燕山大學在職研究生自動控制原理專業(yè)復習大綱指導，燕山大學整體位于河北省秦皇島市.燕山大學在職研究生專業(yè)有17個工程碩士專業(yè)學位授權領域和MPA,MBA專業(yè)學位授予權.燕山大學在職研究生教育以工為主,文,理,經(jīng),管,法,教等多學科共同發(fā)展的學科格局�？荚噧�(nèi)容包括古典控制理論(不包含采樣控制系統(tǒng)和非線性部分)與現(xiàn)代控制理論(只包含三章的內(nèi)容)兩部分，古典控制理論內(nèi)容占70%，現(xiàn)代控制理論內(nèi)容占30%。

　　古典控制理論部分

　　第一章 緒論

　　1. 掌握自動控制系統(tǒng)的工作原理、自動控制系統(tǒng)的組成與幾種不同分類。

　　2. 重點掌握反饋的概念、基本控制方式、對控制系統(tǒng)的基本要求。

　　第二章 線性系統(tǒng)的數(shù)學模型

　　控制理論的兩大任務是系統(tǒng)分析與系統(tǒng)設計，系統(tǒng)分析和設計中首先要建立被研究系統(tǒng)的數(shù)學模型。本章主要給出古典控制理論使用的系統(tǒng)數(shù)學模型——傳遞函數(shù)的建立。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：傳遞函數(shù);極點、零點;開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、誤差傳遞函數(shù);典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。

　　2.掌握建立電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)模型的方法。

　　3.重點掌握方框圖化簡或信號流圖梅森增益公式獲得系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模方法。

　　第三章 控制系統(tǒng)時域分析

　　根據(jù)研究系統(tǒng)采用的不同數(shù)學模型，分析方法是不同的，本章給出利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)數(shù)學模型求取時間響應的系統(tǒng)時域分析法。主要是分析系統(tǒng)的三大基本性能，即系統(tǒng)的穩(wěn)(穩(wěn)定性)、準(準確性)、快(快速性)。穩(wěn)定性是系統(tǒng)工作的必要條件;快速性和相對穩(wěn)定程度(振蕩幅度)是評價系統(tǒng)動態(tài)響應的性能指標;準確性是指系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應的穩(wěn)態(tài)精度，用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量，需注意：討論的穩(wěn)態(tài)誤差是指由輸入信號和系統(tǒng)結構引起的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時的誤差。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：穩(wěn)定性;動態(tài)(或暫態(tài))性能指標(最大超調(diào)量、上升時間、峰值時間、調(diào)整時間);穩(wěn)態(tài)(靜態(tài))性能指標(穩(wěn)態(tài)誤差);一階、二階系統(tǒng)的主要特征參量;欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼系統(tǒng)特點;主導極點。

　　2.重點掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性判別(Routh判據(jù));穩(wěn)態(tài)誤差終值計算(包括三個穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)的計算);二階系統(tǒng)動態(tài)性能指標計算。

　　3.掌握利用主導極點對高階系統(tǒng)模型的簡化與性能分析。

　　第四章 根軌跡法

　　閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根(系統(tǒng)閉環(huán)極點)在S平面的分布完全決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、主要決定了系統(tǒng)的動態(tài)性能，因此利用根軌跡(閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的根隨系統(tǒng)參數(shù)變化在S平面所形成的軌跡)可對系統(tǒng)性能進行分析。根軌跡法是古典控制理論系統(tǒng)分析與設計的兩大主要方法之一，是利用開環(huán)傳遞函數(shù)分析閉環(huán)系統(tǒng)性能。根軌跡繪制依據(jù)根軌跡方程(由根軌跡方程演變?yōu)槔L制根軌跡的基本條件、基本規(guī)則)。根軌跡方程的不同導致了180度(負反饋)根軌跡和零度(正反饋)根軌跡的分類，系統(tǒng)變化參數(shù)的不同導致了常規(guī)根軌跡和參數(shù)根軌跡的分類。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：根軌跡;常規(guī)根軌跡;相角條件、幅值條件;根軌跡增益。

　　2.重點掌握常規(guī)根軌跡的繪制(參量根軌跡和零度根軌跡不作要求)。

　　3.掌握增加開環(huán)零、極點對根軌跡的影響;利用根軌跡分析系統(tǒng)穩(wěn)定性與具有一定的動態(tài)響應特性(如衰減振蕩、無超調(diào)等特性)的方法。

　　第五章 控制系統(tǒng)頻域分析

　　頻域分析是古典控制理論系統(tǒng)分析與設計的另一主要方法，使用的系統(tǒng)數(shù)學模型是頻率特性。頻率特性描述了正弦輸入作用下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應的幅值和相位與輸入信號幅值和相位之間的關系，其表現(xiàn)形式是以jω代替?zhèn)鬟f函數(shù)G(s)中的s而得到的G(jω)。頻域分析方法包括采用開環(huán)頻率特性分析閉環(huán)系統(tǒng)性能和直接采用閉環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)性能，但主要是指利用開環(huán)頻率特性的分析方法。頻域分析是一種圖解分析方法，利用開環(huán)頻率特性的幅相頻率特性圖(Nyquist圖)和對數(shù)頻率特性圖(Bode圖)分析系統(tǒng)性能(穩(wěn)定性、動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能);系統(tǒng)的動態(tài)性能指標是頻域指標(幅值穿越頻率、相角穿越頻率和相角裕度、幅值裕度等)，與時域指標(超調(diào)量、調(diào)整時間)有著密切關系。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：頻率特性;開環(huán)頻率特性、閉環(huán)頻率特性;最小相位系統(tǒng);幅值穿越頻率(剪切頻率)、相角穿越頻率、相角裕度、幅值裕度;諧振頻率、諧振峰值;截止頻率、頻帶寬度;三頻段。

　　2.重點掌握開環(huán)頻率特性Nyquist圖、Bode圖的繪制;由Bode圖確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)。

　　3.重點掌握Nyquist穩(wěn)定判據(jù);借助Bode圖對幅值、相角穿越頻率和幅值、相角裕度的計算。

　　第六章 控制系統(tǒng)的校正

　　當系統(tǒng)的性能指標達不到要求時，就要給系統(tǒng)加入一些附加裝置，使系統(tǒng)的性能達到規(guī)定指標的要求，所引入的裝置稱為校正裝置，相應的設計校正裝置的過程稱為校正。根據(jù)校正裝置的作用分為相位滯后校正、相位超前校正和相位滯后—超前校正裝置;按校正裝置在系統(tǒng)中所處的位置校正方式分為串聯(lián)校正、并聯(lián)校正和反饋校正。校正設計采用的方法有頻率法校正和根軌跡法校正，本章只要求頻率法校正。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：校正實質(zhì);校正方式;校正裝置類型、特性與作用。

　　2.掌握頻率特性法確定串聯(lián)校正裝置的方法，注意與第五章中利用Bode圖分析系統(tǒng)方法的綜合運用。

　　現(xiàn)代控制理論部分

　　(對離散系統(tǒng)建模與分析不作要求，對多變量系統(tǒng)不作要求，即以線性定常連續(xù)單變量系統(tǒng)為主)

　　第一章 控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式

　　現(xiàn)代控制理論使用的系統(tǒng)數(shù)學模型是狀態(tài)空間表達式，本章是線性定常系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：狀態(tài)變量、狀態(tài)方程、輸出方程;狀態(tài)變量、狀態(tài)模型的不唯一性;非奇異線性坐標變換對系統(tǒng)基本性能(特征值、傳遞函數(shù))的影響。

　　2.掌握建立電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式的方法。

　　3.重點掌握由系統(tǒng)方框圖和傳遞函數(shù)建立狀態(tài)空間表達式的方法;由狀態(tài)空間表達式求傳遞函數(shù)。

　　第三章 線性控制系統(tǒng)的能控性和能觀性

　　本章屬于系統(tǒng)的性能分析，能控性和能觀性是因使用反映系統(tǒng)內(nèi)部結構特征的狀態(tài)變量來描述系統(tǒng)而產(chǎn)生的概念，系統(tǒng)能控性反映了控制輸入對所有狀態(tài)的控制能力;系統(tǒng)能觀性是指系統(tǒng)輸出對所有狀態(tài)的反映能力。系統(tǒng)能控是系統(tǒng)所有狀態(tài)能控，系統(tǒng)能觀是所有狀態(tài)能觀;一個狀態(tài)能控是指這個狀態(tài)受控制輸入支配，一個狀態(tài)能觀是指系統(tǒng)輸出包含這個狀態(tài)的信息。系統(tǒng)能控是進行最優(yōu)控制的前提，系統(tǒng)能觀是很好地實現(xiàn)狀態(tài)反饋控制的前提。因此，為了能對實際系統(tǒng)進行很好的控制，使其達到滿意的控制性能，需要研究系統(tǒng)的能控性和能觀性，本章的中心是系統(tǒng)能控性和能觀性的判別。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：系統(tǒng)能控性、能觀性;狀態(tài)能控性、能觀性;非奇異坐標變換對系統(tǒng)能控性和能觀性的影響;傳遞函數(shù)零、極點相消與系統(tǒng)能控、能觀性的關系;單變量系統(tǒng)的最小實現(xiàn)。

　　2.重點掌握能控性和能觀性判別準則。

　　3.掌握由傳遞函數(shù)建立能控標準型I型、能觀標準型II型、Jordan標準型的方法。

　　第五章 線性定常系統(tǒng)的綜合

　　本章屬于現(xiàn)代控制理論系統(tǒng)設計部分，前面所講的建模與系統(tǒng)分析理論在這里得到了綜合運用，因此本章是現(xiàn)代控制理論的中心內(nèi)容�，F(xiàn)代控制理論中對系統(tǒng)的控制方式包括狀態(tài)反饋控制和輸出反饋控制;狀態(tài)反饋對能控的系統(tǒng)能實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)任意極點配置，而輸出反饋不能實現(xiàn)系統(tǒng)任意極點配置。當系統(tǒng)狀態(tài)變量不是全部可測量時，狀態(tài)反饋控制實現(xiàn)受到限制，此時解決的方法之一就是構造狀態(tài)觀測器，然而不是所有的系統(tǒng)都能建立觀測器的，觀測器的建立有一定的準則，系統(tǒng)需要滿足一定的條件才存在觀測器。狀態(tài)反饋控制律和觀測器的設計常采用的方法都是極點配置方法。線性系統(tǒng)中利用狀態(tài)觀測器實現(xiàn)狀態(tài)反饋的控制系統(tǒng)設計滿足分離原理。

　　本章要求：

　　1.掌握的概念：狀態(tài)反饋、輸出反饋，兩者對系統(tǒng)能控性、能觀性的影響，兩者與系統(tǒng)閉環(huán)極點任意配置的關系，兩者與系統(tǒng)可鎮(zhèn)定的關系;觀測器及其存在條件;觀測器極點任意配置的條件。

　　2.重點掌握狀態(tài)反饋極點配置設計方法。

　　3.掌握全維觀測器設計方法;降維觀測器不作要求。

　　4.掌握狀態(tài)空間表達式描述的系統(tǒng)的模擬結構圖繪制。

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