上海理工大学硕士研究生入学

《自动控制原理综合》考试大纲

参考书目：胡寿松，《自动控制原理》(第五版)，科学出版社，2007年

一、 考试大纲

1. 自动控制的一般概念

主要内容：自动控制的基本原理(反馈);自动控制系统的基本组成、基本控制方式(开环、闭环);自动控制系统的基本要求：稳、快、准。

基本要求：反馈控制的概念;由给定物理系统原理图建立控制系统方块图。

2. 控制系统的数学模型

主要内容：微分方程;传递函数;控制系统结构图与信号流图。

基本要求：传递函数的定义;典型环节的传递函数;结构图等效变换法则;信号流图的绘制;用梅逊公式求闭环系统的传递函数。

3. 时域分析法

主要内容：控制系统时间响应的动态、静态性能指标;一阶、二阶系统的时域分析;线性系统的稳定性分析;稳态误差。

基本要求：一阶、二阶系统的典型响应(以阶跃响应为主);性能指标的分析与计算;稳定性的概念;线性系统稳定的充要条件;应用劳斯-赫尔维茨判据判断系统稳定性;系统稳态误差的定义、计算及一般规律。

4. 根轨迹法

主要内容：根轨迹法的基本概念、基本任务;根轨迹绘制的基本法则;广义根轨迹;系统性能的分析。

基本要求：根轨迹方程;根轨迹的绘制;广义根轨迹的绘制;主导极点;利用根轨迹分析系统的性能。

5. 线性系统频域分析法

主要内容：频率特性;频率域稳定判据;稳定裕度;闭环系统的频域指标。

基本要求：频率特性的概念;典型环节和开环系统的频率响应曲线(Nyquist曲线和对数幅频渐近特性曲线)的绘制;Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据的应用;幅值裕度和相角裕度的计算;最小相位系统、截止频率、穿越频率、带宽等概念。

6. 线性系统的校正方法

主要内容：系统的设计与校正;常用校正装置及其特性;串联校正;反馈校正;复合校正;控制系统校正设计

基本要求：系统带宽的确定及基本控制规律;无源校正网络，有源校正装置，及PID控制器;串联校正;反馈校正;复合校正;控制系统校正设计

7. 线性离散系统分析法

主要内容：Z变换理论;离散系统的数学模型;离散系统的稳定性与稳态误差;离散系统的动态性能分析

基本要求：Z变换及Z反变换的方法、性质;开环、闭环脉冲传递函数的定义及求法;离散系统稳定性判据(w变换与劳斯稳定判据);离散系统稳态误差的计算;离散系统的时间响应。

8. 非线性控制系统分析

主要内容：常见非线性特性;相平面法;描述函数法。

基本要求：相轨迹的一般特点及绘制方法;线性系统的相轨迹;非线性系统的相平面分析;典型非线性环节的描述函数;用描述函数法研究系统稳定性和自激振荡，求自激振荡的振幅和频率。

9. 线性控制系统的状态空间分析与综合

主要内容：状态空间描述;可控性与可观测性;线性定常系统的反馈结构及状态观测器;李雅普诺夫稳定性分析

基本要求：状态空间表达式的建立;传递函数的可控标准型建立;状态方程的解(状态转移矩阵);线性定常系统的线性变换;传递函数矩阵;可控性、可观性及其判据;对偶原理;状态反馈及极点配置;状态观测器及其设计;Lyapunov渐近稳定性判断。

10. 动态系统的最优控制方法

主要内容：最优控制的一般概念;最优控制中的变分法;极小值原理及其应用;线性二次型问题的最优控制;动态规划;控制系统优化设计

基本要求：最优控制问题，最优控制应用类型及最优控制的研究方法;变分法解最优控制问题;连续系统和离散系统的极小值原理;最小时间控制和最小能量控制;线性二次型问题;有限时间与无限时间情况下的各种状态调节器;离散动态规划与连续动态规划;控制系统优化设计

二、 试卷组成

经典控制部分100分，现代控制部分50分，总分150分。

命题着重考察考生对基本概念和基本理论的掌握情况，以及对基本方法的运用能力。