科目名稱

自動控制理論(含經典與現代部分)

科目代碼

820

考試範圍及要點

本大綱适用于報考伟德国际BETVlCTOR官方网站控制科學與工程學科的碩士研究生入學考試。本課程主要考核自動控制理論課程的基本概念、基本理論與基本計算方法。

一、經典控制理論部分

1、控制系統的數學模型：了解數學模型的基本概念、表達方式，建模方法。掌握傳遞函數的概念，用傳遞函數（或微分方程）與方框圖描述系統的方法。重點掌握電氣系統、力學系統的建模，方框圖的化簡（包括用信号流圖化簡）。

2、控制系統的時域分析：掌握時域響應及暫态響應的性能指标，線性系統的穩定性定義及穩态誤差定義。掌握系統類型判别。重點掌握穩定性判别、穩态誤差誤差計算及二階系統（欠阻尼情況下）暫态響應指标（最大超調量、調節時間等）的計算及應用。

3、線性系統的根軌迹法：熟悉常規根軌迹繪制的基本法則、掌握常規根軌迹繪制方法。了解參數根軌迹與零度根軌迹的基本概念、熟悉參數根軌迹及零度根軌迹繪制方法。了解根軌迹與系統各項性能指标的關系。重點掌握常規根軌迹及參數根軌迹的繪制方法。時滞系統的根軌迹不作要求。

4、線性系統的頻域分析：深刻理解開環頻率特性和閉環頻率特性的概念。掌握開、閉環頻率特性性能指标的計算。重點掌握開環幅相曲線的繪制、Nyquist穩定判據，Bode圖的繪制及由Bode圖求傳遞函數，相角裕度、幅值裕度的計算。Nichols圖線不作過多要求。

5、線性系統的校正：了解控制系統校正的實質。掌握串聯超前、滞後校正裝置的特性及校正方法。重點掌握用頻率特性法确定串聯校正裝置參數的方法。反饋校正、前饋校正及複合校正控制不作過多要求。

6、線性離散控制系統：深刻理解離散控制系統的基本概念、采樣過程，采樣定理。了解Z變換和Z反變換的過程，熟悉離散控制系統數學模型的表示方法。掌握離散系統的穩定性分析。掌握離散控制系統的穩态誤差分析。掌握離散控制系統的動态性能分析。

7、非線性系統分析：掌握非線性系統常用的分析方法——描述函數法和相平面法的特點和應用範圍；熟悉典型非線性特性的描述函數及其負倒描述函數特性；掌握用描述函數法分析非線性系統的穩定性；掌握求取自激振蕩點的振幅和頻率的方法；掌握相軌迹的一般繪制方法。

二、現代控制理論部分

1、線性系統的狀态空間描述：掌握狀态空間描述的基本概念（狀态、狀态方程、輸出方程等）。掌握建立系統狀态空間模型的方法（根據系統機理建模、由系統微分方程建立狀态空間表達式、由系統傳遞函數建立狀态空間表達式、由系統結構圖建立狀态空間表達式）。掌握由狀态模型求傳遞函數矩陣的方法。掌握由傳遞函數（矩陣）到狀态模型的實現問題。掌握狀态轉移矩陣概念、求取方法及其應用。會求取狀态方程的解。

2、線性系統的能控性與能觀性：深刻理解能控性、能觀性的含義。掌握系統能控性、能觀性的判别方法，熟悉能控性與能觀性的對偶關系。了解離散系統能控性、能觀性的判斷。掌握将狀态方程化為能控标準型、能觀标準型和約當标準型的方法。重點掌握線性連續定常系統各種能控性與能觀性判别準則及能控性、能觀性與傳遞函數零極點對消的關系。會将線性定常系統進行結構分解，了解最小實現的概念。

3、線性定常系統的狀态反饋和狀态觀測器：理解有關狀态反饋、輸出反饋的含義。了解系統鎮定問題及帶狀态觀測器的狀态反饋系統設計問題。掌握狀态觀測器概念、存在條件以及狀态（全維）觀測器的實現。重點掌握狀态反饋任意極點配置的條件以及利用極點配置實現狀态反饋的設計問題。

4、李亞普諾夫穩定性分析：了解李亞普諾夫意義下穩定性、漸近穩定等定義。理解李亞普諾夫第一方法的實質。掌握李亞普諾夫第一法。掌握李亞普諾夫第二法及能量函數的基本概念。掌握李亞普諾夫第二法在線性定常系統中的應用。

試題結構：

計算題，共150分

參考書目名稱

編者

出版單位

版次

年份

自動控制原理（含現代控制理論）

胡壽松

科學出版社

第七版

2019年