871自动控制原理复习大纲

教材：高等教育出版社《自动控制原理》（第二版），上下册，作者黄家英。

第一章：绪论
知识点：自动控制的有关名词术语； 控制系统的类型；基本控制方式：开环、闭环（反馈）控制、复合控制；自动控制的性能要求：稳、快、准及最优化；典型输入信号。
基本要求：掌握反馈控制的基本原理；根据系统工作原理图能够绘制系统原理方块图，掌握典型输入信号。

第二章：线性控制系统的数学描述
知识点：输入输出数学模型的分类及建立方法；传递函数的定义及性质；利用拉氏变换法解微分方程的方法；运动模态的概念；典型环节的传递函数；结构图的化简方法；应用梅逊公式求解控制系统的传递函数。
基本要求：利用复阻抗的概念建立无源网络的结构图；掌握控制系统结构图的绘制方法及等效变换方法；掌握闭环系统各种传递函数的定义；用等效变换方法或梅森公式求系统结构图或信号流图的各种传递函数。

第三章 线性控制系统的运动分析
知识点：控制系统时域动态性能指标的定义与计算 ；一阶二阶系统的动态性能分析与计算；高阶系统的性能估算；误差定义与稳态误差的计算；系统稳定性的定义与判据。
基本要求：掌握线性定常系统运动的稳定性判据；一阶二阶控制系统的响应及动态性能指标计算；主导极点与偶极子的概念及其应用；闭环零极点分布与系统特性之间的关系；静态误差系数、系统型别、跟踪稳态误差的定义及计算；扰动引起的误差的定义与计算方法。

第四章 根轨迹法
知识点：根轨迹的概念；根轨迹的模值条件与相角条件，根轨迹的绘制法则，广义根轨迹，系统性能分析，根轨迹校正的基本原则。
基本要求：掌握根轨迹（180度根轨迹、0度根轨迹、根轨迹簇、参数根轨迹）绘制方法；理解模值条件和相角条件；由根轨迹分析系统稳定性；分析参数变化对系统运动模态的影响；利用根轨迹分析零、极点分布与阶跃响应性能的关系。

第五章 频率响应分析法
知识点：线性定常系统的频率响应；典型环节的频率特性；系统开环频率特性曲线绘制；Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据；稳定裕度及计算；闭环系统的频域性能指标。
基本要求：理解频率特性的概念及物理意义；掌握典型环节的频率特性；最小相位系统的基本性质以及开环频率特性的绘制；掌握最小相位系统利用对数幅频渐近曲 线求传递函数的方法；熟练运用奈奎斯特稳定判据及对数频率判据；掌握稳定裕度的概念及计算方法；根据开环频率特性能够对系统闭环特性进行分析；熟悉闭环、 开环频域性能指标与时域指标之间的关系；掌握开环bode图低频段，中频段和高频段与系统暂稳态性能之间的关系；明确最小相位和非最小相位的概念。

第六章 频率相应综合法
知识点：系统的设计与校正的概念；常用校正装置及其特性；PID基本控制规律；基于频率响应综合法的串联校正方法。
基本要求：掌握校正和综合的概念及目的；掌握超前、滞后以及滞后超前校正环节的特性；熟悉PID基本控制规律；掌握频率响应综合法的基本思路；熟悉串联校正中超前、滞后、滞后超前校正以及PID校正的设计思路及原则。

第七章 线性系统的结构分析
知识点：状态空间法的有关概念，状态空间模型的列写；状态方程的解；状态方程的线性变换；传递函数阵；系统的可控性、可观性及其判据；状态空间模型的标准形；对偶原理；按可控性、可观性进行结构分解。
基本要求：掌握线性定常系统状态空间模型的建立方法；掌握状态空间模型与输入输出数学模型之间的等价条件及转化方法；深刻理解系统的可控性与可观测性；掌 握状态可控与可观测判据；掌握状态转移矩阵的求解方法；熟悉状态方程的解；熟悉线性定常系统的可控与可观规范型的化简方法；掌握传递函数数学模型的局限 性；掌握系统稳定性的判定方法。

第八章 线性控制系统的状态空间综合法
知识点：状态反馈与输出反馈；镇定的概念；状态观测器。
基本要求：掌握状态反馈及输出反馈的结构特点、对应的极点任意配置条件以及极点配置方法；掌握某些控制系统镇定的条件和方法；掌握状态观测器的设计目的及设计方法；掌握带观测器的状态反馈控制系统的分析及设计方法。

第九章 线性离散控制系统   
知识点：离散系统的基本概念；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变换理论；离散系统的数学模型 ；脉冲传递函数；离散系统的稳定性与稳态误差 ；动态性能分析 ；离散系统的数字校正 。
基本要求：掌握离散系统的基本概念；熟悉信号的采样与复现方法；掌握零阶保持器的特性；掌握脉冲传递函数的基本概念及求解方法；掌握离散系统的稳定性判 据；掌握离散系统的稳态误差计算方法；掌握离散系统零极点分布与系统动态典型响应的一般规律；掌握典型输入下离散系统响应的计算方法以及性能指标的计算。

第十章 非线性控制系统 
知识点：非线性控制系统的特点 ；常见非线性环节的特性及其对系统运动的影响 ；自持振荡；相轨迹图的绘制以及非线性系统运动规律的相平面分析方法。
基本要求：熟悉非线性系统运动的特点以及典型非线性特性及其影响；掌握一阶二阶线性系统的相轨迹特点；掌握含有饱和、死区、继电以及滞环等典型非线性环节 的控制系统的相轨迹特点，能够确定此时相平面图的开关线、奇点奇线及其类型，以及各区域的微分方程；能够绘制典型输入信号作用下的相轨迹图；能够根据相轨 迹图分析含有典型非线性环节的控制系统的运动规律。