率指標與時域指標的關系。
考試要求
1. 了解系統頻率響應及頻率特性。
2. 了解繪制開環系統奈氏圖的方法。
3. 熟練掌握繪制開環系統BODE圖（對數漸進頻率特性）的方法，并熟練掌握最小相位系統BODE圖與系統開環傳遞函數對應關系。
4. 掌握奈氏穩定性分析。
5. 熟練計算系統相對穩定性指標。
6．掌握頻率指標時與時域指標的關系。
（六）控制系統的綜合與校正
考試內容
超前校正；遲后校正；期望頻率特性；
考試要求
1. 了解線性系統校正的基本概念。
2. 熟練掌握串聯超前校正的設計方法。
3. 熟練掌握串聯遲后校正的設計方法。
4. 掌握期望頻率特性進行控制系統設計的方法。
（七）非線性控制系統分析
考試內容
非線性系統的數學描述；描述函數法；利用非線性特性改善控制系統性能。
考試要求
1. 了解典型非線性環節的基本概念。
2. 熟練掌握典型非線性環節的描述函數。
3．熟練掌握描述函數法分析非線性系統。
4. 了解利用非線性特性改善控制系統性能。
（八）線性離散系統分析與綜合
考試內容
采樣過程與信號保持；脈沖傳遞函數；穩定性分析；線性離散系統的時域分析
考試要求
1. 了解采樣定理和零階保持器的基本概念。
2. 熟練計算控制系統的脈沖傳遞函數。
3. 熟練掌握離散系統穩定性分析方法。
4．熟練掌握線性離散系統的時域分析方法。