2017年長(zhǎng)安大學(xué)自動(dòng)控制理論考研大綱

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812自動(dòng)控制理論考試內(nèi)容范圍

一、說明

主要內(nèi)容包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩部分，試題的比例為經(jīng)典部分70%和現(xiàn)代部分30%。主要參考書為：
[1]夏德鈐,翁貽方.自動(dòng)控制理論(第4版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013
[2]閆茂德,高昂,胡延蘇.現(xiàn)代控制理論.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2016
[3]胡壽松.自動(dòng)控制原理(第5版).北京：科學(xué)出版社，2007

二、考試內(nèi)容

1、經(jīng)典部分的基本內(nèi)容和要求：
（1）緒論
了解自動(dòng)控制理論的發(fā)展簡(jiǎn)史及反饋控制理論的研究對(duì)象和方法；掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念和術(shù)語；了解自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和分類，以及自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)、準(zhǔn)、快三方面的基本要求。
（2）線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
了解控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的概念、表達(dá)方式和建模方法；能夠列寫一般物理系統(tǒng)的微分方程；熟悉拉氏變換的定義和性質(zhì)，記住簡(jiǎn)單時(shí)間函數(shù)的拉氏變換式，并能根據(jù)拉氏變換的性質(zhì)求解拉氏變換和拉氏反變換；掌握傳遞函數(shù)的概念及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；重點(diǎn)掌握控制系統(tǒng)的方框圖及方框圖的化簡(jiǎn)方法，能用梅遜公式求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
（3）線性系統(tǒng)的時(shí)域分析
了解控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)；了解線性定常系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)組成，熟悉控制系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)的定義；熟悉一階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)及性能指標(biāo)；熟悉二階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)分析及其與極點(diǎn)之間的關(guān)系，重點(diǎn)掌握二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)與參量ζ、ωn間的關(guān)系及計(jì)算；一般了解高階系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)和閉環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)的概念；了解穩(wěn)定性的概念，掌握線性定常連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件；重點(diǎn)掌握判斷穩(wěn)定性的Routh代數(shù)判據(jù)及應(yīng)用，對(duì)Hurwitz判據(jù)有一般了解；了解穩(wěn)態(tài)誤差的概念；重點(diǎn)掌握給定穩(wěn)態(tài)誤差終值的計(jì)算及減小穩(wěn)態(tài)誤差的方法。
（4）線性系統(tǒng)的根軌跡法
了解根軌跡的概念；重點(diǎn)掌握繪制常規(guī)負(fù)反饋系統(tǒng)根軌跡的基本條件和基本規(guī)則，能根據(jù)已知的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡，也能由已知的閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡（起點(diǎn)和終點(diǎn)）寫出系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。
（5）線性系統(tǒng)的頻率特性分析法
掌握頻率特性的基本概念，以及幅相頻率特性圖與對(duì)數(shù)頻率特性圖的建立；熟悉典型環(huán)節(jié)的頻率特性及其Nyquist圖與Bode圖；掌握系統(tǒng)開環(huán)頻率特性（Nyquist圖和Bode圖）的繪制；重點(diǎn)掌握判斷閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的幾何判據(jù)：乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)（包括利用開環(huán)幅相頻率特性曲線和開環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性曲線進(jìn)行判斷）；了解最小相位系統(tǒng)的概念；重點(diǎn)掌握利用實(shí)測(cè)開環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性確定最小相位系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的方法；熟悉控制系統(tǒng)相角裕度、幅值裕度的基本定義、概念及計(jì)算方法；了解閉環(huán)幅頻特性的概念及其頻域性能指標(biāo)；一般了解頻域指標(biāo)與時(shí)域指標(biāo)間的關(guān)系。
（6）控制系統(tǒng)的綜合與校正
了解控制系統(tǒng)校正的概念、校正的實(shí)質(zhì)、校正的方法、校正方式、校正裝置的形式；熟悉串聯(lián)相位超前校正、相位滯后校正、相位滯后-超前校正裝置及特性；重點(diǎn)掌握利用根軌跡法和頻率特性法確定串聯(lián)校正裝置（主要為超前校正裝置）參數(shù)的方法；簡(jiǎn)單了解反饋校正、前饋校正及復(fù)合校正的基本思想。
（7）采樣控制系統(tǒng)
了解采樣控制系統(tǒng)的基本概念和采樣過程，熟悉采樣定理的內(nèi)容和零階保持器的概念及傳遞函數(shù)；熟悉Z變換和Z反變換的計(jì)算方法；重點(diǎn)掌握求解采樣控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型：差分方程及Z脈沖傳遞函數(shù)的方法；掌握采樣系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（利用雙線性變換及勞斯判據(jù)）和穩(wěn)態(tài)誤差分析。
（8）非線性系統(tǒng)分析
掌握非線性系統(tǒng)的基本概念：非線性的數(shù)學(xué)描述、分類、特點(diǎn)和研究方法；了解描述函數(shù)的概念、幾種典型非線性特性的描述函數(shù)；掌握用描述函數(shù)分析非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，能夠判別自激振蕩存在的條件，并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；了解相平面的基本概念：相平面、相軌跡，平衡點(diǎn)、奇點(diǎn)、極限環(huán)。
2、現(xiàn)代部分的基本內(nèi)容和要求：
（1）狀態(tài)空間模型的建立
掌握狀態(tài)變量、狀態(tài)方程、輸出方程的概念；掌握模擬結(jié)構(gòu)圖的基本知識(shí)，以及狀態(tài)空間模型與模擬結(jié)構(gòu)圖的相互轉(zhuǎn)換方法；重點(diǎn)掌握狀態(tài)變量和狀態(tài)空間模型的建立方法；熟悉狀態(tài)矢量的線性變換方法；重點(diǎn)掌握由狀態(tài)模型求傳遞函數(shù)矩陣的方法；了解離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，以及時(shí)變和非線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。
（2）線性系統(tǒng)狀態(tài)空間方程的解
掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的概念、矩陣指數(shù)的性質(zhì)和求取方法；重點(diǎn)掌握線性定常系統(tǒng)齊次和非齊次狀態(tài)方程的求解；了解離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的實(shí)現(xiàn)及求解方法；線性時(shí)變系統(tǒng)狀態(tài)方程的解和線性離散系統(tǒng)狀態(tài)方程的解不作過多要求。
（3）線性控制系統(tǒng)的能控性與能觀性
深刻理解能控性、能觀性的含義；了解離散系統(tǒng)能控性、能觀性的判別，熟悉能控性與能觀性的對(duì)偶關(guān)系；掌握將狀態(tài)空間方程化為能控標(biāo)準(zhǔn)型、能觀標(biāo)準(zhǔn)型和約旦標(biāo)準(zhǔn)型的方法；重點(diǎn)掌握線性連續(xù)定常系統(tǒng)各種能控性與能觀性判別準(zhǔn)則及能控性、能觀性與傳遞函數(shù)零極點(diǎn)對(duì)消的關(guān)系；線性定常系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分解不作過多要求。
（4）穩(wěn)定性和Lyapunov方法
理解李亞普諾夫意義下穩(wěn)定、漸近穩(wěn)定、大范圍漸近穩(wěn)定、指數(shù)穩(wěn)定和不穩(wěn)定的定義，以及熟悉外部穩(wěn)定和內(nèi)部穩(wěn)定的內(nèi)涵和關(guān)系；了解李亞普諾夫第一方法的實(shí)質(zhì)；掌握李亞普諾夫第二方法及能量函數(shù)的概念；重點(diǎn)掌握李亞普諾夫第二方法在線性和非線性定常系統(tǒng)中的應(yīng)用。
（5）線性時(shí)不變系統(tǒng)的綜合
理解有關(guān)狀態(tài)反饋、輸出反饋等閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、含義及其特性；了解極點(diǎn)配置、系統(tǒng)鎮(zhèn)定及帶狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題；重點(diǎn)掌握狀態(tài)反饋任意極點(diǎn)配置的條件以及利用極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的設(shè)計(jì)問題；重點(diǎn)掌握狀態(tài)觀測(cè)器概念、存在條件以及全（降）維觀測(cè)器的實(shí)現(xiàn)；熟悉利用狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)反饋控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。