機(jī)械與動力工程學(xué)院博士生資格考試筆試大綱

上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院機(jī)械與動力工程學(xué)院博士生資格考試筆試大綱SyllabusofPh.D.QualificationExamination(SJTU-ME)*筆試主題ExamTopic（中文）自動控制理論（English）Automaticcontroltheory*考核形式ExamFormat閉卷考試，1小時Closed-bookexam,1hour*考核目標(biāo)ExamTarget《自動控制理論》是機(jī)械工程專業(yè)重要的控制專業(yè)課程之一，通過該課程的考核，能夠評價考生掌握自動控制理論基礎(chǔ)和分析處理實(shí)際自動控制問題的能力。"Automaticcontroltheory"isoneoftheimportantspecializedcontrolcoursesfortheMechanicalEngineering.Throughtheexaminationofthiscourse,wecanevaluatethecandidates'abilitytomasterthetheoreticalbasisofautomaticcontrol,analyzeanddealwithpracticalautomaticcontrolproblems.*考核內(nèi)容ExamContents考核內(nèi)容主要包括：自動控制的基本概念；控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式描述；控制系統(tǒng)的時域分析、頻域分析分析、穩(wěn)定性分析；控制系統(tǒng)的校正、極點(diǎn)配置；能控性與能觀測性；穩(wěn)定性；狀態(tài)反饋，觀測器;最優(yōu)控制等基本內(nèi)容。具體涵蓋：

1、掌握自動控制的基本概念和術(shù)語，能理解和說明其含義；

2、熟悉自動控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立和不同形式數(shù)學(xué)模型的相互關(guān)系，能按要求用數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確描述控制系統(tǒng)；

3、掌握控制系統(tǒng)的各種分析方法和應(yīng)用，能選擇合適的分析方法解決所提出的問題；

4、了解控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及意義，能合理運(yùn)用性能指標(biāo)分析評價系統(tǒng)；熟悉狀態(tài)向量與狀態(tài)方程；模擬結(jié)構(gòu)圖的繪制；狀態(tài)方程的建立；狀態(tài)空間表達(dá)式的線性變換；傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間表達(dá)式的相互轉(zhuǎn)化。5、熟悉狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的概念、含義以及對應(yīng)的各種求解方法；線性定常系統(tǒng)非齊次方程的求解。6、了解能控性與能觀測性的概念，掌握控制系統(tǒng)能控性與能觀測性判別方法，以及能控標(biāo)準(zhǔn)形與能觀測標(biāo)準(zhǔn)形和分解方法。7、了解并掌握李亞普諾夫意義下的穩(wěn)定性含義，李亞普諾夫第二方法（直接法）及其物理意義；掌握線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的李亞普諾夫第二方法。8、了解線性定常系統(tǒng)的綜合方法，掌握狀態(tài)反饋及輸出反饋的概念；掌握狀態(tài)反饋對原系統(tǒng)的影響及具體設(shè)計方法。9、掌握LQR最優(yōu)控制，熟悉黎卡提方程、歐拉方程。Topicsincludedintheassessment:Thebasicconceptsofautomaticcontrol,thestate-spacerepresentationofthecontrolsystem,thetimedomainanalysis,frequencydomainanalysisandstabilityanalysisofthecontrolsystem,thedesignofcompensatorsandpoleconfigurationofthecontrolsystem,controllabilityandobservability,stability,statefeedbackcontroldesign,observerdesign,optimalcontroletc.Specifiedrequirements:1.Comprehendthebasicconceptsandtermsofautomaticcontrol,andbeabletointerpretthem.2.Beacquaintedwiththeformulationofthemathematicalmodeloftheautomaticcontrolsystemandtherelationshipbetweendifferentformsofmathematicalmodels,andbeabletoaccuratelyrepresentthecontrolsystemwiththerequiredmathematicalmodel.3.Comprehendthetheoryandusageofvariousanalysismethodsofthecontrolsystem,andbeabletoselectappropriateanalysismethodstosolvethegivenproblem.4.Understandtheperformanceindicatorsofthecontrolsystem,andbeabletousetheperformanceindicatorstoevaluatethesystem.Beacquaintedwiththestatevectorandstateequations,thedrawingofthesimulatedsystemstructurediagram,theobtainofthestateequations,thelineartransformationofthestate-spacerepresentation,andthetransformationbetweenthetransferfunctionandthestate-spacerepresentation.5.Beacquaintedwiththeconceptofthestate-transitionmatrixandthecorrespondingsolvingmethods.Beabletosolvetheinhomogeneousequationsoflineartime-invariantsystems.6.Understandtheconceptsofcontrollabilityandobservability,andcomprehendthemethodsofevaluatingthecontrollabilityandobservabilityofcontrolsystems,aswellasthecontrollablestandardformandtheobservablestandardformofthestate-spacerepresentationandthedecompositionmethod.7.ComprehendthemeaningofstabilityinthedomainofLyapunovtheory,thesecondmethodofLyapunov(directmethod)anditsphysicalmeaning.ComprehendthesecondmethodofLyapunovforthestabilityanalysisoflineartime-invariantsystems.8.Understandthecomprehensivemethodoflineartime-invariantsystem,andcomprehendtheconceptsofstatefeedbackandoutputfeedback.Beawareoftheinfluenceofstatefeedbackontheoriginalsystemandcomprehendthespecificdesignmethodsofstatefeedbackcontrol.9.KnowwellLQRoptimalcontrol,familiarwithRiccatiequationandEulerequation.*參考書目References[1]劉豹，唐萬生主編：《現(xiàn)代控制理論》，機(jī)械工業(yè)出版社，2006。[2]KatsuhikoOgata

著，盧伯英，佟明安

譯，現(xiàn)代控制工程（第五版），2017[1