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華北水利水電大學2021年碩士研究生入學考試初試科目考試大綱

自動控制原理（科目代碼：909）考試大綱

一、試卷分值及考試時間考試時間180分鐘（3個小時），滿分150分。

二、考試基本要求本考試大綱適用于報考華北水利水電大學電力學院控制科學與工程（學術學位）控制工程（專業學位）的碩士研究生入學考試，是具有選拔功能的水平考試。該科目包括二部分內容：（1）經典控制理論；（2）現代控制理論。

三、試卷內容及結構1、經典控制理論(70%)經典控制理論要求考生能熟練掌握自動控制原理的基本概念和基本理論，具有分析和處理自動控制系統基本問題的能力，經典控制理論考試內容包括：1.1自動控制的一般概念：自動控制的基本原理與自動控制系統組成、分類，具體對象的控制系統物理結構圖表示成控制系統的方塊圖，分析系統中各種物理量、信息流之間的關系。1.2動態系統的數學模型：典型自動控制系統的數學模型建模，包括微分方程模型、傳遞函數模型、狀態空間模型等；利用方塊圖或信號流圖等簡化方法獲取系統傳遞函數；各種數學模型之間的相互轉換。1.3線性時不變連續系統的時域分析：系統微分方程模型的求解，拉普拉斯變換在時域分析中的應用，一階、二階及高階系統的時域分析；系統時間響應的性能指標及計算；系統的穩定性分析、穩態誤差系數與穩態誤差的計算等。1.4根軌跡:根軌跡法的基本概念；根軌跡繪制的基本法則及推廣法則；利用根軌跡進行系統性能的分析與設計。1.5頻率分析：系統的頻率特性基本概念；開環系統的典型環節分解與開環頻率特性曲線及其分析；利用伯德圖建立對象的傳遞函數模型；奈魁斯特頻率特性穩定判據以及穩定裕度分析。1.6線性系統的超前及滯后校正：線性系統的超前及滯后校正方法，理解并能簡單地應用。1.7線性時不變離散系統的分析與校正：采樣與采樣過程，離散系統的基本概念與Z變換；離散系統的數學模型；穩定性與穩態誤差分析；離散系統的動態性能分析，了解數字調節器的分析與設計。1.8非線性控制系統：非線性控制系統基本概念與描述函數方法。2、現代控制理論(30%)現代控制理論要求考生全面掌握自動控制系統的基本概念與原理，深入理解與掌握自動控制系統分析與綜合設計的方法，并能用這些基本的原理與方法去分析問題、解決問題。主要考試內容包括：2.1控制系統的狀態空間描述：非線性狀態空間表達式的線性化、根據物理系統(力學+電學)建立狀態空間表達式、狀態空間表達式變換為對角標準型、狀態空間表達式變換為約當標準型、微分方程變換為狀態空間表達式、傳遞函數變換為狀態空間表達式、狀態空間表達式變換為傳遞函數。2.2線性控制系統運動分析：求解線性定常系統狀態轉移矩陣、求線性定常連續系統齊次狀態方程的解、求系統矩陣的最小多項式的方法。2.3控制系統穩定性分析：自定義Lyapunov函數(正定標量函數)并證明系統的穩定性。2.4線性系統的能控性與能觀性:判斷線性連續系統的能控性(包括線性時變系統)、判斷線性連續系統的能觀性(包括線性時變系統)、判斷線性離散系統的能控性和能觀性、將原系統變換成能控規范型、將原系統變換成能觀規范型、按能控性分解、按能觀性分解。2.5線性系統的狀態空間分析與綜合：線性系統的能控性與能觀性概念；線性定常系統的線性變換與標準型；線性定常系統的狀態反饋控制器與狀態觀測器設計。

四、試卷題型結構主要題型有：判斷題（10小題，每小題3分，共30分）、簡答題（5小題，每小題6分，共30分）、計算題（5小題，每小題10-20分，共70分）、論述題（1小題，每小題20分，共20分）。試卷滿分為150分。命題學院（簽蓋）：年月日

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