华南理工大学自动控制原理考试大纲及历年真题

813自动控制原理考试大纲

硕士研究生招生考试

《自动控制原理》考试大纲

考试科目代码： 813

适用招生专业：机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论

特别提示：需带无储存功能的计算器

一、考试内容

1. 自动控制的一般概念

掌握自动控制系统的一般概念, 重点是开环控制和闭环控制的概念, 理解对控制性能的基本要求, 了解各种典型控制系统的工作原理及控制理论的发展过程。

2. 自动控制系统的数学模型

掌握控制系统的数学模型的基本概念, 了解微分方程一般建立方法, 理解传递函数的定义和性质, 掌握动态结构图的建立和化简规则。知识点为: 传递函数的定义和性质, 典型环节的传递函数, 动态结构图的建立, 动态结构图的化简, 自动控制系统的传递函数。

3. 自动控制系统的时域分析方法

了解和掌握经典控制理论最基本的方法之一时域分析法, 能够用该方法分析控制系统的各种控制性能(包括稳定性, 快速性和稳态精度)。知识点为: 典型控制过程及性能指标, 一阶系统分析, 二阶系统分析, 高阶系统的低阶化，稳定性与代数判据, 稳态误差分析。

4. 自动控制系统的频域分析方法

要求掌握各种系统和环节的幅相频率特性和对数频率特性的画法, 并能通过频率特性分析控制系统的控制性能。知识点为: 典型环节的频率特性，系统开环频率特性，乃奎斯特稳定判据及对数稳定判据，稳定裕度及计算，系统闭环频率特性。

5. 自动控制系统的校正装置综合

在对控制系统的控制性能进行分析的基础上, 对控制性能的改进就涉及到系统的校正。要求在建立控制系统校正的一般概念的基础上, 对串联校正, 反馈校正, 前置校正有较为全面的理解。掌握频率法校正的一般方法。知识点为: 控制

系统校正的概念，串联校正、反馈校正和前置校正在校正中的应用。

二、考试题型（分值，按150分计）

1、填空（25 分）

2、简答题（15 分）

3、计算及分析题（80分）

4、综合应

用题（30分）

一、填空题（每空1.5分，共24分）：

1、写出控制系统的三种典型输入信号：、、。

2、线性系统的传递函数取决于系统本身的。

3、最小相位系统的重要特征在于：其相频特性与对数幅频特性之间存在着的关系。

4、比例—积分—微分（PID）控制规律的传递函数为。

5、按输入信号的变化规律不同，控制系统可分为和。

6、控制系统的基本控制方式为和。

7、振荡环节的传递函数为，则其幅频特性为，相频特

性为。

8、系统的加速度误差系数定义为。

9、开环稳定的系统，其闭环稳定;开环不稳定的系统，其闭环稳定。

10、两个二阶系统阶跃响应的超调量相等，则此两个系统具有相同的。

二、简答题：（共16分）

反馈控制系统的主要组成部分有哪些？对于自动控制系统的性能有哪三个方面的基本要求？（6分）

2、PI 及PD各属于什么性质的校正？各具有什么特点？（5分）

3．系统开环对数幅频特性曲线的三个频段一般如何划分？各个频段对于系统的性能有何影响？（5分）

三、（15分）某最小相位系统的开环传递函数极坐标图如图1所示，试判断各系统闭环的稳定性，其中P表示不稳定极点的个数。

四、（15分）试用信号流图方法求如图2所示系统的传递函数。

(1) 画出相应的信号流图；

(2) 求出系统的传递函数。

图2

五、(15分)已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为

试确定系统稳定的条件。

六、（25分）已知某单位反馈系统的开环传递函数为，

求系统的阻尼系数及无阻尼振荡圆频率；

试求出该系统的单位阶跃响应的超调量和调整时间(取5%)；

为了改善系统性能，对该系统实施速度反馈，如图3中虚线部分所示。为使系统的阻尼系数为0.7，速度反馈系数K t为多少？

图3

七、(25分)系统的开环传递函数为

(1) 当K=5时，绘制系统的开环对数幅频渐近特性曲线；

(2) 求开环剪切频率和相角裕度；

(3) 用频率分析法求出系统处于临界稳定状态的K值。

八、（15分）已知最小相位开环系统的渐近对数幅频特性如图4所示，试求系统的开环传递函

数和剪切频率。