02306 自动控制理论(二)

湖北省高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：自动控制理论（二）课程代码：02306

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

自动控制理论（二）是高等教育自学考试“电气工程及其自动化”专业（专升本）的一门专业课程。该课程侧重于从理论的角度，系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍对自动控制系统建模、分析、设计过程中应用的各种原理、思想和方法。

二、课程目标与基本要求

通过本课程的学习，应理解和掌握自动控制系统分析的基本方法、理论及应用。课程内容主要包括以下几个方面：控制系统导论、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法、线性离散系统的分析。

三、与本专业其他课程的关系

在学习本课程之前，考生应具有高等数学、电路、信号与线性系统、电子技术等课程的相关知识和理论基础，本课程与后续课程有一定关联。

第二部分考核内容与考核目标

第一章控制系统导论

一、学习目的与要求

通过学习，掌握自动控制系统的基本概念和分类，理解自动控制系统的基本要求。

二、考核知识点与考核目标

（一）自动控制的基本原理（重点）

1、自动控制技术及其应用（理解），

2、自动控制理论（理解），

3、反馈控制原理（理解），

4、反馈控制系统的基本组成（理解），

5、自动控制的基本控制方式（理解）。

（二）自动控制系统示例（一般）

1、函数记录仪（识记），

2、电阻炉微型计算机温度控制系统（识记），

3、锅炉液位控制系统（识记）。

（三）自动控制系统的分类（次重点）

1、线性连续控制系统（理解），

2、线性定常离散控制系统（理解），

3、非线性控制系统（理解）。

（四）自动控制系统的基本要求（重点）

1、基本要求的提法（理解），

2、典型外作用（理解）。

第2章控制系统的数学模型

一、学习目的与要求

通过学习，熟悉傅里叶变换与拉普拉斯变换以及控制系统的时域、复数域数学模型，掌握控制系统的结构图与信号流图。

二、考核知识点与考核目标

（一）傅里叶变换与拉普拉斯变换（重点）

1、傅里叶级数（识记），

2、傅里叶积分与傅里叶变换（理解），

3、拉普拉斯变换（理解），

4、拉普拉斯变换的积分下限（理解），

5、拉普拉斯变换定理（理解），

6、拉普拉斯变换反变换（理解）。

（二）控制系统的时域数学模型（重点）

1、线性元件的微分方程（理解），

2、控制系统的建立（理解），

3、线性系统的基本特性（理解），

4、线性定常微分方程的求解（理解），

5、非线性微分方程的线性化（识记）

（三）控制系统的复数域数学模型（重点）

1、传递函数的定义和性质（理解），

2、传递函数的零点和极点（理解），

3、传递函数的零点和极点对

输出的影响（理解），4、典型元部件的传递函数（识记）。

（四）控制系统的结构图与信号流图（重点）

1、系统结构图的组成和绘制（理解），

2、结构图的等效变换和简化（理解），

3、信号流图的组成和性质（识记），

4、信号流图的绘制（理解），

5、梅森增益公（理解）式，

6、闭环系统传递函数（理解）。

第3章线性系统的时域分析法

一、学习目的与要求

通过学习，熟悉系统的时域性能指标，掌握一阶系统、二阶系统的时域分析，掌握线性系统的稳定性分析和稳态误差计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）系统的时域性能指标（重点）

1、典型输入信号（识记），

2、动态过程与稳态过程（理解），

3、动态性能与稳态性能。

（二）一阶系统的时域分析 .（重点）

1、一阶系统的数学模型（理解），

2、一阶系统的单位阶跃响应（理解），

3、一阶系统的单位脉冲响应（理解），

4、一阶系统的单位斜坡响应（识记）。

（三）二阶系统的时域分析（重点）

1、二阶系统的属性模型（理解），

2、二阶系统的单位阶跃响应（理解），

3、欠阻尼二阶系统的动态过程分析（理解），

4、过阻尼二阶系统的动态过程分析（理解），

5、二阶系统性能的改善（识记）。

（四）高阶系统的时域分析（次重点）

1、高阶系统的单位阶跃响应（理解），

2、高阶系统闭环主导极点及其动态性能分析（识记）。

（五）线性系统的稳定性分析（重点）

1、稳定性的基本概念（理解），

2、线性系统稳定的充分必要条件（理解），

3、劳斯稳定判据（理解），

4、劳斯稳定判据的特殊情况（识记），

5、劳斯稳定判据的应用（应用）。

（六）线性系统的稳态误差计算（一般）

1、误差与稳态误差（理解），

2、系统类型（理解），

3、阶跃输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数（理解），

4、斜坡输入作用下的稳态误差与静态速度误差系数（识记），

5、加速度输入作用下的稳态误差与静态加速度误差系数（识记），

6、扰动作用下的稳态误差（识记），

7、减少或消除稳态误差的措施（识记）。

第4章线性系统的根轨迹法

一、学习目的与要求

通过学习，建立根轨迹法的基本概念，掌握常规根轨迹的绘制法则，能够对系统性能进行分析。

二、考核知识点与考核目标

（一）根轨迹法的基本概念（重点）

1、根轨迹概念（理解），

2、根轨迹与系统性能（理解），

3、闭环零、极点与开环零、极点之间的关系（理解），

4、根轨迹（理解）。

（二）常规根轨迹的绘制法则（重点）

1、常规根轨迹的绘制法则（理解），

2、闭环极点的确定（应用）。

（三）广义根轨迹（次重点）

1、参数根轨迹（识记），

2、附加开环零点的作用（识记）。

（四）系统性能的分析（重点）

1、主导性能与偶极子（理解），

2、系统性能的定性分析（应用）。

第5章线性系统的频域分析法

一、学习目的与要求

通过学习，掌握频率特性、典型环节与开环系统频率特性，熟悉频域稳定判据、频域稳定裕度、闭环系统的频域性能指标。