2021年南通大學碩士研究生入學考試復習大綱

    培養單位:電氣工程學院2020年6月

    科目名稱自動控制理論(含經典與現代部分)科目代碼820

    考試范圍及要點

    本大綱適用于報考南通大學控制科學與工程學科的碩士研究生入學考試。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、經典控制理論部分

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

    2、控制系統的時域分析：掌握時域響應及暫態響應的性能指標，線性系統的穩定性定義及穩態誤差定義。掌握系統類型判別。重點掌握穩定性判別、穩態誤差誤差計算及二階系統（欠阻尼情況下）暫態響應指標（最大超調量、調節時間等）的計算及應用。

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

    4、線性系統的頻域分析：深刻理解開環頻率特性和閉環頻率特性的概念。掌握開、閉環頻率特性性能指標的計算。重點掌握開環幅相曲線的繪制、Nyquist穩定判據，Bode圖的繪制及由Bode圖求傳遞函數，相角裕度、幅值裕度的計算。Nichols圖線不作過多要求。

    5、線性系統的校正：了解控制系統校正的實質。掌握串聯超前、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校正裝置參數的方法。反饋校正、前饋校正及復合校正控制不作過多要求。

    6、線性離散控制系統：深刻理解離散控制系統的基本概念、采樣過程，采樣定理。了解Z變換和Z反變換的過程，熟悉離散控制系統數學模型的表示方法。掌握離散系統的穩定性分析。掌握離散控制系統的穩態誤差分析。掌握離散控制系統的動態性能分析。

    7、非線性系統分析：掌握非線性系統常用的分析方法——描述函數法和相平面法的特點和應用范圍；熟悉典型非線性特性的描述函數及其負倒描述函數特性；掌握用描述函數法分析非線性系統的穩定性；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、現代控制理論部分

    1、線性系統的狀態空間描述：掌握狀態空間描述的基本概念（狀態、狀態方程、輸出方程等）。掌握建立系統狀態空間模型的方法（根據系統機理建模、由系統微分方程建立狀態空間表達式、由系統傳遞函數建立狀態空間表達式、由系統結構圖建立狀態空間表達式）。掌握由狀態模型求傳遞函數矩陣的方法。掌握由傳遞函數（矩陣）到狀態模型的實現問題。掌握狀態轉移矩陣概念、求取方法及其應用。會求取狀態方程的解。

    2、線性系統的能控性與能觀性：深刻理解能控性、能觀性的含義。掌握系統能控性、能觀性的判別方法，熟悉能控性與能觀性的對偶關系。了解離散系統能控性、能觀性的判斷。掌握將狀態方程化為能控標準型、能觀標準型和約當標準型的方法。重點掌握線性連續定常系統各種能控性與能觀性判別準則及能控性、能觀性與傳遞函數零極點對消的關系。會將線性定常系統進行結構分解，了解最小實現的概念。

    3、線性定常系統的狀態反饋和狀態觀測器：理解有關狀態反饋、輸出反饋的含義。了解系統鎮定問題及帶狀態觀測器的狀態反饋系統設計問題。掌握狀態觀測器概念、存在條件以及狀態（全維）觀測器的實現。重點掌握狀態反饋任意極點配置的條件以及利用極點配置實現狀態反饋的設計問題。

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

    試題結構：

    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（含現代控制理論）胡壽松科學出版社第六版2013年

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