?2022年自考27481控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

自考復(fù)習(xí)需要重視考試大綱，考試命題是圍繞大綱來的，所以復(fù)習(xí)一定要緊扣考試大綱，再結(jié)合考試大綱來弄懂重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)。因?yàn)榭荚嚧缶V一般都是含有命題來指導(dǎo)思想工作、考試范圍、命題要求等重要信息。為了輔助各位考生學(xué)習(xí)，希賽網(wǎng)自考頻道為各位考生整理了2022年自考27481控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料，希望能對大家有所幫助。

2022年自考27481控制工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料

一、課程性質(zhì)及其設(shè)置目的與要求

（一）課程性質(zhì)和特點(diǎn)

控制工程基礎(chǔ)課程是江蘇省高等教育自學(xué)考試電子工程專業(yè)本科段的必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程是電子工程專業(yè)課程體系中的骨干課程之一。

控制工程基礎(chǔ)知識在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，如航空航天系統(tǒng)、現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)、管理決策系統(tǒng)、生產(chǎn)控制系統(tǒng)、機(jī)械控制系統(tǒng)、國防武器系統(tǒng)等等，是人們開發(fā)、利用信息傳遞以支持組織自動化生產(chǎn)，開發(fā)自動控制設(shè)備，是一門能極大地促進(jìn)了現(xiàn)代社會組織的變革、推進(jìn)了社會現(xiàn)代化進(jìn)程、提高了組織自身素質(zhì)與競爭能力的科學(xué)。

隨著自動控制技術(shù)不斷發(fā)展，自動控制技術(shù)這支利劍必須切實(shí)瞄準(zhǔn)各行各業(yè)的業(yè)務(wù)需求這個(gè)目標(biāo)，做到有的放矢，才能真正發(fā)揮作用。控制工程基礎(chǔ)這門課程的任務(wù)就是利用自動控制的理論及思想，結(jié)合具體實(shí)際情況，幫助學(xué)生掌握分析控制系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)控制器的基本方法，從而提高學(xué)生理論水平，鍛煉他們進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的能力，為將來從事實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

控制工程基礎(chǔ)是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的應(yīng)用型課程，是以講解控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)及提高系統(tǒng)性能為主要內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生利用應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、電子工程學(xué)等知識，不斷深入理解控制工程相關(guān)知識、靈活運(yùn)用知識的一門科學(xué)。課程具有較強(qiáng)的理論性，學(xué)生通過具體的機(jī)械及電子控制系統(tǒng)的專門學(xué)習(xí)，在樹立清晰的系統(tǒng)意識的基礎(chǔ)上，掌握控制系統(tǒng)性能分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各種方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以增強(qiáng)自學(xué)能力和獨(dú)立研究能力，而且提高自身的開發(fā)能力，成為具備較強(qiáng)的研究能力、創(chuàng)新能力和駕馭現(xiàn)代化控制技術(shù)能力的復(fù)合型人才。

（二）本課程的基本要求

通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到如下要求：

1．以機(jī)械運(yùn)動作為主要控制對象，重點(diǎn)掌握數(shù)學(xué)模型及分析的基本思想和方法。熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)）的時(shí)域和頻域特性；

2．重點(diǎn)掌握線性系統(tǒng)的性能指標(biāo)的定義及意義，以及相應(yīng)的求取思想和基本方法；

3．重點(diǎn)掌握自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的概念和常用的判定方法，能熟練應(yīng)用基本的判定方法判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

4．熟練掌握在典型輸入信號作用下，系統(tǒng)的響應(yīng)；

4．熟練掌握控制系統(tǒng)建模的基本方法及模型簡化的基本手段；

5．掌握控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的概念，深刻理解傳遞函數(shù)性質(zhì)及物理意義；

6．掌握控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和基本的方法；

7．對基本的校正裝置的作用有所了解。

（三）本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

本課程的前修課程是高等數(shù)學(xué)、力學(xué)、電工、電子線路等，須具備有一定的電子工程基礎(chǔ)知識，以便能順利掌握機(jī)械系統(tǒng)、電子工程中的數(shù)學(xué)模型的建立以及所需的運(yùn)算工具。

二、課程內(nèi)容與考核目標(biāo)

第一章 概論

一、課程內(nèi)容

本章主要介紹了控制理論發(fā)展過程及在工程上的應(yīng)用；自動控制系統(tǒng)的基本概念；控制理論在機(jī)械制造工業(yè)中的應(yīng)用；課程的整體安排。

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生走進(jìn)控制工程領(lǐng)域，了解控制理論在工程中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，了解自動控制理論在機(jī)械制造工業(yè)中的一些具體應(yīng)用，了解本課程學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)和安排，掌握控制系統(tǒng)的基本概念。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）領(lǐng)會控制理論的發(fā)展過程，及在發(fā)展各階段的主要特點(diǎn)。

（二）熟練掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念：

1．自動控制系統(tǒng)的工作原理；2.開環(huán)控制；3.閉環(huán)控制；4.反饋控制系統(tǒng)基本組成及組成的元件；5.自動控制系統(tǒng)的基本類型；6.對控制系統(tǒng)的基本要求。

（三）領(lǐng)會控制理論在機(jī)械制造工業(yè)中的應(yīng)用：

1.離心調(diào)速器；2.機(jī)器人關(guān)節(jié)司服系統(tǒng)；3.三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床；4.六自由度工業(yè)機(jī)器人；5.感應(yīng)導(dǎo)線式自動導(dǎo)引車；6.柔性制造系統(tǒng)。

（四）掌握本課程的基本要求。

第二章 控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型

一、課程內(nèi)容

本章主要介紹：

（一）基本環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型

1．質(zhì)量——彈簧——阻尼系統(tǒng)

應(yīng)用牛頓第二定律建立質(zhì)量——彈簧——阻尼系統(tǒng)的運(yùn)動微分方程。

2．電路網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用基爾霍夫定律和區(qū)姆定律建立電路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的微分方程。

3．電動機(jī)

應(yīng)用力學(xué)、電學(xué)方面定律建立電樞控制式直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。

（二）數(shù)學(xué)模型的線性化

1．各類非線性現(xiàn)象。

2．系統(tǒng)線性化處理的方法。

（三）拉氏變換及反變換

1．拉氏變換定義

2．簡單函數(shù)的拉氏變換

（1）單位階躍函數(shù)；

（2）指數(shù)函數(shù)；

（3）正弦函數(shù)和余弦函數(shù)。

（4）冪函數(shù)。

3．拉氏變換的性質(zhì)

（1）疊加原理；

（2）微分定理；

（3）積分定理；

（4）衰減定理；

（5）延時(shí)定理；

（6）初值定理；

（7）終值定理；

（8）時(shí)間比例尺改變的象函數(shù)；

（9）tx(t)的象函數(shù)；

（10）x(t)/t的拉氏變換；

(11)周期函數(shù)的象函數(shù)；

(12)卷積分的象函數(shù)。

4．拉氏反變換

（1）只含不同單極點(diǎn)的情況；

（2）含共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)的情況；

（3）含多重極點(diǎn)的情況。

5．用拉氏變換解常系數(shù)線性微分方程

（四） 傳遞函數(shù)以及典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

1．比例環(huán)節(jié)

2．一階慣性環(huán)節(jié)

3．微分環(huán)節(jié)

（1）理想微分環(huán)節(jié)；

（2）近似微分環(huán)節(jié)。

4．積分環(huán)節(jié)

5．二階振蕩環(huán)節(jié)

（五）系統(tǒng)函數(shù)方塊圖及其簡化

1．方塊圖單元；

2．比較點(diǎn)；

3．引出點(diǎn)；

4．串聯(lián)；

5．并聯(lián)；

6．反饋；

7．方塊圖變換法則；

8．方塊圖簡化。

（六）系統(tǒng)信號流圖及梅遜公式

1．信號流圖的表示方法。

2．梅遜公式。

（七）受控機(jī)械對象數(shù)學(xué)模型

1．高諧振頻率；

2．高剛度；

3．適當(dāng)阻尼；

4．低轉(zhuǎn)動慣量。

（八）繪制實(shí)際物理系統(tǒng)的函數(shù)方塊圖

1．各種典型機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

2．各種電網(wǎng)絡(luò)及電氣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

*（九）控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的MATLAB實(shí)現(xiàn)

*（十）狀態(tài)空間方程基本概念

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)明確為了分析、研究機(jī)械電子工程系統(tǒng)的動態(tài)特性，或?qū)λ鼈冞M(jìn)行控制，最重要的一步首先是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，明確數(shù)學(xué)模型的含義，掌握采用解析方法建立一些簡單機(jī)、電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

明確拉普拉斯（簡稱拉氏）變換是分析研究線性動態(tài)系統(tǒng)的有力工具，通過拉氏變換將時(shí)域的微分方程變換為復(fù)數(shù)域的代數(shù)方程，掌握拉氏變換的定義，用定義求常用函數(shù)的拉氏變換，會查拉氏變換表，掌握拉氏變換的重要性質(zhì)及其應(yīng)用，掌握用部分分式法求拉氏變換的方法以及了解用拉氏變換求解線性微分方程的方法。

掌握傳遞函數(shù)定義、特點(diǎn)及推導(dǎo)方法，方塊圖及其簡化法則。了解信號流程圖及梅遜公式的應(yīng)用，以及數(shù)學(xué)模型、傳遞函數(shù)、方塊圖和信號流程圖之間的關(guān)系。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）數(shù)學(xué)模型的概念：

1．熟練掌握數(shù)學(xué)模型的含義；

2．熟練掌握線性系統(tǒng)含義及其最重要的特征——可以運(yùn)用疊加原理；

3．熟練掌握線性定常系統(tǒng)和線性時(shí)變系統(tǒng)的點(diǎn)義；

4．領(lǐng)會非線性系統(tǒng)的定義及其線性化方法。

（二）系統(tǒng)微分方程的建立：

1、掌握對于機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)用牛頓第二定律建立運(yùn)動微分方程式；

2、掌握對于電氣系統(tǒng)運(yùn)用基爾霍夫定律建立微分方程式。

（三）熟練掌握拉氏變換與拉氏反變換定義：

（四）熟練掌握典型時(shí)間函數(shù)的拉氏變換：

1、單位階躍函數(shù)的拉氏變換；

2、指數(shù)函數(shù)的拉氏變換；

3、正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的拉氏變換；

4、冪函數(shù)的拉氏變換。

（五）掌握拉氏變換的性質(zhì)

1、熟練掌握疊加原理；

2、熟練掌握微分定理；

3、熟練掌握積分定理；

4、衰減定理；

5、延進(jìn)定理；

6、熟練掌握初值定理；

7、熟練掌握終值定理；

8、時(shí)間比例尺改變的象函數(shù)；

9、tx(t)的象函數(shù)；

10、x(t)/t的拉氏變換；

11、周期函數(shù)的象函數(shù)；

12、卷積分的象函數(shù)。

（六）掌握拉氏反變換

1、拉氏反變換

2、拉氏反變換的部分分式法：無重極點(diǎn)和有重極點(diǎn)的情況。

（七）熟練掌握用拉氏變換解常微分方程：

（八）熟練掌握傳遞函數(shù)：

1、傳遞函數(shù)的定義；

2、傳遞函數(shù)的主要特點(diǎn)。

（九）熟練掌握方塊圖及系統(tǒng)的構(gòu)成：

1．方塊圖表示方法及其構(gòu)成；

2．系統(tǒng)的構(gòu)成：

（1）串聯(lián)環(huán)節(jié)的構(gòu)成及計(jì)算；

（2）并聯(lián)環(huán)節(jié)的構(gòu)成及計(jì)算;

(3) 反饋環(huán)節(jié)的構(gòu)成及計(jì)算；

（4）誤差傳遞函數(shù)、前向通道傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、反饋通道傳遞函數(shù)和開環(huán)傳遞函數(shù)的定義及計(jì)算。

3．方塊圖的簡化；

4．畫系統(tǒng)方塊圖及求傳遞函數(shù)步驟。

（十）掌握信號流圖與梅遜公式；

1．信號流圖表示方法及其成；

2．信號流統(tǒng)與方塊圖之間的關(guān)系；

3．梅隸公式的應(yīng)用。

（十一）掌握受控機(jī)械對象的數(shù)學(xué)模型：

1． 高諧振頻率；

2． 高剛度；

3． 適當(dāng)阻尼；

4． 低轉(zhuǎn)動慣量。

（十二）掌握實(shí)際物理系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方塊圖：

1． 各種機(jī)械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；

2． 各種電網(wǎng)絡(luò)及電氣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

第三章 時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)分析

一、課程內(nèi)容

（一）時(shí)域響應(yīng)以及典型輸入信號

1．時(shí)域響應(yīng)的含義：

（1）瞬態(tài)響應(yīng)的含義；

（2）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)當(dāng)含義。

2．典型輸入信號的概念：

（1）選擇典型輸入信號的好處；

（2）常見的典型輸入信號。

階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、加速度函數(shù)、脈沖函數(shù)、正弦函數(shù)

（二）一階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)

1．一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。

2．一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)。

3．一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)。

（三）二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)

1．二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：

（1）欠阻尼情況；

（2）臨界阻尼情況；

（3）過阻尼情況；

（4）零阻尼情況；

（5）負(fù)阻尼情況。

2．二階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)：

（1）欠阻尼情況；

（2）臨界阻尼情況；

（3）過阻尼情況。

3．二階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)：

（1）欠阻尼情況；

（2）臨界阻尼情況；

（3）過阻尼情況。

（四）時(shí)域分析性能指標(biāo)

瞬態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)包括：

1． 上升時(shí)間；

2． 峰值時(shí)間；

3． 最大超調(diào)量；

4． 調(diào)整時(shí)間。

（五）高階系統(tǒng)的瞬間響應(yīng)

1．主導(dǎo)極點(diǎn)的概念；

2．偶極子的概念。

*（六）借助MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)分析

（七）機(jī)電系統(tǒng)時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)，明確一個(gè)系統(tǒng)在建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（包括微分方程和傳遞函數(shù)）之后，就可以采用不同的方法來分析和研究系統(tǒng)的動態(tài)性能，時(shí)域分析是重要的方法之一。明確系統(tǒng)在外加作用激勵下，根據(jù)所描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，求出系統(tǒng)的輸出量隨時(shí)間變化的規(guī)律，并由此確定系統(tǒng)的性能，明確系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)及其組成，脈沖響應(yīng)函數(shù)的概念，掌握一階、二階系統(tǒng)的典型時(shí)間響應(yīng)和高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)以及主導(dǎo)極點(diǎn)的概念。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）熟練掌握時(shí)間響應(yīng)：

1．時(shí)間響應(yīng)的概念；

2．瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的定義。

（二）熟練掌握脈沖響應(yīng)函數(shù)：

1．脈沖響應(yīng)函數(shù)的定義；

2．脈沖響應(yīng)函數(shù)與傳遞函數(shù)的關(guān)系；

3．如何利用脈沖響應(yīng)函數(shù)求系統(tǒng)在任意輸入下的響應(yīng)。

（三）熟練掌握一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)：

1．一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及其增益和時(shí)間常數(shù)的計(jì)算；

2．一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)的計(jì)算；

3．一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)函數(shù)的計(jì)算；

4．一階系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)函數(shù)的計(jì)算。

（四）二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)：

1．熟練掌握二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及其無阻尼自然頻率、有阻尼自然頻率和阻尼比的計(jì)算；

2．熟練掌握二階系統(tǒng)特征方程；

3．熟練掌握二階系統(tǒng)特征方程根的分布；

4．熟練掌握欠阻尼下的單位階躍響應(yīng)計(jì)算；

5．掌握臨界阻尼下的單位階躍響應(yīng)；

6．掌握過阻尼下的單位階躍響應(yīng)；

7．掌握阻尼比、無阻尼自然頻率與響應(yīng)曲線的關(guān)系；

8．掌握不同阻尼比下的單位脈沖響應(yīng)。

（五）領(lǐng)會高階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)

1．主導(dǎo)極點(diǎn)的概念及其與時(shí)間響應(yīng)的關(guān)系；

2．偶極子的概念。

（六）瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)

1．熟練掌握瞬態(tài)響應(yīng)的性能指標(biāo)定義；

2．熟練掌握二階系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)的計(jì)算；

3．掌握二階系統(tǒng)的阻尼比、無阻尼自然頻率與各性能指標(biāo)間的關(guān)系。

第四章 控制系統(tǒng)的頻率特性

一、課程內(nèi)容

（一）機(jī)電系統(tǒng)頻率特性的概念及其基本實(shí)驗(yàn)方法。

1．頻率特性概述。

2．頻率特性的實(shí)驗(yàn)求取。

（二）極坐標(biāo)圖

1．曲型環(huán)節(jié)的乃氏圖：

（1）比例環(huán)節(jié)；

（2）積分環(huán)節(jié)；

（3）微分環(huán)節(jié)；

（4）一階慣性環(huán)節(jié)；

（5）二階振蕩環(huán)節(jié)；

（6）延遲環(huán)節(jié)。

2．乃氏圖的一般作圖方法。

（三）對數(shù)坐標(biāo)圖

1．典型環(huán)節(jié)的伯德圖：

（1）放大環(huán)節(jié)；

（2）積分環(huán)節(jié)；

（3）一階慣性環(huán)節(jié)；

（4）一階微分環(huán)節(jié)；

（5）二階振蕩環(huán)節(jié)；

（6）延遲環(huán)節(jié)。

2．一般系統(tǒng)伯德圖的作圖方法。

3．最小相位系統(tǒng)：

（1）最小相位系統(tǒng)定義；

（2）非最小相位系統(tǒng)概念。

（四）由頻率特性曲線求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

（五）由單位脈沖響應(yīng)求系統(tǒng)頻率特性

*（六）對數(shù)幅相圖

（七）控制系統(tǒng)的閉環(huán)頻響

1．由開環(huán)頻率特性估計(jì)閉環(huán)頻率特性。

2．系統(tǒng)頻域指標(biāo)：

（1）開環(huán)頻域指標(biāo)；

（2）閉環(huán)頻域指標(biāo)。

（八）機(jī)械系統(tǒng)動剛度概念

*（九）借助MATLAB進(jìn)行控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分析

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)，明確頻率特性的基本概念，頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系，系統(tǒng)動剛度的概念，掌握頻率特性的兩種表示方法以及頻率特性與時(shí)間響應(yīng)的關(guān)系，各基本環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖和伯德圖的畫法，閉環(huán)頻率特性及相應(yīng)的性能指標(biāo)，為頻域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及綜合校正打下基礎(chǔ)。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）熟練掌握頻率特性：

1．頻率特性的定義；

2．頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系；

3．系統(tǒng)動剛度概念；

4．傳遞函數(shù)、頻率特性和時(shí)間的關(guān)系；

5．頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖和極坐標(biāo)圖的表示方法。

（二）熟練掌握頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖：

1．對數(shù)坐標(biāo)圖的組成及特點(diǎn)；

2．各種典型環(huán)節(jié)的伯德圖近似畫法及相應(yīng)的誤差計(jì)算；

3．繪制伯德圖的一般步驟和方法。

（三）熟練掌握頻率特性的極坐標(biāo)圖：

1．極坐標(biāo)圖的表示方法及特點(diǎn)；

2．各種典型環(huán)節(jié)的極坐標(biāo)圖的畫法及特點(diǎn)；

3．系統(tǒng)極坐標(biāo)圖的一般畫法及特殊點(diǎn)計(jì)算方法；

4．系統(tǒng)的型次、階次及零、極點(diǎn)位置對極坐標(biāo)圖的影響。

（四）熟練掌握閉環(huán)頻率特性與頻域性能指標(biāo)：

1．系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性概念及其計(jì)算方法；

2．頻域性能指標(biāo)及計(jì)算方法。

（五）熟練掌握最小相位系統(tǒng)的概念：

1．最小相位系統(tǒng)的定義；

2．非最小相位系統(tǒng)中，當(dāng)零、極點(diǎn)分布在s的右半平面時(shí)，與系統(tǒng)頻率特性的關(guān)系。

第五章 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

一、課程內(nèi)容

（一）系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本概念

（二）系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件

（三）代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)

1． 勞斯穩(wěn)定性判據(jù)

（四）乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)

1．米哈伊洛夫定理

2．乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)

3．乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)的另一表述

*4．應(yīng)用逆Nyguist圖的Nyguist穩(wěn)定判據(jù)

（五）應(yīng)用乃奎斯特判據(jù)分析延時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

1． 延時(shí)環(huán)節(jié)并聯(lián)在閉環(huán)系統(tǒng)前向通道中時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

*2．延時(shí)環(huán)節(jié)并聯(lián)在閉環(huán)系統(tǒng)前向通道中時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（六）由伯德圖判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性

（七）控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性

1．相位裕量v。

2．幅值裕量kg。

*（八）借助MATLAB分析系統(tǒng)穩(wěn)定性

*（九）李雅普諾夫穩(wěn)定性方法

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)明確穩(wěn)定性的概念，掌握判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本準(zhǔn)則，掌握勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù)和乃奎斯特穩(wěn)定判據(jù)以及相對穩(wěn)定性的概念。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）熟練掌握穩(wěn)定性：

1、穩(wěn)定性概念；

2、判別穩(wěn)定性的基本準(zhǔn)則，即系統(tǒng)穩(wěn)定性的必要和充分條件；

3、判別穩(wěn)定性的基本方法，直接計(jì)算特征根和判別特征根在S平面上的位置。

（二）熟練掌握勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)：

1、勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)的原理及系統(tǒng)穩(wěn)定必要條件；

2、勞斯穩(wěn)定性判據(jù)充分條件以及判別方法和步驟；

3、勞斯隊(duì)列中幾種特殊情況的處理方法；

4、赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)充分條件以及方法和步驟。

（三）熟練掌握乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)：

1．基本原理：

通過系統(tǒng)開環(huán)乃奎斯特圖以及開環(huán)極點(diǎn)的位置來判別閉環(huán)特征方程的根在S平面上的位置，從而判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(1) 閉環(huán)特征方程；

(2) 米哈伊洛夫定理；

(3) 乃奎斯特判據(jù)；

(4) 用乃奎斯特法判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

(5) 對O型系統(tǒng)判穩(wěn)定方法及特殊點(diǎn)計(jì)算方法；

(6) 對I型系統(tǒng)判穩(wěn)定方法及特殊點(diǎn)的計(jì)算方法；

(7) 對II型系統(tǒng)判穩(wěn)定方法及特殊點(diǎn)的計(jì)算方法；

(8) 對具有延時(shí)環(huán)節(jié)系統(tǒng)判別穩(wěn)定方法及計(jì)算。

2．掌握應(yīng)用實(shí)例：

明確系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

（四）系統(tǒng)相對穩(wěn)定性：

1．熟練掌握系統(tǒng)相對穩(wěn)定性：

（1）相位欲量和幅值裕量在極坐標(biāo)圖和伯德圖上的表示方法；

（2）相位裕量和幅值裕量來衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題。

2．掌握條件穩(wěn)定系統(tǒng)的基本概念。

第六章 控制系統(tǒng)的誤差分析和計(jì)算

一、課程內(nèi)容

（一）穩(wěn)態(tài)誤差的基本概念

1．誤差和偏差；

2．誤差和穩(wěn)態(tài)誤差。

（二）輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差

1．誤差傳遞函數(shù)與穩(wěn)態(tài)誤差。

2．靜態(tài)誤差系數(shù)：

（1）系統(tǒng)類別與系統(tǒng)階次；

（2）系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差；

（3）靜態(tài)位置誤差系數(shù)和位置誤差；

（4）靜態(tài)速度誤差系數(shù)和速度誤差；

（5）靜態(tài)加速度誤差系數(shù)和加速誤差。

（三）干擾引起的穩(wěn)態(tài)誤差

（四）減少系統(tǒng)誤差的途徑

1、按干擾補(bǔ)償；

2、按輸入補(bǔ)償。

*（五）動態(tài)誤差系數(shù)

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)明確系統(tǒng)的誤差的概念；穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法，以及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)型次的關(guān)系，靜態(tài)誤差系數(shù)與系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的關(guān)系。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）熟練掌握誤差、偏差的概念：

1．誤差、偏差的概念；

2．穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)偏差的計(jì)算。

（二）熟練掌握輸入引起的穩(wěn)態(tài)誤差：

1．誤差傳遞函數(shù)與穩(wěn)態(tài)誤差的概念；

2．系統(tǒng)類別的定義；

3．系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)類別、開環(huán)增益及輸入信號之間的關(guān)系；

4．靜態(tài)位置誤差系統(tǒng)和位置誤差定義以及與系統(tǒng)類別的關(guān)系；

5．靜態(tài)速度誤差系數(shù)與速度誤差定義以及與系統(tǒng)類別的關(guān)系；

6．靜態(tài)加速度誤差系數(shù)和加速度誤差定義以及與系統(tǒng)類別的關(guān)系；

7．不同類別系統(tǒng)在不同輸入信號下的穩(wěn)態(tài)誤差。

（三）掌握振動作用下系統(tǒng)干擾穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。

（四）領(lǐng)會減小系統(tǒng)誤差的途徑：

1、按干擾補(bǔ)償?shù)母拍詈桶锤蓴_全補(bǔ)償?shù)臈l件；

2、按輸入補(bǔ)償?shù)母拍詈驮谳斎胄盘栕饔孟抡`差全補(bǔ)償條件。

第七章 控制系統(tǒng)的綜合與校正

一、課程內(nèi)容

（一）系統(tǒng)的性能指標(biāo) 。

1．時(shí)域性能指標(biāo)；

2．開環(huán)頻域指標(biāo)；

3．閉環(huán)頻域指標(biāo)；

4．綜合性能指標(biāo)（誤差準(zhǔn)則）。

（二）系統(tǒng)的校正概念

1．校正的含義；

2．校正的方法。

（三）串聯(lián)校正

1．超前校正；

2．滯后校正；

3．滯后-超前校正；

4．PID調(diào)節(jié)器：

（1）比例控制器（P調(diào)節(jié)）；

（2）積分控制器（I調(diào)節(jié)）；

（3）微分控制器（D調(diào)節(jié)）；

（4）比例-積分-微分控制器（PID調(diào)節(jié)）。

（四）反饋校正

1．利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)；

2．速度反饋和加速度反饋。

（五）用頻率法對控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合與校正

1．典型系統(tǒng)的希望對數(shù)頻率特性。

（1）二階最優(yōu)模型；

（2）高階最優(yōu)模型。

2．希望對數(shù)頻率特性與系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系。

3．用希望對數(shù)頻率特性進(jìn)行校正裝置的設(shè)計(jì)。

（六）典型機(jī)電反饋控制系統(tǒng)校正舉例

1．直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)：

（1）直流伺服電動機(jī)-測速機(jī)機(jī)組；

（2）PWM功率放大器；

（3）霍爾電流傳感器；

（4）電流環(huán)（跨導(dǎo)功率放大器）的分析與設(shè)計(jì)。

2．電壓-位置隨動系統(tǒng)。

*（七）確定PID參數(shù)的其他方法

*（八）MATLAB在系統(tǒng)綜合校正中的應(yīng)用

二、學(xué)習(xí)目的與要求

通過本章學(xué)習(xí)，明確在預(yù)先規(guī)定了系統(tǒng)性能指標(biāo)情況下，如何選擇適當(dāng)?shù)男Ｕh(huán)節(jié)和參數(shù)，使系統(tǒng)滿足這些要求，因此，需掌握系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)、頻域性能指標(biāo)以及它們之間的相互關(guān)系，以及各種校正方法的實(shí)現(xiàn)。

三、考核知識點(diǎn)與考核要求

（一）掌握控制系統(tǒng)性能指標(biāo)及校正方法：

1．系統(tǒng)性能指標(biāo)的分類；

2．系統(tǒng)瞬態(tài)性能指標(biāo)的含義及通常采用的指標(biāo)；

3．穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的含義及通常采用的指標(biāo)；

4．頻域性能指標(biāo)的含義及通常采用的指標(biāo)；

5．二階系統(tǒng)頻域性能指標(biāo)與時(shí)域性能指標(biāo)間的關(guān)系；

6．頻率特性曲線中，不同頻率段的特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系；

7．校正的目的及方式。

（二）掌握控制系統(tǒng)的串聯(lián)校正：

1．相位超前校正的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法；

2．相位滯后校正的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法；

3．領(lǐng)會相位滯后-超前校正的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法；

4．PID校正的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法。

（三）掌握控制系統(tǒng)的反饋校正

1．利用反饋校正改變局部結(jié)構(gòu)和參數(shù)；

2．速度反饋和加速度反饋的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法。

*第八章 根軌跡法

*第九章 控制系統(tǒng)的非線性問題

*第十章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

三、有關(guān)說明和實(shí)施要求

（一）關(guān)于考核目標(biāo)的說明

本大綱在考核目標(biāo)中，按照領(lǐng)會、掌握、熟練掌握三個(gè)層次要求考生，三個(gè)能力層次是遞進(jìn)關(guān)系，各能力層次分別表示：

1.領(lǐng)會：知曉本課程中有關(guān)的名詞、概念、知識的意義，并能正確認(rèn)識和表達(dá)，這是最低層次的要求。

2.掌握：在領(lǐng)會的基礎(chǔ)上，能全面理解《控制工程基礎(chǔ)》中提出的基本概念、原理、方法，回答一些基本的問題，并能對各種概念、原理、方法進(jìn)行聯(lián)系和區(qū)別，這是較高層次的要求。

3. 熟練掌握：在領(lǐng)會和掌握的基礎(chǔ)上，能運(yùn)用基本概念、原理與方法進(jìn)行控制系統(tǒng)分析過程中各個(gè)階段工作，同時(shí)能用各種圖、表、文字、數(shù)據(jù)正確地表述、完整地表達(dá)自己對某實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的思路與過程，這是最高層次的要求，也是本課程的重點(diǎn)內(nèi)容。

4．其中打*的部分，自學(xué)考試大綱不做要求。

（二）自學(xué)教材與主要參考書

自學(xué)教材：《控制工程基礎(chǔ)》，董景新、趙長德、熊沈蜀、郭美鳳編著，清華大學(xué)出版社，2009年第三版。

（三）自學(xué)方法的指導(dǎo)

本課程是一門系統(tǒng)性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，力求在掌握控制工程基礎(chǔ)上的基本概念、基本知識與基本方法基礎(chǔ)上，有機(jī)的結(jié)合機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)際，掌握好數(shù)理基礎(chǔ)與專業(yè)知識之間的聯(lián)系，根據(jù)本課程的特點(diǎn)，做好各章節(jié)消化以進(jìn)一步學(xué)習(xí)的工作，特別注意抓住重點(diǎn)內(nèi)容?？忌谧詫W(xué)過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1．本課程內(nèi)容涉及控制工程中的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，內(nèi)容比較多，范圍比較廣。自學(xué)者首先應(yīng)認(rèn)真閱讀大綱中關(guān)于該章的考核知識點(diǎn)、自學(xué)要求和考核要求，注意大綱對知識點(diǎn)的不同層次要求，以便在閱讀教材時(shí)做到心中有數(shù)，有的放矢。

2．閱讀教材時(shí)，應(yīng)根據(jù)大綱的要求，全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)各章的內(nèi)容，對基本概念必須深刻理解，基本原理必須牢固掌握，在全面系統(tǒng)的基礎(chǔ)上掌握重點(diǎn)，在閱讀時(shí)如遇到個(gè)別細(xì)節(jié)問題不清楚，在不影響繼續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，可暫時(shí)擱置，等閱讀完整本教材以后，再回過頭來思考這些遺留問題，以求提高學(xué)習(xí)效果。

3．學(xué)完教材的每一章內(nèi)容后，應(yīng)認(rèn)真完成教材中的習(xí)題，尤其是要求熟練掌握的知識點(diǎn)的練習(xí)，這一過程可以幫助自學(xué)者理解、消化和鞏固所學(xué)的知識，增強(qiáng)分析問題、解決問題的能力。

4．本課程要注意將理論與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合。在學(xué)習(xí)過程中要牢記基本的定義和必需的基本公式，而應(yīng)當(dāng)將課程中所涉及的基本理論知識，在消化的基礎(chǔ)上融會貫通，力求掌握其精髓，尤其要把握好對性能指標(biāo)的理解和分析的方法。

（四）對社會助學(xué)的要求

1．社會助學(xué)者應(yīng)根據(jù)本大綱規(guī)定的考試內(nèi)容和考核目標(biāo)，認(rèn)真鉆研指定教材，明確本課程與其它課程不同的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求，對自學(xué)者進(jìn)行切實(shí)有效的輔導(dǎo)，防止他們出現(xiàn)自學(xué)中的各種偏向，把握社會助學(xué)的正確方向。

2．輔導(dǎo)中要注意培養(yǎng)考生的自學(xué)能力，要引導(dǎo)他們逐步學(xué)會獨(dú)立學(xué)習(xí)，在自學(xué)過程中善于提出問題、分析問題和解決問題。

3．在本課程的助學(xué)或教學(xué)中，建議采用案例教學(xué)方法。培養(yǎng)考生的上述能力是十分必要的，這不僅能使考生習(xí)盡可能多的知識，還使他們能夠在考試中最大限度地發(fā)揮潛能。要盡可能給予考生展示能力的機(jī)會，并為他們提供各種實(shí)例，鼓勵獨(dú)立完成練習(xí)。

4．要正確處理重點(diǎn)和一般的關(guān)系。課程內(nèi)容有重點(diǎn)與一般之分，但考試內(nèi)容是全面的，而且重點(diǎn)與一般是相互影響的，社會助學(xué)者應(yīng)指導(dǎo)自學(xué)應(yīng)考者全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)教材，掌握全部考核內(nèi)容和考核知識點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上突出重點(diǎn)。切勿孤立地抓重點(diǎn)，把自學(xué)者引向猜題押題的誤途。

（五）關(guān)于命題考試的若干規(guī)定

1．本課程的命題應(yīng)根據(jù)本大綱所規(guī)定的考試內(nèi)容和考試目標(biāo)來確定范圍，本大綱各章所列內(nèi)容和考試目標(biāo)均為考試內(nèi)容，不要任意擴(kuò)大和縮小考試范圍，提高或降低考核要求。考試命題覆蓋到各章，并適當(dāng)突出重點(diǎn)章節(jié)，體現(xiàn)本課程的重點(diǎn)內(nèi)容。

2．試卷對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“領(lǐng)會”10%；“掌握”20%，“熟練掌握”為70%。

3．試題要合理安排難度結(jié)構(gòu)。試題難易可分為易、較易、較難、難四個(gè)等級。每份試卷中，該四檔在各份試卷中所占的分?jǐn)?shù)比例一般為：2：4：3：1。

4．本課程考試試卷可能采用的題型有：選擇題、填空題、圖解及簡答題、綜合應(yīng)用題等。各種題型的具體樣式參見本大綱附錄。

5．考試方式為閉卷筆試，考試時(shí)間為150分鐘。評分采用百分制，60分為及格。

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