福州大学812自动控制理论2021年考研专业课初试大纲.pdf

### 福州大学2021年硕士研究生入学考试自动控制理论专业课初试大纲解析 #### 一、课程性质及概述 《自动控制理论》作为电气工程与自动化学院的专业基础课程，主要研究线性控制系统的数学模型及其分析与设计方法。这门课程为学生后续深入学习“非线性控制理论”、“计算机控制理论”、“现代控制理论”等高级课程打下坚实的理论基础。因此，掌握好《自动控制理论》的基本原理和技术，对于培养具备扎实理论功底和实践能力的控制工程师至关重要。 #### 二、考纲范围详解 ##### 1. 引言 - **开环控制与闭环控制**：介绍两种基本的控制系统结构及其特点。开环控制简单但适应性差，而闭环控制通过引入反馈机制提高系统的鲁棒性和准确性。 - **自动控制系统的类型**：涵盖各种类型的控制系统，如连续时间系统、离散时间系统等。 - **自动控制理论概要**：概括自动控制理论的发展历程、研究对象及基本思想。 - **自动控制系统中的术语和定义**：明确常用术语和定义，以便于理解和讨论控制理论中的概念。 ##### 2. 线性系统的数学模型 - **输入-输出时间函数描述**：讨论线性系统的动态行为如何用时间函数来表示。 - **输入-输出传递函数描述**：介绍传递函数的概念及其在控制系统分析中的作用。 - **传递函数的定义**：详细解释传递函数的定义及其物理意义。 - **相似原理**：阐述相似原理及其在控制系统设计中的应用。 - **非线性数学模型的线性化**：讲解如何将复杂的非线性系统简化为线性模型进行分析。 - **小信号理论**：探讨小信号分析方法在控制系统稳定性判断中的应用。 - **典型环节的数学模型**：列举并分析典型环节的数学模型，如比例环节、积分环节、微分环节等。 - **方框图**：介绍方框图的基本构成元素及其在系统分析中的应用。 - **梅逊公式的应用**：解释梅逊公式及其在计算系统传递函数中的作用。 ##### 3. 控制系统的时域分析 - **典型输入信号**：介绍常见的输入信号类型，如阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号等。 - **线性定常系统的时域响应**：分析线性定常系统在不同输入信号下的输出响应。 - **控制系统的稳态误差**：讨论控制系统的稳态误差计算方法及其对系统性能的影响。 - **控制系统暂态响应的性能指标**：阐述暂态响应的评价标准，如上升时间、峰值时间、调节时间等。 - **高阶系统的暂态响应**：分析高阶系统暂态响应的特点及分析方法。 - **主导极点及其应用**：解释主导极点的概念，并探讨其在系统分析和设计中的作用。 - **线性系统的稳定性**：介绍稳定性的重要性及常用的稳定性判据，如劳斯稳定判据。 ##### 4. 根轨迹法 - **根轨迹的基本概念**：定义根轨迹的概念及其几何意义。 - **绘制根轨迹的基本条件和规则**：列出绘制根轨迹所需遵循的基本规则。 - **利用根轨迹法分析系统性能**：展示如何通过根轨迹分析系统性能的变化趋势。 - **利用计算机求取系统的根轨迹**：介绍使用MATLAB等工具软件求解根轨迹的方法。 ##### 5. 控制系统的频域分析 - **频率特性及其与时域响应的关系**：探讨频率特性与系统时域响应之间的联系。 - **典型环节的频率特性**：分析典型环节的频率特性曲线。 - **系统开环对数频率特性的绘制**：讲解如何绘制系统的开环对数频率特性曲线。 - **乃奎斯特稳定性判据和系统的相对稳定性**：介绍乃奎斯特稳定判据及如何评估系统的相对稳定性。 - **系统的闭环频率特性**：分析闭环系统的频率特性及其对系统性能的影响。 - **根据闭环频率特性分析系统的时域响应**：讨论闭环频率特性如何帮助预测系统的时域响应。 ##### 6. 自动控制系统的校正 - **控制系统校正的概念**：解释控制系统校正的目的及方法。 - **线性系统的基本控制规律**：归纳线性系统的控制规律，如PID控制等。 - **相位超前与相位滞后装置及其特性**：介绍相位超前和相位滞后装置的工作原理及特性。 - **频率特性法在系统校正中的应用**：探讨频率特性法在控制系统校正中的具体应用。 - **相位超前校正与相位滞后校正举例**：通过实例说明这两种校正方法的应用场景。 - **反馈和前馈复合控制**：分析反馈控制与前馈控制相结合的方式及其优势。 - **控制系统计算机辅助设计**：介绍使用计算机辅助工具进行控制系统设计的方法。 - **控制参数优化设计**：讲解如何通过优化设计提高控制系统的性能。 - **线性系统校正方法实际应用问题**：讨论线性系统校正方法在实际工程项目中的应用案例。 ##### 7. 采样控制系统 - **采样控制系统引论**：概述采样控制系统的基本概念和发展历史。 - **采样过程和采样定理**：解释采样过程及采样定理的意义。 - **Z变换**：介绍Z变换的概念及其在采样控制系统分析中的应用。 - **脉冲传递函数**：定义脉冲传递函数及其与连续系统传递函数的关系。 - **采样控制系统稳定性分析**：讨论采样控制系统的稳定性分析方法。 - **采样控制系统稳态误差分析**：分析采样控制系统的稳态误差及其影响因素。 - **脉冲传函零极点分布与暂态响应关系**：探究脉冲传函的零极点分布与系统暂态响应之间的关系。 - **采样控制系统校正**：介绍采样控制系统的校正策略。 - **最少拍系统设计**：阐述最少拍系统的设计原理及步骤。 ##### 8. 非线性系统分析 - **非线性系统的基本概念**：阐述非线性系统的定义及其特点。 - **二阶系统分析**：讨论二阶非线性系统的动态行为。 - **非线性系统相平面分析**：介绍相平面分析方法在非线性系统中的应用。 - **典型非线性特性的描述函数**：列举常见非线性特性的描述函数形式。 - **非线性系统的描述函数分析**：讲解描述函数法在非线性系统分析中的应用。 #### 三、参考书目 - **教科书**：胡寿松主编，《自动控制原理》，科学出版社，北京，2019年2月第七版。 - **参考书**： - Katsuhiko Ogata 著，卢伯英、于海勋等译，《现代控制工程》，电子工业出版社，北京，2003年7月，第4版。 - 吴麒主编，《自动控制原理》，清华大学出版社，北京，1990年。 - 薛定宇著，《反馈控制系统设计与分析》，清华大学出版社，北京，2000.5。 以上内容详细解读了福州大学2021年硕士研究生入学考试自动控制理论专业课初试大纲的各项知识点，旨在帮助考生全面理解自动控制理论的核心内容，为备考提供有力支持。