哈尔滨工业大学2007年402自动控制理论考试大纲

自动控制理论〔402〕
一、考试要求
要求考生准确掌握、深入理解“自动控制理论”中的基本概念、基本理论、计算方法，并能灵活运用所学理论对自动控制系统进行分析和设计，具有较强的分析问题和解决问题的能力。
二、考试内容
经典控制理论部分（占总分的80—85%）：
1）自动控制的基本概念
l 开环控制、闭环控制
l 控制系统的主要问题及动态指标
2）线性系统的数学模型
l 数学模型及系统微分方程的建立
l 非线性微分方程的线性化
l 传递函数及典型环节的传递函数
l 方框图及控制系统的传递函数
l 信号流程图
3）自动控制系统的时域分析
l 典型输入信号
l 一阶系统的响应
l 二阶系统的响应及动态性能指标
l 高阶系统的响应
l 控制系统的稳定性
l 劳斯稳定判据、霍尔维茨稳定判据
l 稳态误差
4）根轨迹法
l 根轨迹的基本概念
l 绘制根轨迹的幅值及幅角条件
l 普通根轨迹的绘制规则
l 参数根轨迹
l 零度根轨迹
l 滞后系统的根轨迹
l 根轨迹的应用
5）频率法
l 频率特性的基本概念
l 频率特性的表示方法
l 典型环节的频率特性及其图像
l 系统开环频率特性的绘制
l 控制系统的稳定性
l 控制系统的稳态性能与频率特性的关系
l 控制系统的动态性能与频率特性的关系
l 闭环频率特性
l 典型Ⅱ型系统的频—时域关系
6）自动控制系统的校正综合
l 校正综合的一般概念
l 基本控制规律
l 串联超前校正（应用频率法、根轨迹法进行串联超前校正）
l 串联滞后校正（应用频率法、根轨迹法进行串联滞后校正）
l 串联滞后—超前校正
l 希望特性法（期望特性法）
l 反馈校正
7）非线性系统分析
l 非线性系统概述
l 描述函数
l 典型非线性的描述函数（饱和非线性、死区非线性、间隙非线性、继电非线性）
l 描述函数的应用
l 相平面法
l 相轨迹的绘制
l 相平面图的应用

现代控制理论基础部分（占总分的15—20%）：
1）线性系统的状态空间描述
l 微分方程描述与状态变量描述
l 化高阶微分方程为状态方程
l 传递函数变换为状态空间表达式
l 传递函数矩阵
l 由状态空间表达式求传递函数矩阵
l 状态方程的线性变换
2）状态方程的解
l 齐次状态方程的解
l 矩阵指数函数
l 非齐次状态方程的解
l 线性时变系统状态方程的解
l 状态转移矩阵
3）线性控制系统的能控性与能观性
l 线性定常连续系统的能控性
l 线性定常连续系统的能观测性
l 能控标准性与能观测标准型
4）控制系统的稳定性
l 关于稳定性的定义
l 李雅普诺夫第一法
l 李雅普诺夫第二法
l 李氏直接法在线性系统中的应用
5）状态反馈与极点控制
l 状态反馈与输出反馈的状态空间表达式
l 采用状态反馈时的极点配置
l 状态估计与状态观测器
三、试卷结构
考试时间180分钟，满分150分
l 应用概念分析、理解题（20分）
l 理论分析计算题（70分）
l 设计计算题（30分）
l 综合应用题（30分）

四、参考书目
l 夏德钤. 《自动控制理论》. 机械工业出版社
l 李友善. 《自动控制原理》. 国防工业出版社
l 戴宗达. 自动控制理论基础. 清华大学出版社
l 王孝武. 《现代控制理论基础》. 机械工业出版社