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时间:2018-03-26 10:20:54  来源: 澳门皇冠网  作者: 澳门皇冠网  
湖南省高等教育自学考试
课 程 考 试 大 纲
湖南省高等教育自学考试
课 程 考 试 大 纲
自动控制理论(二)
(课程代码:02306 )
湖南省教育考试院组编
2017 年 年 12  月
02306 自动控制理论考试大纲 第 1页(共 10页)
高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称:自动控制理论 课程代码:02306
第一部分 课程性质与目标
一、课程性质与特点
自动控制理论是高等教育自学考试自动化(本科)专业、电气工程及其自动
化(本科)专业、机电一体化(本科)专业及电子信息工程(本科)专业的专业
核心课程,主要讲授自动控制系统分析和设计的基本理论和方法。
本课程秉承理论与实际相结合的理念,以系统传递函数为主线,由简入繁、
由低及高地循序深入,通过本课程的学习,要求考生掌握自动控制的基本概念,
熟悉控制系统的数学模型,掌握时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法等控制
系统分析方法,熟悉控制系统的常用校正方法,为今后从事专业工作打下扎实的
基础。
二、课程目标与基本要求
本课程的目标是使考生掌握自动控制理论的基本内容,具备应用自动控制理
论解决实际控制问题的初步能力。通过本课程的学习,要求考生能掌握自动控制
的基本理论和基本分析方法,能应用控制理论对自动控制系统进行性能分析,能
对系统进行校正和提出改善系统性能的途径和方法。
本课程的基本要求如下:
1.掌握自动控制系统的结构、组成、分类及其基本控制方法。
2.掌握对自动控制系统的性能要求并熟悉自动控制系统的性能指标。
3.熟悉系统的微分方程、传递函数、方框图等主要数学模型,理解建立系统
数学模型的基本方法。
4.掌握时域分析法、根轨迹法、频域分析法等控制系统的基本分析方法。
5.熟悉控制系统的校正方法,了解控制系统设计的一般方法。
6.了解离散系统的特点,熟悉离散系统的差分方程、脉冲传递函数等主要数
学模型,掌握离散系统分析的基本方法。
三、与本专业其他课程的关系
本课程涉及高等数学、工程数学(线性代数、复变函数)等主要公共课程,
以电路、电子技术基础、电机及其拖动基础等课程的为基础,也是后续自动控制
系统、微机控制技术等专业课程的基础。因此,本课程是一门承上启下的重要的
专业核心课程。
第二部分 考核内容与考核目标
第一章 绪论
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一、学习目的与要求
通过本章的学习,考生应该掌握自动控制系统的基本概念、基本结构以及控
制方式,熟悉自动控制系统的分类和对自动控制系统的性能要求,了解系统的典
型输入信号,为进入以后各章的学习提供必要的基础导向。
二、考核知识点与考核目标
(一)自动控制系统的基本概念、基本结构以及控制方式(次重点)
识记:自动控制系统的基本概念和基本结构
理解:自动控制系统的控制方式
(二)自动控制理论和技术的发展(一般)
识记:自动控制理论和技术的发展历史和发展趋势
(三)自动控制系统的分类(次重点)
识记:自动控制系统的分类
理解:线性系统和非线性系统,连续系统和离散系统,定常系统和时变系
统的特点
(四)对自动控制系统的性能要求和性能指标(重点)
识记:自动控制系统的性能指标
理解:对自动控制系统的性能要求
(五)自动控制系统的典型输入信号(一般)
识记:典型输入信号
第二章 控制系统的数学模型
一、学习目的与要求
通过本章学习,考生应该熟悉控制系统的微分方程、传递函数、方框图、信
号流图等主要数学模型,理解建立系统数学模型的基本方法;掌握方框图等效变
换的基本规则和通过方框图等效变换求取系统传递函数的基本方法,理解梅逊公
式并掌握通过梅逊公式求取系统传递函数的基本方法。
二、考核知识点与考核目标
(一)控制系统的主要数学模型(次重点)
识记:控制系统的微分方程、传递函数、方框图、信号流图
理解:建立系统数学模型的基本方法
(二)控制系统的传递函数(重点)
识记:传递函数的概念,典型环节的传递函数
理解:传递函数的性质
应用:简单电气、机械系统传递函数的建立
(三)控制系统的方框图(重点)
识记:控制系统方框图的组成
理解:方框图等效变换的基本规则
应用:通过方框图等效变换求取系统传递函数
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(四)控制系统的信号流图(次重点)
识记:控制系统的信号流图的组成
理解:梅逊公式
应用:通过梅逊公式求取系统传递函数
(五)数学模型的实验测定法(一般)
识记:数学模型实验测定的主要方法
理解:数学模型实验测定的基本原理
应用:实验数据的处理与实验结果分析
第三章 时域分析法
一、学习目的与要求
通过本章学习,考生应该熟悉控制系统的时域性能指标,掌握一阶系统和二
阶系统的时域分析法,掌握分析系统稳定性的劳斯稳定判据,掌握系统稳态误差
的计算方法。
二、考核知识点与考核目标
(一)控制系统的时域性能指标(重点)
识记:控制系统的动态时域性能指标(上升时间、峰值时间、调节时间、
超调量)和稳态时域性能指标(稳态误差)的概念
理解:控制系统时域性能指标和系统性能之间的关系
(二)一阶系统的时域分析法(次重点)
识记:一阶系统的数学模型
理解:一阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应、单位速度响应、单位加
速度响应及一阶系统时域性能指标的求法
(三)二阶系统的时域分析法(重点)
识记:典型二阶系统的数学模型,欠阻尼、临界阻尼和过阻尼二阶系统
理解:二阶系统的单位阶跃响应及二阶系统时域性能指标的求法
应用:改善欠阻尼二阶系统性能的措施
(四)控制系统稳定性分析(重点)
识记:系统稳定的基本概念和稳定的条件
理解:劳斯稳定判据及两种特殊情况的处理
应用:用劳斯稳定判据判断系统稳定性并确定系统特征根在 S 平面的分布
情况
(五)控制系统稳态性能分析(重点)
识记:系统误差及稳态误差的概念,稳态误差系数的概念
理解:系统稳态误差的来源,系统稳态误差的计算方法
应用:降低系统稳态误差的措施
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第四章 根轨迹法
一、学习目的与要求
通过本章学习,考生应该掌握根轨迹的基本概念和根轨迹方程,熟悉绘制根
轨迹的基本规则,了解广义根轨迹,掌握控制系统性能的根轨迹分析法。
二、考核知识点与考核目标
(一)根轨迹的概念(次重点)
识记:根轨迹的概念
理解:根轨迹与系统性能之间的关系
(二)根轨迹方程(次重点)
识记:根轨迹方程,包括幅值方程和相角方程
理解:绘制根轨迹的依据
(三)绘制根轨迹的基本规则(重点)
识记:根轨迹的条数,根轨迹的对称性,根轨迹的起点和终点,实轴上根
轨迹,根轨迹的渐近线,根轨迹的分离点和会合点、分离角和会合
角,根轨迹的入射角和出射角,根轨迹和虚轴的交点
理解:根轨迹条数与系统阶次的关系,根轨迹的起点、终点和系统开环极
点、开环零点之间的关系,根轨迹渐近线的画法,根轨迹的分离点
和会合点以及分离角和会合角的确定,根轨迹的入射角和出射角的
确定,根轨迹和虚轴的交点的确定,系统闭环极点与开环极点之间
的关系
应用:绘制系统根轨迹
(四)广义根轨迹(一般)
识记:广义根轨迹的概念,参数根轨迹,正反馈系统的根轨迹,滞后系统
的根轨迹
理解:参数根轨迹的画法,正反馈系统根轨迹与负反馈系统根轨迹的比较
应用:绘制参数根轨迹和正反馈系统根轨迹
(五)控制系统性能的根轨迹分析法(次重点)
识记:主导极点的概念
理解:增加开环零点对根轨迹的影响
应用:应用根轨迹分析系统性能
第五章 频域分析法
一、学习目的与要求
通过本章学习,要求考生掌握控制系统频率特性的基本概念以及频率特性曲
线的画法,理解 Nyquist 稳定判据并应用 Nyquist 稳定判据判断系统稳定性;掌握
控制系统频域分析法,了解控制系统频域性能指标和时域性能指标的关系,了解
控制系统频率特性的实验测定法。
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二、考核知识点与考核目标
(一)频率特性(次重点)
识记:频率特性的概念,频率特性的表示方法
理解:频率特性与传递函数的关系
(二)典型环节的频率特性(重点)
识记:典型环节的频率特性
理解:积分环节频率特性与纯微分环节频率特性的关系,惯性环节频率特
性与一阶微分环节频率特性的关系
(三)系统的开环频率特性(重点)
识记:系统的开环幅相频率特性曲线(Nyquist 曲线、极坐标图),系统的开
环对数频率特性曲线(Bode 图),系统的对数幅相频率特性曲线
(Nichols 图)
理解:系统的开环幅相频率特性曲线的画法,系统的开环对数频率特性曲
线的画法
(四)Nyquist 稳定判据(重点)
识记:Nyquist 稳定判据
理解:系统开环对数频率特性曲线上的 Nyquist 稳定判据
应用:用 Nyquist 稳定判据分析系统稳定性
(五)系统的相对稳定性(次重点)
识记:开环截止频率,相角裕量和幅值裕量
理解:系统相角裕量和幅值裕量的计算方法
应用:根据相角裕量和幅值裕量判断系统的相对稳定性
(六)系统的闭环频率特性(一般)
识记:系统闭环频率特性的相关概念
理解:系统闭环频率特性的画法
(七)系统频域性能指标和时域性能指标的关系(一般)
识记:系统的频域性能指标和时域性能指标
理解:系统频域性能指标和时域性能指标的关系
(八)系统频域特性的实验测定(一般)
识记:系统频域特性实验测定的基本方法
理解:系统频域特性实验测定的基本原理
应用:实验数据的处理与实验结果分析
第六章 控制系统的综合与校正
一、学习目的与要求
通过本章学习,要求考生了解自动控制系统的设计步骤,掌握自动控制系统
的校正方式,了解自动控制系统的校正方法,熟悉基本控制规律,了解常用校正
装置及其特性,掌握串联校正的频域设计法,了解反馈校正的频域设计法。
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二、考核知识点与考核目标
(一)自动控制系统的设计步骤(一般)
识记:自动控制系统的设计步骤
(二)自动控制系统的校正方式(次重点)
识记:串联校正,反馈校正,复合校正的概念
理解:串联校正,反馈校正,复合校正的基本原理
(三)自动控制系统的校正方法(一般)
识记:自动控制系统的常用校正方法
(四)基本控制规律(重点)
识记: PID 控制的基本概念
理解:P 控制、PI 控制、PD 控制、PID 控制的作用
(五)常用校正装置及其特性(一般)
识记:无源校正装置和有源校正装置,串联超前校正装置、串联滞后校正
装置和串联滞后-超前校正装置
(六)串联校正的频域设计法(次重点)
识记:串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后-超前校正的设计步骤
理解:串联超前校正、串联滞后校正和串联滞后-超前校正的基本原理
应用:基于开环对数频率特性的串联校正设计法
(七)反馈校正的频域设计法(一般)
识记:反馈校正的特点
理解反馈校正的基本原理
应用:基于开环对数频率特性的反馈校正设计法
第七章 非线性控制系统分析
(不作考试要求)
第八章 线性离散系统
一、学习目的与要求
通过本章学习,要求考生了解离散控制系统的组成和特点,了解信号的采样
和恢复过程,掌握采样定理和确定采样周期的基本方法,了解 Z 变换,熟悉离散
系统数学模型,掌握离散系统的基本分析方法。
二、考核知识点与考核目标
(一)离散控制系统的组成和特点(一般)
识记:离散控制系统的组成
理解:离散控制系统的特点
(二)信号的采样和恢复(次重点)
识记:信号的采样和恢复过程
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理解:采样定理
应用:采样周期的确定
(三)Z 变换(一般)
识记:Z 变换和 Z 反变换的定义
理解:Z 变换的性质,Z 变换的求法
(四)离散系统数学模型(重点)
识记:差分方程,脉冲传递函数的定义
理解:开环脉冲传递函数,闭环脉冲传递函数
应用:离散系统脉冲传递函数的建立
(五)离散系统的稳定性分析(次重点)
识记:离散系统稳定的条件
理解:离散系统稳定性分析的基本思路,采样器和保持器对离散系统稳定
性的影响
(六)离散系统的动态性能分析(次重点)
识记:离散系统动态响应的模态
理解:闭环极点对离散系统动态响应的影响
(七)离散系统的稳态性能分析(次重点)
识记:离散系统的稳态误差
理解:离散系统稳态误差的求法
第三部分 有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中,按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定
其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系,后者必须建立在前者的
基础上,其含义是:
识记:能知道有关的名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表述,是
低层次的要求。
理解:在识记的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能
掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是较高层次的要求。
应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过
的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是最高层次
的要求。
二、教材
1.指定教材
自动控制原理,李益华主编,湖南大学出版社,2010 年第二版
2.参考教材
自动控制原理基础教程,胡寿松主编,科学出版社,2016 年第四版
三、自学方法指导
02306 自动控制理论考试大纲 第 8页(共 10页)
1.在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识
点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有
数,有的放矢。
2.阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每一个知识点,对
基本概念必须深刻理解,对基本理论必须彻底弄清,对基本方法必须牢固
掌握。
3.在自学过程中,既要思考问题,也要做好阅读笔记,把教材中的基本概念、
原理、方法等加以整理,这可从中加深对问题的认知、理解和记忆,以利
于突出重点,并涵盖整个内容,可以不断提高自学能力。
4.完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析
问题、解决问题及提高能力的重要环节。在做练习之前,应认真阅读教材,
按考核目标所要求的不同层次,掌握教材内容。在练习过程中对所学知识
进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析。解题时
应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论
述或推导,明确各层次(步骤)间的逻辑关系。
四、对爱玩棋牌亚虎新版官方网app下载版助学的要求
1.应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2.应掌握各知识点要求达到的能力层次,并深刻理解对各知识点的考核目标。
3.辅导时,应以考试大纲为依据,指定的教材为基础,不要随意增删内容,
以免与大纲脱节。
4.辅导时,应对学习方法进行指导,宜提倡“认真阅读教材,刻苦钻研教材,
主动争取帮助,依靠自己学通”的方法。
5.辅导时,要注意突出重点,对考生提出的问题,不要有问即答,要积极启
发引导。
6.注意对考生能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导考生逐步学会独
立学习,在自学过程中善于提出问题,分析问题,做出判断,解决问题。
7.要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能
力层次中会存在着不同难度的试题。
8.助学学时:本课程共4 学分,建议总课时72 学时,其中助学课时分配如下:
章 次 内 容 学 时
第一章 绪论 4
第二章 控制系统的数学模型 12
第三章 时域分析法 14
第四章 根轨迹法 12
第五章 频域分析法 18
第六章 控制系统的综合和校正 12
合 计 72
02306 自动控制理论考试大纲 第 9页(共 10页)
五、关于命题考试的若干规定
1.本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当
突出重点。
2.试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:“识记”为 30%、“理解”为
40%、“应用”为 30%。
3.试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为 2:3:3:2。
4.每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占 60%,次重点占 30%,一
般占 10%。
5.试题类型一般分为:单项选择题、多项选择题、填空题、名词解释、简答
题、应用题。
6.考试采用闭卷笔试,考试时间 150 分钟,采用百分制评分,60 分合格。
六、题型示例(样题)
一、单项选择题(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
在每小题列出的 4 个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其选出并将“答题卡”
上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1.系统的单位脉冲响应
at
e t h
= 5 . 1 ) ( ,则其传递函数 = Φ ) (s
A.
1
5 . 1
+ as
B.
a s +
5 . 1
C.
1 5 . 1 + s
a
D.
5 . 1 + s
a
2.系统的特征方程为
4 3 2
5 0 s s s s + − + + = ,该系统
A.是稳定的 B.是不稳定的
C.是临界稳定的 D.的稳定性无法确定
二、多项选择题(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
在每小题列出的 5 个备选项中至少有两个是符合题目要求的,请将其选出并将“答题卡”
上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1.下列选项属于系统时域性能指标的是
A.相位裕量 B.幅值裕量 C.超调量 D.带宽 E.调节时间
三、填空题(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
1.采用比例积分控制器(PI 控制器)可以改善系统的 ,但它会使系统的稳定
性 。
四、名词解释(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
1.PID 控制
2.传递函数
五、简答题(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
1.试写出下列典型环节的传递函数及其单位阶跃响应 ) (t y 。
(1)比例环节;(2)积分环节;(3)二阶振荡环节 ) 1 0 ( < < ζ
2.按照校正装置与被控对象的连接关系,可分为哪几种校正方式?
02306 自动控制理论考试大纲 第 10页(共 10页)
六、应用题(本大题共■小题,每小题■分,共■分)
1.单位负反馈系统的开环传递函数为
) 3 (
) 1 (
) (
+
=
s s
s k
s G
,试绘制 ∞ → = 0 k 时该系统的根轨
迹并确定系统稳定且为欠阻尼时的 k 值范围。
2.单位负反馈系统的开环传递函数为
) 1 )( 1 2 (
) 4 ( 5 . 2
) (
+ +
+
=
s s
s
s G
,1).画出该系统的开环对数幅
频特性曲线;2).计算该系统开环截止频率
c
ω ω 和相位裕量 γ ,并判断该系统的稳定性。
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