2021年南通大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試復(fù)習(xí)大綱

    培養(yǎng)單位:電氣工程學(xué)院2020年6月

    科目名稱自動控制理論(含經(jīng)典與現(xiàn)代部分)科目代碼820

    考試范圍及要點

    本大綱適用于報考南通大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)科的碩士研究生入學(xué)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(jīng)典控制理論部分

    1、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型：了解數(shù)學(xué)模型的基本概念、表達(dá)方式，建模方法。掌握傳遞函數(shù)的概念，用傳遞函數(shù)（或微分方程）與方框圖描述系統(tǒng)的方法。重點掌握電氣系統(tǒng)、力學(xué)系統(tǒng)的建模，方框圖的化簡（包括用信號流圖化簡）。

    2、控制系統(tǒng)的時域分析：掌握時域響應(yīng)及暫態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)，線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性定義及穩(wěn)態(tài)誤差定義。掌握系統(tǒng)類型判別。重點掌握穩(wěn)定性判別、穩(wěn)態(tài)誤差誤差計算及二階系統(tǒng)（欠阻尼情況下）暫態(tài)響應(yīng)指標(biāo)（最大超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等）的計算及應(yīng)用。

    3、線性系統(tǒng)的根軌跡法：熟悉常規(guī)根軌跡繪制的基本法則、掌握常規(guī)根軌跡繪制方法。了解參數(shù)根軌跡與零度根軌跡的基本概念、熟悉參數(shù)根軌跡及零度根軌跡繪制方法。了解根軌跡與系統(tǒng)各項性能指標(biāo)的關(guān)系。重點掌握常規(guī)根軌跡及參數(shù)根軌跡的繪制方法。時滯系統(tǒng)的根軌跡不作要求。

    4、線性系統(tǒng)的頻域分析：深刻理解開環(huán)頻率特性和閉環(huán)頻率特性的概念。掌握開、閉環(huán)頻率特性性能指標(biāo)的計算。重點掌握開環(huán)幅相曲線的繪制、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)，Bode圖的繪制及由Bode圖求傳遞函數(shù)，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(tǒng)的校正：了解控制系統(tǒng)校正的實質(zhì)。掌握串聯(lián)超前、滯后校正裝置的特性及校正方法。重點掌握用頻率特性法確定串聯(lián)校正裝置參數(shù)的方法。反饋校正、前饋校正及復(fù)合校正控制不作過多要求。

    6、線性離散控制系統(tǒng)：深刻理解離散控制系統(tǒng)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(tǒng)數(shù)學(xué)模型的表示方法。掌握離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。掌握離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析。掌握離散控制系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。

    7、非線性系統(tǒng)分析：掌握非線性系統(tǒng)常用的分析方法——描述函數(shù)法和相平面法的特點和應(yīng)用范圍；熟悉典型非線性特性的描述函數(shù)及其負(fù)倒描述函數(shù)特性；掌握用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性；掌握求取自激振蕩點的振幅和頻率的方法；掌握相軌跡的一般繪制方法。

    二、現(xiàn)代控制理論部分

    1、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述：掌握狀態(tài)空間描述的基本概念（狀態(tài)、狀態(tài)方程、輸出方程等）。掌握建立系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的方法（根據(jù)系統(tǒng)機理建模、由系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式、由系統(tǒng)傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達(dá)式、由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖建立狀態(tài)空間表達(dá)式）。掌握由狀態(tài)模型求傳遞函數(shù)矩陣的方法。掌握由傳遞函數(shù)（矩陣）到狀態(tài)模型的實現(xiàn)問題。掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣概念、求取方法及其應(yīng)用。會求取狀態(tài)方程的解。

    2、線性系統(tǒng)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(tǒng)能控性、能觀性的判別方法，熟悉能控性與能觀性的對偶關(guān)系。了解離散系統(tǒng)能控性、能觀性的判斷。掌握將狀態(tài)方程化為能控標(biāo)準(zhǔn)型、能觀標(biāo)準(zhǔn)型和約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型的方法。重點掌握線性連續(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)零極點對消的關(guān)系。會將線性定常系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，了解最小實現(xiàn)的概念。

    3、線性定常系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器：理解有關(guān)狀態(tài)反饋、輸出反饋的含義。了解系統(tǒng)鎮(zhèn)定問題及帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)設(shè)計問題。掌握狀態(tài)觀測器概念、存在條件以及狀態(tài)（全維）觀測器的實現(xiàn)。重點掌握狀態(tài)反饋任意極點配置的條件以及利用極點配置實現(xiàn)狀態(tài)反饋的設(shè)計問題。

    4、李亞普諾夫穩(wěn)定性分析：了解李亞普諾夫意義下穩(wěn)定性、漸近穩(wěn)定等定義。理解李亞普諾夫第一方法的實質(zhì)。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(shù)的基本概念。掌握李亞普諾夫第二法在線性定常系統(tǒng)中的應(yīng)用。

    試題結(jié)構(gòu)：

    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(xiàn)代控制理論）胡壽松科學(xué)出版社第六版2013年

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