青岛理工大学自动控制原理考研真题答案(青岛理工大学自动化考研)

821自动控制原理考试大纲

考试要求：携带计算机

第一章：控制系统的一般概念

一、本章基本要求和基本知识点：

自动控制技术的发展及作用概述；自动控制的基本方法；自动控制系统的分类；控制系统的基本要求。

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

系统控制量、干扰量、反馈等重要概念，掌握开环控制和闭环控制的结构、基本组成和特点等；掌握开环与闭环系统、线性与非线性系统、稳态与时变系统等各种分类方法、线性叠加原理；控制系统的基本要求是“稳”、“准”、“快”。

3重点难点：自动控制系统的组成、负反馈原理以及控制系统的分类等。

第2章：控制系统数学模型

一、本章基本要求和基本知识点：

控制系统运动方程；非线性运动方程的线性化；转换功能；控制系统传递函数；控制系统框图及其简化；信号流图

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

一般控制系统微分方程的建立方法；小偏差线性化的方法及意义；传递函数的概念和性质等；对于一般控制系统，介绍获得控制量到输出、扰动量到输出等传递函数的方法；控制系统框图的绘制步骤及简化原则；信号流图绘制方法和梅森增益公式。

3重点难点：建立动态微分方程的方法，传递函数、开环传递函数、闭环传递函数、误差传递函数等概念，框图信号流的绘制和简化，利用梅森增益公式求传递函数等。

第3 章：线性系统的时域分析

一、本章基本要求和基本知识点：

典型输入信号；一阶系统的时域分析；二阶系统的时域分析；高阶系统的时域分析；线性系统的稳定性和稳定性判据；反馈系统的错误和偏差；反馈系统稳态误差及计算；反馈控制的误差分析。

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

将典型输入信号引入线性系统时域分析的一般方法；一阶系统定义、时域响应计算以及获得系统时间常数的实验方法；介绍二阶系统定义、时域响应计算方法，重点掌握二阶系统一阶系统性能指标的计算；稳定性概念、劳斯准则的正确理解及其在稳定性分析和计算中的应用；反馈系统误差、偏差概念及其拉普拉斯变换之间的关系；反馈系统稳态误差的几何计算方法及其与误差系数的关系。

3重点和难点：时域分析方法、稳定性概念和判据、稳态误差计算及减少和消除措施。

第4 章：根轨迹法

一、本章基本要求和基本知识点：

反馈系统的根轨迹；绘制根轨迹的基本原理；典型反馈系统的根轨迹分析

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

根轨迹基本概念、根轨迹方程及幅值条件、相位角条件等概念； 180度根轨迹、0度根轨迹、参数根轨迹等绘制规则；典型反馈系统的根轨迹绘制示例、非最小相位系统的概念、根轨迹绘制。

3重点难点：常规根轨迹的绘制原理、根平面与闭环特征根分布的关系及其系统响应。

第5 章：线性系统的频域分析

一、本章基本要求和基本知识点：

频率响应及其描述；典型链路的频率响应；对数频率特性；开环系统和闭环系统的频率响应；奈奎斯特稳定性判据；控制系统的相对稳定性；频域指标与时域指标的关系

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

频率响应（特性）的定义、物理意义及表示方法；各种典型环节的幅频和相频特性的计算和特性，以及粗略的奈奎斯特图的绘制；以惯性环节和二阶振荡环节为重点，绘制典型环节的伯德图；从典型环节的频率响应获取开环系统的频率响应（伯德图）的步骤，以及从开环系统的频率响应获取闭环频率响应的方法；根据开环系统的伯德图判断闭环系统稳定性的几种方法；相对稳定性的概念和相对稳定性指标（相位角裕度和幅度裕度）的计算；基于闭环幅频特性或开环频率响应确定时域指标的方法。

3重点难点：线性系统开环和闭环频率特性的获取方法、系统稳定性分析及相对稳定性指标的计算、频域指标与时域指标的关系。

第6 章：控制系统的综合和校准

一、本章基本要求和基本知识点：

控制系统修正与串级修正的目的、反馈修正的区别及选择；输入信号和控制系统带宽；基本控制律分析；确定导程校正参数；确定后期修正参数；确定后期校正参数；反馈修正及其参数的确定；级数校正分析法

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

控制系统修正与串级修正的目的、反馈修正的区别及选择；控制系统带宽的概念及合理选择的原则； P、PI、PD、PID的几种基本控制律及其对提高系统性能的作用；超前修正特性、基于频率响应法确定串联超前修正参数的步骤以及常用超前修正元件；后期修正特性、基于频率响应法确定系列后期修正参数的步骤以及常用的后期修正元件；后期超前修正特性以及频率响应法确定后期超前修正参数的一般步骤；反馈校正的特点以及频率响应法确定反馈校正参数的步骤；级数校正的分析方法及特点。

3重点与难点：超前修正方法和滞后修正方法的步骤。

第7 章：不需要

第8 章：非线性控制系统分析

一、本章基本要求和基本知识点：

非线性系统、谐波线性化和描述函数的基本概念；典型非线性特性的描述函数；具有描述函数的非线性系统分析；相平面法的基本概念、相轨迹的绘制方法；从相位轨迹状态响应中找到系统的临时相位；非线性系统的相平面分析

2. 需要掌握的基本概念、理论和原理

典型非线性特性及描述函数的推导；非线性控制系统的奈奎斯特稳定性判据；非线性控制系统自持振荡的幅值和频率计算；使用等倾法绘制相轨迹；线性系统的相平面分析简介；具有典型非线性环节的控制系统的相平面分析、稳定性分析、稳态误差计算、大考试。

3重点难点：利用时域相平面分析方法和频域描述函数分析方法，对几种典型非线性控制系统的性能进行分析。

第9章：线性系统的状态空间分析与综合

1. 线性系统的状态空间描述和线性稳态系统的线性变换

1、基础知识点和要求：状态变量和状态空间表达式；状态空间表达式的状态变量图；建立状态空间表达式；状态空间表达式的线性变换。

2、需要掌握的基本概念和理论：状态变量、状态空间表达式、状态变量图；状态空间表达式的建立（从系统结构图、机理、数学方程三个方面）、线性变换。

3重点难点： 状态变量和状态空间表达式；建立状态空间表达式；状态空间表达式的线性

2.控制系统状态空间表达式的求解

1、基本要求和基础知识点：线性稳态齐次方程的解；状态转移矩阵；线性稳态非齐次方程的解；线性时变系统的解；离散系统状态方程的解；连续系统状态方程的离散化

2、需要掌握的基本概念和理论：状态转移矩阵；状态转移矩阵的解、线性稳态非齐次方程的解、离散系统状态方程的解、连续系统状态方程的离散化。

3重点难点： 状态转移矩阵的求解；线性稳态非齐次方程的解；离散系统状态方程的求解；连续系统状态方程的离散化

3. 线性控制系统的可控性和可观性

1、基本要求和基本知识点：可控性的定义；线性稳态系统的可控性判断；线性连续稳定系统的可观测性；离散时间系统的可控性和可观性；双重关系；可控标准形式和可观测性准则类型；结构分解；传递函数的实现；传递函数的零极点抵消与系统可控性和可观性之间的关系

2、需要掌握的基本概念和理论：可控性、可观测性、可控标准型、可观测标准型；系统可控性和可观性的判别、可控标准型和可观标准型的求解以及结构分解。

3重点难点：区分：系统的可控性和可观性；解决可控标准型和可观测标准型。

4 线性稳态系统的反馈结构和状态观测器

1、基本要求和基本知识点：线性反馈控制系统的基本结构和特点；杆配置；国家观察员；使用状态观察者来实现状态反馈的系统

2、需要掌握的基本概念和理论：线性反馈控制系统的基本结构和特点；极配置。

3重点难点：线性反馈控制系统的基本结构和特点；杆配置

5.李亚普诺夫稳定性分析

1、基本要求和基本知识点：稳定性定义；李雅普诺夫的第一种方法；李雅普诺夫的第二种方法；李雅普诺夫方法在线性系统中的应用；李亚普诺夫方法在非线性系统中的应用

2、需要掌握的基本概念和理论：稳定性；李雅普诺夫的第一种方法；李雅普诺夫的第二种方法。

3要点和难点： 稳定性定义；李亚普诺夫第一法；李亚普诺夫的第二种方法

第10章：没有要求。

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