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                        2020年西安理工大学研究生招生入学考试《822控制理论》考试大纲

科目代码：822

科目名称：控制理论（经典控制理论70%；现代控制理论30%）

第一部分    课程目标与基本要求 

一、课程目标

“控制理论”课程是自动化、电子信息工程、物联网工程、电气工程及其自动化等专业的专业基础课。本课程主要考查学生对控制系统组成与控制方式的基本概念的理解，对系统建模方法和特性分析的掌握，并考查学生运用基本知识进行系统综合设计的能力。

二、基本要求

“控制理论”课程主要包括线性连续系统的建模、时域分析、频域分析、系统综合、线性离散系统分析和非线性系统分析。要求考生对基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握线性连续系统的分析和综合、掌握线性离散系统和非线性系统的基本分析方法，掌握稳定性分析的基本定理和应用，并具有综合运用所学知识进行控制系统的设计和校正的能力。

第二部分    课程内容与考核目标 

一、经典控制理论

第一章：自动控制的一般概念

1.理解自动控制的主要术语。

2.掌握控制系统原理图的绘制方法。

3.理解控制系统的基本要求。

第二章：控制系统的数学模型

1.掌握建立系统微分方程模型的方法。

2.熟悉典型信号的拉氏变换，以及利用拉氏变换求解微分方程的方法。

3.理解传递函数的概念和性质。

4.掌握利用结构图化简或者信流图化简的方法求取控制系统的传递函数。

第三章：控制系统的时域分析法

1.理解系统时域响应的性能指标。

2.掌握一阶和二阶系统的数学模型和时域响应指标计算。

3.掌握高阶系统的极点分布对系统性能的影响、主导极点的概念和相应的分析方法；

4.理解稳定性的定义，掌握劳斯判据判断系统稳定性的方法。

5.掌握稳态误差的定义、规律和计算方法。

第四章：根轨迹法

1.理解根轨迹定义与根轨迹方程。

2.掌握根轨迹绘制的基本原则。

3.掌握正反馈、零度和参数根轨迹的绘制方法。

4.掌握利用根轨迹分析系统性能的方法。

第五章：频率法

1.理解频率特性的定义和物理意义。

2.掌握典型环节和系统的频率特性特点和绘制方法。

3.掌握根据频率特性求最小相位系统的传递函数的方法。

4.利用奈奎斯特判据判断系统稳定性。

5.掌握系统稳态裕量的计算方法。

6.理解开环频率特性与系统闭环性能的关系。

第六章：控制系统的校正

1.理解不同校正方式的特点。

2.掌握串联超前、滞后、滞后-超前校正的方法的设计以及对于系统性能的影响。

3.理解希望特性法系统校正的思路。

第七章：非线性系统的分析

1.理解常见的非线性环节特性。

2.掌握描述函数的定义和计算方法、应用条件。

3.掌握利用描述函数法对非线性系统进行稳定性分析和自振分析。

4.理解相平面法的基本概念和特点；

5.掌握利用相平面法分析线性和非线性系统。

第八章：采样控制系统的分析与设计

1.理解采样过程和采样定理。

2.掌握采样系统脉冲传递函数的定义、性质和计算方法。

3.掌握采样系统的稳定性分析和稳态误差计算。

4.掌握最小拍控制系统的设计方法。

二、现代控制理论

第一章：控制系统的数学模型

1.理解控制系统的状态、状态变量、状态空间表达式的基本概念；
    2.掌握控制系统的状态图和状态空间表达式的建立。

3.掌握微分方程、传递函数和状态空间表达式的互换。

4.掌握状态空间表达式的线性变换。

第二章：控制系统的运动分析

1.掌握线性定常系统状态方程的解的求法。

2.掌握矩阵指数函数和状态转移矩阵的概念及其计算方法。
第三章：控制系统的能控性和能观性

1.理解线性连续定常系统能控性和能观测性定义。
    2.掌握系统能控性和能观测性的判据和对偶关系以及能控标准形、能控标准形。
    3.掌握线性系统的传递函数与状态能控性和能观测性的关系。

第四章：控制系统的稳定性

1.理解李亚普若夫意义下稳定性定义。

2.掌握李雅亚普诺夫方法分析系统的稳定性的方法。

第五章：线性定常系统的综合

1.理解线性系统反馈设计的思想。
    2.掌握状态反馈的基本概念和反馈系统的方框图绘制。
    3.掌握状态反馈系统的极点配置与状态观测器设计方法。

第三部分    有关说明与实施要求 

    1、考试目标的能力层次的表述

    本课程对各考核点的能力要求一般分为两个层次用相关词语描述：

    一般要求——理解；较高要求——掌握。

    一般来说，对概念、原理、理论知识等，可用“理解”表述；对计算方法、应用方面，可用“掌握”。

    2、命题考试的若干规定

    (1)本课程的命题考试是根据本大纲规定的考试内容来确定的，根据本大纲规定的各种比例(每种比例规定可有3分以内的浮动幅度，来组配试卷，适当掌握试题的内容、覆盖面、能力层次和难易度)。

(2)各章考题所占分数大致如下：

经典控制理论 110分

第一章   3％ 第二章   13％第三章   14％第四章   15%  

    第五章  19％ 第六章   11％第七章   12％第八章   13％

现代控制理论 40分

    第一章  25％ 第二章   25％第三章   12％第四章   13％第五章   25％

    (3)其难易度分为易、较难、难三级，每份试卷中三种难易度，试题分数比例一般为3：4：3。

    (4)试卷中对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“理解”占40%，“掌握”占60%。

    (5)试题主要题型为简单叙述题和解答题。

    (6)考试方式为闭卷笔试。考试时间为180分钟，试题主要测验考生对本学科的基础理论、基本知识和基本技能掌握的程度，以及运用所学理论分析、解决问题的能力。试题要有一定的区分度，难易程度要适当。一般应使本学科、专业本科毕业的优秀考生能取得及格以上成绩。

    (7)题型举例

●简要叙述题10%

1. 频率特性           2. 主导极点        3.描述函数

●解答题：90％（九~十道大题）

题例（经典控制理论）：

     已知负反馈系统的，，

 1．绘制K从时系统的根轨迹；

 2．确定系统闭环稳定的K值范围；

 3．简要分析在系统稳定的前提下闭环根的分布情况与系统阶跃响应性能的关系；

 4．已知系统闭环极点，试确定系统的闭环传递函数。

题例（现代控制理论）：

设系统的状态空间描述为： ， 

1. 求系统的传递函数；

2. 求系统的状态转移矩阵；

3. 画出系统状态图。

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