东南大学仪器科学与工程学院
自动控制原理 课程研究生入学考试大纲
1 本课程的地位、作用和任务
自动控制原理（含现代控制部分）是测控技术与仪器专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的，是使学生在学习电路分析基础和信号与系统的基础上，进一步建立系统的概念，学会描述系统的多种数学方法，掌握分析系统动态性能、静态性能和稳定性的分析方法和工具，初步了解系统校正的一些常用方法，为进一步学习后续课程打下必要的控制理论基础。2 本课程的基本内容及要求
2.1 自动控制的一般概念主要内容：自动控制的任务，基本控制方式：开环、闭环（反馈）及复合控制。自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化。
基本要求：重点是反馈控制原理与动态过程的概念，以及建立方块图的方法。2.2 控制系统的数学模型
主要内容：动态方程的建立及线性化，传递函数，结构图（方块图）的等效变换，梅逊公式及应用，典型环节。
基本要求：重点是传递函数和结构图的概念，结构图等效变换法则。熟练运用梅逊公式。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的概念。
2.3 线性系统时域分析法
主要内容：典型响应及性能指标。一阶、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算：劳斯判据。稳态误差的计算及一般规律。
基本要求：重点是典型响应，性能指标诸概念及计算指标的方法，重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯判据和结构稳定性的概念。终值定理的使用条件。
2.4 根轨迹法
主要内容：根轨迹的概念与根轨迹方程，根轨迹的绘制法则，广义根轨迹，零、极点分布与阶跃响应性能的关系，阶跃响应的根轨迹分析。
基本要求：根轨迹法则的应用，利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标。
2.5 线性系统频域分析法
主要内容：线性系统的频率响应，典型环节的频率响应，系统开环的频率响应， Nyquist 稳定判据和对数频率稳定判据，稳定裕度及计算，峰值与带宽，开环频率响应与阶跃响应的关系，三频段（低频段、中频段和高频段）的分析方法。
基本要求：频域性能指标，环节和系统频率响应曲线的绘制，以及稳定性判据（ Nyquist 判据和对数判据）均为重点内容。要明确最小相位和非最小相位系统的差别。等 M 、等 N 圆图，尼柯尔斯图仅作一般了解。估计公式作一般了解。
2.6 线性系统的校正方法
主要内容：系统设计问题概述，串联校正特性及作用：超前、滞后、滞后 - 超前及 PID 。校正设计的频率法。复合校正原理。
基本要求：校正装置的作用及频率法的应用。以串联校正为主，反馈校正为辅。复合校正的应用。
2.7 离散控制系统
主要内容：采样信号及采样系统。采样过程的数学描述。采样信号的复现：香农定理、零阶保持器。 Z 变换及 Z 反变化：定理、方法及应用。差分方程及差分方程的解。脉冲传递函数级动态结构图变换。采样系统稳定性计算、双线性变换和劳斯判据，朱利判据。采样系统稳态误差及计算及一般规律。采样系统零、极点分布与动态性能的定性分析。离散系统的状态方程及其解。
基本要求： Z 变换的应用和脉冲传递函数的概念，用 Z 变换解差分方程，离散控制系统的性能分析。
2.8 非线性控制系统
主要内容：非线性系统和动态过程的一般特征。典型非线性特性及其影响。谐波线性化及描述函数。用描述函数法研究系统稳定性和自激振荡。相轨迹的一般特点及绘制方法。非线性系统的相轨迹绘制及分析。非线性系统的校正问题。
基本要求：非线性系统的不可叠加性及自振现象，描述函数法的使用限制条件。描述函数的建立只作一般了解，相轨迹法的重点在线性系统相轨迹的全局结构。
2.9 线性系统的状态空间分析与综合
主要内容：状态空间表达式，状态方程的实现，状态方程的规范标准型，由状态空间描述导出输入输出频域描述。线性定常系统的自由运动，矩阵指数函数及其计算方法，线性定常系统的受控运动，用计算机求解状态方程。 Lyapunov 第二法概述， Lyapunov 意义下的稳定性， Lyapunov 稳定性定理，线性系统的 Lyapunov 稳定性分析，能控性和能观性概念，线性定常系统的能控性和能观性判据，能控性、能观性和任意传递函数矩阵，能控规范型和能观规范型，能控性和能观性的对偶原理。
基本要求：熟练掌握建立状态空间表达式的方法及各种规范标准型，状态空间描述与输入输出描述的相互转换，会利用判据进行线性系统的可控性和可观测性分析，状态观测器的分析与设计，掌握 Lyapunov 稳定性分析第二法。
3 考试内容及其比例
3.1 系统的基本概念，系统数学模型及其相互转换 10%
3.2 系统的瞬态响应 15%
3.3 稳定性分析 10%
3.4 稳态误差计算 10%
3.5 动态性能计算 15%
3.6 离散系统 10%
3.7 非线性系统 8%
3.8 频域分析 12%
3.9 线性系统的状态空间分析与综合 10%
4 考试方式
闭卷、笔试
5 试题类型
简答题、分析题、计算题
参考书：《自动控制原理》（第 4 版），胡寿松，国防工业出版社或北京科学出版社
