02306自動控制理論二

1、湖北省高等教育自學考試課程考試大綱課程名稱：自動控制理論（二）課程代碼：02306第一部分課程性質(zhì)與目標一、課程性質(zhì)與特點自動控制理論（二）是高等教育自學考試”電氣工程及其自動化”專業(yè)（專升本）的一門專業(yè)課程。 該課程側(cè)重于從理論的角度，系統(tǒng)地闡述自動控制科學和技術(shù)領(lǐng)域的基本概念和基本規(guī)律，介紹對自動控 制系統(tǒng)建模、分析、設計過程中應用的各種原理、思想和方法。二、課程目標與基本要求通過本課程的學習，應理解和掌握自動控制系統(tǒng)分析的基本方法、理論及應用。課程內(nèi)容主要包括以 下幾個方面：控制系統(tǒng)導論、控制系統(tǒng)的數(shù)學模型、線性系統(tǒng)的時域分析法、線性系統(tǒng)的根軌跡法、線性 系統(tǒng)的頻域分析法、線性系統(tǒng)的校正

2、方法、線性離散系統(tǒng)的分析。三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系在學習本課程之前，考生應具有高等數(shù)學、電路、信號與線性系統(tǒng)、電子技術(shù)等課程的相關(guān)知識和理 論基礎，本課程與后續(xù)課程有一定關(guān)聯(lián)。第二部分 考核內(nèi)容與考核目標第一章控制系統(tǒng)導論一、學習目的與要求通過學習，掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念和分類，理解自動控制系統(tǒng)的基本要求。二、考核知識點與考核目標（一）自動控制的基本原理（重點）1、自動控制技術(shù)及其應用（理解），2、自動控制理論（理解），3、反饋控制原理（理解），4、反饋控 制系統(tǒng)的基本組成（理解），5、自動控制的基本控制方式（理解）。（二）自動控制系統(tǒng)示例（一般）1、函數(shù)記錄儀（識記），2、電阻爐微型計

3、算機溫度控制系統(tǒng)（識記），3、鍋爐液位控制系統(tǒng)（識記） （三）自動控制系統(tǒng)的分類（次重點）1、線性連續(xù)控制系統(tǒng)（理解），2、線性定常離散控制系統(tǒng)（理解），3、非線性控制系統(tǒng)（理解）（四）自動控制系統(tǒng)的基本要求（重點）1、基本要求的提法（理解），2、典型外作用（理解）第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型一、學習目的與要求通過學習，熟悉傅里葉變換與拉普拉斯變換以及控制系統(tǒng)的時域、復數(shù)域數(shù)學模型，掌握控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)圖與信號流圖。二、考核知識點與考核目標（一）傅里葉變換與拉普拉斯變換（重點）1、傅里葉級數(shù)（識記），2、傅里葉積分與傅里葉變換（理解），3、拉普拉斯變換（理解），4、拉普 拉斯變換的積分下限（理解）

4、，5、拉普拉斯變換定理（理解），6、拉普拉斯變換反變換（理解）。（二）控制系統(tǒng)的時域數(shù)學模型（重點）1、線性元件的微分方程（理解），2、控制系統(tǒng)的建立（理解），3、線性系統(tǒng)的基本特性（理解），4、 線性定常微分方程的求解（理解），5、非線性微分方程的線性化（識記）（三）控制系統(tǒng)的復數(shù)域數(shù)學模型（重點）1、傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)（理解），2、傳遞函數(shù)的零點和極點（理解），3、傳遞函數(shù)的零點和極點對輸出的影響（理解），4、典型元部件的傳遞函數(shù)（識記）（四）控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與信號流圖（重點）1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的組成和繪制（理解），2、結(jié)構(gòu)圖的等效變換和簡化（理解），3、信號流圖的組成和性 質(zhì)（識記），4、

5、信號流圖的繪制（理解），5、梅森增益公（理解）式，6、閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)（理解）。第3章線性系統(tǒng)的時域分析法一、學習目的與要求通過學習，熟悉系統(tǒng)的時域性能指標，掌握一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的時域分析，掌握線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 分析和穩(wěn)態(tài)誤差計算。二、考核知識點與考核目標（一）系統(tǒng)的時域性能指標（重點）1、典型輸入信號（識記），2、動態(tài)過程與穩(wěn)態(tài)過程（理解），3、動態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能。（二）一階系統(tǒng)的時域分析.（重點）1、一階系統(tǒng)的數(shù)學模型（理解），2、一階系統(tǒng)的單位階躍響應（理解），3、一階系統(tǒng)的單位脈沖響 應（理解），4、一階系統(tǒng)的單位斜坡響應（識記）。（三）二階系統(tǒng)的時域分析（重點）1、二階系統(tǒng)的屬性模

6、型（理解），2、二階系統(tǒng)的單位階躍響應（理解），3、欠阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài) 過程分析（理解），4、過阻尼二階系統(tǒng)的動態(tài)過程分析（理解），5、二階系統(tǒng)性能的改善（識記）。（四）高階系統(tǒng)的時域分析（次重點）1、高階系統(tǒng)的單位階躍響應（理解），2、高階系統(tǒng)閉環(huán)主導極點及其動態(tài)性能分析（識記）（五）線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（重點）1、穩(wěn)定性的基本概念（理解），2、線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件（理解），3、勞斯穩(wěn)定判據(jù)（理解） 4、勞斯穩(wěn)定判據(jù)的特殊情況（識記），5、勞斯穩(wěn)定判據(jù)的應用（應用）。（六）線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計算（一般）1、誤差與穩(wěn)態(tài)誤差（理解），2、系統(tǒng)類型（理解），3、階躍輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與靜

7、態(tài)位置誤差 系數(shù)（理解），4、斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與靜態(tài)速度誤差系數(shù)（識記），5、加速度輸入作用下的穩(wěn)態(tài) 誤差與靜態(tài)加速度誤差系數(shù)（識記），6、擾動作用下的穩(wěn)態(tài)誤差（識記），7、減少或消除穩(wěn)態(tài)誤差的措施 （識記）。第4章 線性系統(tǒng)的根軌跡法一、學習目的與要求通過學習，建立根軌跡法的基本概念，掌握常規(guī)根軌跡的繪制法則，能夠?qū)ο到y(tǒng)性能進行分析。二、考核知識點與考核目標（一）根軌跡法的基本概念（重點）1、根軌跡概念（理解），2、根軌跡與系統(tǒng)性能（理解），3、閉環(huán)零、極點與開環(huán)零、極點之間的關(guān) 系（理解），4、根軌跡（理解）。（二）常規(guī)根軌跡的繪制法則（重點）1、常規(guī)根軌跡的繪制法則（理解），2、

8、閉環(huán)極點的確定（應用）（三）廣義根軌跡（次重點）1、參數(shù)根軌跡（識記），2、附加開環(huán)零點的作用（識記）（四）系統(tǒng)性能的分析（重點）1、主導性能與偶極子（理解），2、系統(tǒng)性能的定性分析（應用）第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法一、學習目的與要求通過學習，掌握頻率特性、典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)頻率特性，熟悉頻域穩(wěn)定判據(jù)、頻域穩(wěn)定裕度、閉 環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標。二、考核知識點與考核目標（一）頻率特性（重點）1、頻率特性的基本概念（理解），2、頻率特性的幾何表示法（識記）（二）典型環(huán)節(jié)與開環(huán)系統(tǒng)頻率特性的頻率特性（重點）1、典型環(huán)節(jié)（理解），2、典型環(huán)節(jié)（理解），3、開環(huán)幅頻特性曲線繪制（理解），4、開環(huán)對數(shù)頻率

9、特性曲線（理解），5、延遲環(huán)節(jié)和延遲系統(tǒng)（理解），5、傳遞函數(shù)的頻域?qū)嶒灤_定（識記）。（三）頻域穩(wěn)定判據(jù)（重點）1、乃氏判據(jù)的數(shù)學基礎（理解），2、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)（理解），3、對數(shù)頻率穩(wěn)定判據(jù)（識記），4、 條件穩(wěn)定系統(tǒng)（識記）。（四）頻域穩(wěn)定裕度（次重點）1、相位裕度（理解），2、幅值裕度（理解）。（五）閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標（重點）1、控制系統(tǒng)的頻帶寬度（理解），2、系統(tǒng)帶寬選擇（理解），3、閉環(huán)系統(tǒng)頻域指標和時域指標的轉(zhuǎn) 換（應用）。第6章線性系統(tǒng)的校正方法一、學習目的與要求通過學習，熟悉系統(tǒng)的設計與校正問題，熟悉常用校正裝置及其特性，掌握串聯(lián)校正、前饋校正方法。 二、考核知識點與考核

10、目標（一）系統(tǒng)的設計與校正問題（重點）1、性能指標（理解），2、系統(tǒng)帶寬的確定（理解），3、校正方式（理解），4、基本控制規(guī)律（識記）（二）常用校正裝置及其特性（重點）1、無源校正網(wǎng)絡（理解），2、有源校正裝置（識記）（三）串聯(lián)校正（次重點）1、頻率響應法校正設計（理解），2、串聯(lián)超前校正（理解），3、串聯(lián)滯后校正（理解），4、串聯(lián)滯后 -超前校正（識記）。（四）前饋校正（次重點）1、前置濾波組合校正（理解），2、最小節(jié)拍組合校正（識記）第7章線性離散系統(tǒng)的分析一、學習目的與要求通過學習，建立離散系統(tǒng)的基本概念，熟悉離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差，掌握離散系統(tǒng)的動態(tài)性 能分析方法。二、考核知識點與

11、考核目標（一）離散系統(tǒng)的基本概念 （重點）1、采樣控制系統(tǒng)（理解），2、數(shù)字控制系統(tǒng)（理解），3、離散控制系統(tǒng)的特點（理解），4、離散系統(tǒng) 的研究方法（識記）。（二）信號的采樣與保持 （次重點）1、采樣過程（理解），2、采樣過程的數(shù)學描述（理解），3、香農(nóng)采樣定理（理解），4、采樣周期的選 ?。ɡ斫猓?，5、信號保持（識記）。（三）變換理論（重點）1、z變換定義（理解），2、z變換方法（理解），3、z變換性質(zhì)（理解），4、z反變換（理解）。（四）離散系統(tǒng)的數(shù)學模型（重點）1、離散系統(tǒng)的數(shù)學定義（理解），2、線性常系數(shù)差分方程及其解法（理解），3、脈沖傳遞函數(shù)（理解）， 4、開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)（

12、理解），5、閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)（理解）。（五）離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差（重點）1、s域到z域的映射（識記），2、離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件（理解），3、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)（理解），4、離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（識記），5、離散系統(tǒng)的型別與靜態(tài)誤差系數(shù)（識記）。（六）離散系統(tǒng)的動態(tài)性能分析（次重點）1、離散系統(tǒng)的時間響應（識記），2、采樣器和保持器對系統(tǒng)性能的影響（識記）。第三部分有關(guān)說明與實施要求一、考核的能力層次表述本大綱在考核目標中，按照“識記”、“理解”、“應用”三個能力層次規(guī)定其應達到的能力層次要求。 各能力層次為遞進等級關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎上，其含義是：識記：能知道有關(guān)的名

13、詞、概念、知識的含義，并能正確認識和表述，是低層次的要求。理解：在識記的基礎上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關(guān)概念、原理、方法 的區(qū)別與聯(lián)系，是較高層次的要求。應用：在理解的基礎上，能運用基本概念、基本原理、基本方法聯(lián)系學過的多個知識點分析和解決有 關(guān)的理論問題和實際問題，是最高層次的要求。二、教材1、指定教材：胡壽松.自動控制原理基礎教程（第四版）.北京：科學出版社，20172、參考教材：鄒伯敏主編.自動控制理論（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2007.三、自學方法指導1、在開始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關(guān)這一章的考核知識點及對知識點的能力層次要 求和考核目

14、標，以便在閱讀教材時做到心中有數(shù)，有的放矢。2、閱讀教材時，要逐段細讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個知識點，對基本概念必須深刻理解， 對基本理論必須徹底弄清，對基本方法必須牢固掌握。3、在自學過程中，既要思考問題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理， 這可從中加深對問題的認知、理解和記憶，以利于突出重點，并涵蓋整個內(nèi)容，可以不斷提高自學能力。4、完成書后作業(yè)和適當?shù)妮o導練習是理解、消化和鞏固所學知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題及提高能 力的重要環(huán)節(jié)，在做練習之前，應認真閱讀教材，按考核目標所要求的不同層次，掌握教材內(nèi)容，在練習 過程中對所學知識進行合理的回顧與發(fā)揮，注重理

15、論聯(lián)系實際和具體問題具體分析，解題時應注意培養(yǎng)邏 輯性，針對問題圍繞相關(guān)知識點進行層次（步驟）分明的論述或推導，明確各層次（步驟）間的邏輯關(guān)系。 四、對社會助學的要求1、應熟知考試大綱對課程提出的總要求和各章的知識點。2、應掌握各知識點要求達到的能力層次，并深刻理解對各知識點的考核目標。3、輔導時，應以考試大綱為依據(jù)，指定的教材為基礎，不要隨意增刪內(nèi)容，以免與大綱脫節(jié)。4、輔導時，應對學習方法進行指導，宜提倡認真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動爭取幫助，依靠自 己學通的方法。5、輔導時，要注意突出重點，對考生提出的問題，不要有問即答，要積極啟發(fā)引導。6、注意對應考者能力的培養(yǎng)，特別是自學能力的培養(yǎng)

16、，要引導考生逐步學會獨立學習，在自學過程中 善于提出問題，分析問題，做出判斷，解決問題。7、要使考生了解試題的難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個能力層次中會存在著不同難 度的試題。8、助學學時：本課程共4學分，建議總課時72學時，其中助學課時分配如下：章次內(nèi)容學時第1章控制系統(tǒng)導論6第2章控制系統(tǒng)的數(shù)學模型16第3章線性系統(tǒng)的時域分析法16第4章線性系統(tǒng)的根軌跡法8第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法8第6章線性系統(tǒng)的校正方法8第7章線性離散系統(tǒng)的分析10合計72五、關(guān)于命題考試的若干規(guī)定1、本大綱各章所提到的內(nèi)容和考核目標都是考試內(nèi)容。試題覆蓋到章，適當突出重點。2、試卷中對不同能力層次的試題比例大致是：”識記”為20 %、”理解”為70 %、”應用”為10 %。3、試題難易程度應合理：易、較易、較難、難比例為2： 3： 3： 2。4、每份試卷中，各類考核點所占比例約為：重點占65%,次重點占25%, 一般占10%。5、試題類型一般分為：單項選擇題、填空題、簡答題、計算題、綜合運用題。6、考試采用閉卷筆試，考試時間150分鐘，采用百分制評分，60