控制工程基础课程考核知识点.

《控制工程基础》课程考核知识点：
第1章绪论
考核知识点：
（一）机械工程控制的基本含义
1.控制论与机械工程控制的关系；
2.机械工程控制的研究对象。

（二）系统中信息、信息传递、反馈及反馈控制的概念
1.系统信息的传递、反馈及反馈控制的概念；
2.系统的含义及控制系统的分类。

第2章控制系统的数学模型
考核点：
（一）数学模型的概念
1.数学模型的含义；
2.线性系统含义及其最重要的特征——可以运用叠加原理；
3.线性定常系统和线性时变系统的定义；
4.非线性系统的定义及其线性化方法。

（二）系统微分方程的建立
1.对于机械系统，运用达朗贝尔原理建立运动微分方程式；
2对于电气系统运用克希霍夫电流定律和克希霍夫电压定律，建立微分方程式；
3.简单液压系统微分方程式的建立。

（三）传递函数
1.传递函数的定义；
2.传递函数的主要特点：
（1）传递函数反映系统本身的动态特性，只与本身参数和结构有关，与输入无关；
（2）对于物理可实现系统，传递函数分母中S的阶数必不少于分子中S的阶次；
（3）传递函数不说明系统的物理结构，不同的物理系统只要它们的动态特性相同，其传递函数相同；
3.传递函数零点和极点的概念。

（四）方块图及系统的构成
1.方块图的表示方法及其构成；
2.系统的构成
（1）串联环节的构成及计算；
（2）并联环节的构成及计算；
（3）反馈环节的构成及计算；
3.方块图的简化法则
（1）前向通道的传递函数保持不变；
（2）各反馈回路的传递函数保持不变；
4.画系统方块图及求传递函数步骤。

（五）机、电系统的传递函数
1.各种典型机械网络传递函数的计算及表示方法；
2.各种典型电网络及电气系统传递函数的计算及表示方法；
3.加速度计传递函数计算；
4.直流伺服电机驱动进给系统传递函数计算。

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第3章控制系统的时域分析
考核知识点：
（一）时间响应
1.时间响应的概念；
2.瞬态响应和稳态响应的定义。

（二）脉冲响应函数
1.脉冲响应函数的定义；
2.脉冲响应函数与传递函数的关系；
3.如何利用脉冲响应函数求系统在任意输入下的响应。

（三）一阶系统的时间响应
1.一阶系统的传递函数及其增益和时间常数的计算；
2.一阶系统的单位脉冲响应函数计算；
3.一阶系统的单位阶跃响应函数计算；
4.一阶系统的单位斜坡响应函数计算。

（四）二阶系统的时间响应
1.二阶系统的传递函数及其无阻尼自然频率、阻尼自然频率和阻尼比的计算；
2.二阶系统特征方程及临界阻尼系数的含义；
3.二阶系统特征方程根的分布；
4.欠阻尼下的单位阶跃响应；
5.临界阻尼下的单位阶跃响应；
6.过阻尼下的单位阶跃响应；
7.阻尼比、无阻尼自然频率与响应位曲线的关系；
8.不同阻尼比下的单位脉冲响应。

（五）三阶和高阶系统的时间响应
主导极点的概念及其对响应的关系。

（六）瞬态响应的性能指标
1.瞬态响应的性能指标定义；
2.二阶系统的瞬态响应指标的计算；
3.二阶系统的阻尼比、无阻尼自然频率与各性能指标间的关系。

稳定性：
（七）控制系统的稳定性
1.稳定性的概念；
2.判别系统稳定性的基本准则，即系统稳定性的必要和充分条件；
3.判别稳定的方法，直接计算特征根和判别特征根在S平面上的位置。

4.劳斯—胡尔维茨稳定性判据：
1）劳斯—胡尔维茨稳定性判据的原理及系统稳定必要条件；
2）劳斯稳定性判别充分条件以及判别方法和步骤；
3）劳斯数列中几种特殊情况的处理方法；
4）胡尔维茨稳定性判别充分条件以及方法和步骤。

第4章控制系统的频域分析
考核知识点：
（一）频率特性
1.频率响应定义；
2.频率特性与传递函数的关系；
3.系统动刚度与动柔度概念；
4.传递函数、频率特性和时间响应的关系；
5.频率特性的对数坐标图和极坐标图的表示方法。

（二）频率特性的对数坐标图：
1.对数坐标图的组成及特点；
2.各种典型环节的伯德图的近似画法及相应的误差计算；
3.画系统的伯德图的一般步骤和方法。

（三）频率特性的极坐标图：
1.极坐标图的表示方法及特点；
2.各种典型环节的极坐标图的画法及特点；
3.系统极坐标图的一般画法及特殊点计算方法；
4.系统的型次、阶次及零、极点位置对极坐标图的影响。

（四）闭环频率特性与频域性能的指标：
1.系统闭环频率特性概念及其计算方法；
2.频域性能指标及计算方法。

（五）最小相位系统的概念：
1.最小相位系统的定义；
2.非最小相位系统中，当零、极点分布在S的右边半平面时，与系统的频率特性的关系。

（六）控制系统稳定性的频域判据
1.基本原理：
通过系统开环乃奎斯特图以及开环极点的位置来判别闭环特征方程的根在S平面上的位置，从而判别系统的稳定性。

（1）闭环特征方程；
（2）幅角原理；
（3）乃奎斯特判据；
（4）用乃奎斯特法判别系统的稳定性；
（5）对O型系统判稳方法及特殊点计算方法；
（6）对Ⅰ型系统判稳方法及特殊点的计算方法；
（7）对Ⅱ型系统判稳方法及特殊点的计算方法；
（8）对具有延时环节系统判稳方法及计算。

2.应用实例：
明确系统参数对系统稳定性的影响。

（七）控制系统的相对稳定性：
1. 相位裕量和幅值裕量的基本概念：
2.相位裕量和幅值裕量在极坐标图和伯德图上的表示方法；
3.用相位裕量和幅值裕量来衡量系统稳定性时应注意的几个问题。

第5章控制系统的误差分析
1.误差与稳态误差的概念
（1）误差和稳态误差的概念；
（2）误差和稳态误差的计算；
2.系统的类型
（1）系统类型的定义；
（2）系统稳态误差与系统类型、开环增益及输入信号之间的关系；
3.静态误差系数与稳态误差：
（1）静态位置误差系数、位置误差定义以及与系统类型的关系；
（2）静态速度误差系数和速度误差的定义以及与系统类型的关系；
（3）静态加速度误差系数和加速度误差的定义以及与系统类型的关系。

（4）误差传递函数、向前传递函数、闭环传递函数、反馈传递函数和开环传递函数的定义及计算；
第6章控制系统的综合与校正
考核知识点：
（一）控制系统性能指标及校正方式：
1.系统性能指标的分类；
2.系统瞬态性能指标的含义及通常采用的指标；
3.稳态性能指标的含义及通常采用的指标；
4.频域性能指标的含义及通常采用的指标；
5.二阶系统中频域性能指标与时域性能指标间的关系；
6.频率特性曲线中，不同频率段的特性对系统性能的关系；
7.校正的目的及方式；
8.串联校正的特点及分类；
9.并联校正的特点及分类；
10.PID器校正的特点及分类。

（二）控制系统的串联校正：
1.增益校正的特点及实现方法；
2.相位超前校正的特点及实现方法；
3.相位滞后校正的特点及实现方法；
4.相位滞后—超前校正的特点及实现方法。

（三）反馈和顺馈校正：
1.反馈校正的特点及实现方法：
（1）降低系统型次，提高系统稳定性；
（2）减少时间常数，提高系统响应；
（3）增强系统阻尼比，可以在不改变系统快速情况下，又具有较好的平稳性。

2.顺馈校正的特点及实现方法：
（1）按输入校正及实现全补偿；
（2）按扰动校正并实现消除扰动的影响；
（3）仿行刀架系统采用顺馈校正提高加工精度的方法。

（四）PID校正器的设计：
1.主导极点位置与系统瞬态性能的关系；
2.微分控制与系统零点的关系以及对系统瞬态性能的影响；
3.积分控制与系统零点和极点的关系并对系统瞬态性能的影响；
4.比例、积分、微分对系统零点和极点的关系及系统瞬态性能的影响。