北京信息科技大学2022年硕士研究生入学考试初试自命题科目《自动控制原理》考试大纲

  一、考试基本要求及适用范围概述

  在系统地理解与掌握自动控制基本概念和基本理论的基础上,熟悉控制系统数学模型的建立与转换方法,掌握线性系统的主要分析方法:时域分析法、根轨迹法、频率特性法,以及线性系统的校正方法。还应掌握非线性系统的分析方法和采样控制系统的分析与设计方法。本考试适用于控制科学与工程、电子信息(控制工程)、电子信息(智能控制)专业。

  二、题型结构

  本考试采取单项技能测试与综合技能测试相结合的方法,通过计算分析、综合设计等试题考查考生对于自动控制原理的掌握程度。

  三、考试内容

  第一部分自动控制的一般概念

  了解自动控制系统的类型,掌握自动控制系统的构成和工作原理,掌握反馈控制的概念和作用、开环与闭环控制的概念、对自动控制系统的基本要求,以及自动控制系统中的术语。

  第二部分控制系统的数学模型

  1. 掌握线性系统输入输出的微分方程描述和传递函数描述;典型元部件(环节)的传递函数;多输入-多输出系统的描述;重点掌握系统结构图及其化简方法,信号流图,梅森公式及其应用。

  2. 理解非线性系统的线性化方法,建立数学模型的实验方法

  第三部分线性系统的时域分析

  1. 掌握典型输入信号的表达方式,线性系统暂态响应性能指标;一、二阶系统暂态响应,二阶系统性能的改进;线性系统稳定的充要条件,劳斯判据及其应用;高阶系统的主导极点的概念;控制系统稳态误差,系统的类型;典型信号作用下的系统稳态误差,静态误差系数、给定误差和扰动误差;对于动态误差系数不做要求。

  2. 理解高阶系统暂态响应,零极点对系统性能的影响,掌握线性系统的时域响应分析。第四部分线性系统的根轨迹分析

  1. 掌握根轨迹基本概念,根轨迹方程,绘制以开环根轨迹增益 K 为变量的根轨迹的基本规则;参数根轨迹的概念及绘制方法;增加开环零点、极点对根轨迹的影响,能够使用根轨迹对系统性能进行简单的分析。

  2. 理解正反馈回路和零度根轨迹的概念;掌握零度根轨迹的绘制方法。

  第五部分线性系统的频域分析

  1. 灵活掌握频率响应、频率特性的概念,典型环节频率特性;系统开环频率特性的绘制;乃奎斯特稳定判据及其应用;系统相对稳定性和相角裕度和增益裕度的概念。能够根据开环对数频率特性确定最小相位系统的传递函数。

  2. 理解一、二阶系统的频域性能指标频率响应与时域响应的关系;系统闭环频率特性指标。

  第六部分线性系统的校正

  1. 掌握线性系统校正的概念,线性系统基本控制规律-P,

  PI,PID 控制对系统性能的影响;常用相位超前与滞后校正装置及其特性;频率法在系统校正中的应用;

  2. 理解:校正装置设计的依据;反馈和前馈复合校正的方法。

  第七部分线性离散系统的分析与校正

  1. 掌握采样过程和采样定理;保持器、差分方程;Z 变换与 z 反变换、常用的 z 变换公式;脉冲传递函数;线性离散系统稳定性分析。线性离散系统稳态误差分析。

  2. 理解离散系统暂态响应与脉冲零极点分布的关系;离散系统的数字校正。

  第八部分非线性控制系统

  1. 掌握:非线性系统的特点,常见非线性特性,非线性系统的相平面的概念,平衡点(奇点)的求法及类型,描述函数的基本概念,应用描述函数法分析非线性系统的稳定性及周期解问题。

  2. 理解常见非线性特性对系统的影响,能应用相平面法和描述函数法分析简单非线性问题。

  四、参考书目

  《自动控制原理》(第 5 版),胡寿松主编,科学出版社。

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