813 自动控制理论（含现代控制理论）
一、总体要求
自动控制理论是高等学校电气信息类、机械类等各专业学生一门重要的必修专业基础课。该课程要求考生系统掌握自动控制理论的基本概念、基本理论和基本方法，并且能够运用所学的基本理论、基本知识和基本方法分析和解决控制理论问题及工程应用问题。
二、内容及比例
1. 数学模型：15%
时域数学模型 从实际系统物理模型建立微分方程；微分方程列写、求解。
传递函数 传递函数的定义、性质；传递函数方法；与微分方程关系。
结构图与信号流图
结构图的建立；与微分方程、传递函数的关系，结构图的简化。信号流图的概念、组成、一般建立方法；与微分方程、传递函数、结构图的关系。
梅逊公式
公式表达式各参数的含义、应用方法，与结构图特别是信号流程图的关系。
2. 时域分析法：15%
线性系统时域响应及性能指标
典型信号与典型响应的含义；阶跃响应性能指标计算。
一阶系统
基本概念，典型一阶系统时域响应和性能指标。
二阶系统
二阶和典型二阶系统时域响应和性能指标，典型二阶系统性能分析，二阶系统性能的改善。稳定性分析
稳定性的定义、具体分析方法；Routh 判据和Hurwitz 判据的应用。
线性系统的稳态性能
稳态误差的定义、求法及方法应用条件；终值定理；稳态、动态、误差系数的概念等。
3. 根轨迹法：15%
根轨迹方程
方程的含义，绘根轨迹条件。
绘常规根轨迹基本法则 绘根轨迹及广义参数根轨迹；用MATLAB 进行根轨迹绘制与分析。
利用根轨迹分析系统性能
零、极点对根轨迹的影响。
4. 频域分析法：15%
频率特性
概念、定义、应用范围，数学本质。
典型环节及频率特性
求取方法，系统的频率特性。
奈魁斯特判据
关于判据的定理，判断稳定性。控制系统相对稳定性；频域指标和时域指标的关系。用MATLAB 进行系统频域性能分析。
稳定裕度
稳定裕度的定义、计算公式、应用。
闭环频率特性
系统校正 系统校正的概念、常用校正装置及其特性分析、串联校正
5. 非线性系统分析：10%
典型非线性特性及其对系统动态过程的影响
描述函数
描述函数的定义、求取方法。
描述函数法及系统分析
系统稳定性与产生自振的条件，稳定性判断。
6. 离散控制系统：15%
采样与保持
采样定理、零阶保持器数字描述
差分方程及其定义、性质和解法
Z 变换
定义、性质；Z变换的方法；Z反变换的方法
离散系统的数学模型
离散系统分析
稳定性与稳态误差；动态性能分析
7. 状态空间分析：15%
（1）状态空间描述
状态变量、由微分方程建立状态空间表达式、能控规范型实现、能观测规范型实现、对角规范型实现、约当规范型实现；状态变换、线性变换
（2）状态方程求解
零输入和零状态响应、齐次状态方程的求解；状态转移矩阵的概念、状态转移矩阵的性质；非齐次状态方程的求解。
（3）能控性与能观测性
能控性的基本概念、能控性的判断方法；能观测性的基本概念、能观测性的判断方法；对偶原理、能控能观性与传递函数的关系。
（4）极点配置和观测器设计 极点配置的定义；极点配置的方法、条件及应用；用状态反馈配置系统的极点、输出反馈与极点配置、状态观测器及其设计。
三、题型及分值比例 计算题：35% 分析题：35% 绘图题：15% 推导题：15%
四、可供参阅书目
胡寿松主编：《自动控制原理》，科学出版社，2007年6 月第五版
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