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科目代码：815 科目名称：机械控制工程
1、考试要求
本课程主要考察经典控制理论的基本概念、基本原理、基本分析方法、工程
设计方法及控制理论在机械工程中的应用。
2、考试内容
（1）绪论。自动控制系统的基本构成，反馈控制原理及控制系统基本要求；
控制系统基本概念，控制系统结构与分类，反馈控制系统的构成；绘制控制系统
框图。
（2）控制系统数学模型。熟悉机电系统微分方程的建立，掌握控制系统数
学模型的概念、建模方法，学会方框图表示法及其等效变换；列写运动方程，拉
氏变换及反变换，传递函数，结构图表示及等效变换、化简。简单电气系统、较
复杂机械系统建模。
（3）控制系统时域分析。了解时间响应的组成、运用系统特征根分析系统
稳定性。了解一阶系统对典型输入信号的响应特点。掌握典型二阶系统的特点，
单位脉冲响应、单位阶跃响应曲线及意义。能够求解二阶系统性能指标。掌握系
统稳态误差的概念及求解方法。能够分析系统的输入、系统的结构及干扰对系统
误差的影响。
（4）控制系统频域分析。掌握系统频域特性基本概念，熟练绘制系统的极
坐标图和 Bode 图，掌握频域分析方法，根据开环性能分析系统特性。频率特性
函数，频率特性函数的图象，基本单元的频率特性图，复杂频率特性 Bode 的绘
制，闭环频率与开环频率特性函数的关系。了解最小相位系统与非最小相位系统
的概念特点。
（5）系统稳定性。掌握稳定性概念、系统稳定的条件。掌握劳斯判据、Nyquist
判据、Bode 判据、相位裕度及幅值裕度的概念。运用劳斯判据、Nyquist 判据判
断系统稳定性及极点的分布情况。运用 Bode 判据判断系统的稳定性，求取系统
的相位裕度和幅值裕度。
（6）控制系统校正。掌握系统校正设计的概念及根据期望特性进行系统校
正的设计方法。期望频率特性的分析和设计，串联校正函数及设计，PID 控制算
法原理，并联局部反馈校正原理，前馈和反馈的复合控制。
3、题型
试卷满分为 150 分，其中：填空题 10 分，简答题 20 分，解答题 80 分，综
合题 40 分。
4、参考教材
《控制理论基础(第二版)》，王显正编．科学出版社，2008
《机械工程控制基础》．杨叔子编．华中科技大学出版社，2007
《机械工程控制基础》．王仲民编．国防工业出版社，2010
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