廣東省高等教育自學課程考試考試大綱自動控制原理(一)

廣東省高等教育自學課程考試考試大綱自動控制原理（一）課程（課程代碼：08182）考試大綱目錄一、課程性質(zhì)與設(shè)置目的二、課程內(nèi)容與考核目標第1章自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制及自動控制理論的發(fā)展簡述自動控制的基本原理與方式自動控制系統(tǒng)的分類對自動控制系統(tǒng)的基本要求第2章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述方法控制系統(tǒng)的微分方程傳遞函數(shù)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與梅森公式3章控制系統(tǒng)的時域分析法典型輸入信號和時域性能指標一階系統(tǒng)的時域分析二階系統(tǒng)的時域分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析4根軌跡的概念與根軌跡方程繪制根軌跡的基本規(guī)則和方法用根軌跡分析控制系統(tǒng)根軌跡的改造第5章控制系統(tǒng)的頻域分析法頻率特性的基本概念典型環(huán)節(jié)的頻率特性系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性頻域法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性6章控制系統(tǒng)的校正系統(tǒng)校正概述串聯(lián)超前校正串聯(lián)滯后校正串聯(lián)滯后一超前校正串聯(lián)校正的期望特性法PID校正裝置及PID串聯(lián)校正反饋校正三、關(guān)于大綱的說明與考核實施要求附錄：題型舉例一、課程性質(zhì)與設(shè)置目的（一）課程性質(zhì)和特點自動控制原理是高等教育自學考試工業(yè)電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課法，具有初步解決工程相關(guān)問題的能力，并為進一步學習打下基礎(chǔ)。（二）本課程的基本要求通過本課程的學習使學生正確理解反饋控制系統(tǒng)的基本概念學習及工作做準備?；疽笕缦拢?、正確理解反饋控制系統(tǒng)的基本概念。2、掌握控制系統(tǒng)的數(shù)學模型建立的方法。3、掌握線性系統(tǒng)的時域法、根軌跡法和頻域分析法。4、理解自控系統(tǒng)校正的一般概念。（三）本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系、分工或區(qū)別也是自動控制系統(tǒng)等課程必需的理論基礎(chǔ)，第五章章，次重點是第一、第二章，一般章節(jié)為六章。二、課程內(nèi)容與考核目標第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念（一）學習目的與要求系統(tǒng)的舉例，理解反饋控制的原理。（二）課程內(nèi)容第一節(jié)自動控制及自動控制理論的發(fā)展簡述。第二節(jié)自動控制的兩種基本方式（開環(huán)控制和閉環(huán)控制）原理。第三節(jié)依據(jù)不同的標準，對自動控制系統(tǒng)進行分類，了解常用的分類方法及對控制系統(tǒng)的分類。第四節(jié)評價控制系統(tǒng)性能的指標主要包含三類。簡單了解三類評價的要求。（三）考核知識點1、一般了解自動控制的兩種基本方式（開環(huán)控制和閉環(huán)控制）、自動控制系統(tǒng)的組成、常用術(shù)語及自動控制系統(tǒng)的常見分類方法及分類。2、理解閉環(huán)控制的特點及理解自動控制的基本原理。（四）考核要求1、自動控制及自動控制理論的發(fā)展簡述(一般)識記：自控控制理論的發(fā)展狀況。2、自動控制的基本原理與方式（一般）識記：自動控制系統(tǒng)的兩種控制方式。領(lǐng)會：自動控制的基本原理。3、自動控制系統(tǒng)的分類（一般）（1）識記：自動控制系統(tǒng)的常見分類方法及分類。4、控制系統(tǒng)的基本要求（一般）（1）識記：評價自動控制系統(tǒng)的性能指標。第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述方法（一）學習目的與要求通過本章的學習使學生掌握自動控制系統(tǒng)的三種數(shù)學模型（微分方程、傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖）的建立方法。熟練掌握自動控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)的求取方法。（二）課程內(nèi)容RL，RC或RLC網(wǎng)絡(luò)及簡單電機拖動系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的微分方程列寫方法。傳遞函數(shù)概念，傳遞函數(shù)定義及性質(zhì)，由系統(tǒng)微分方程求傳遞函數(shù)方法，復(fù)阻抗法求給定R、L、C一階或二階網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)?？刂葡到y(tǒng)的幾種常用傳遞函數(shù)。（三）考核知識點1、掌握RL，RC或RLC網(wǎng)絡(luò)及簡單電機拖動系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的微分方程列寫方法。2、重點掌握理解傳遞函數(shù)定義及性質(zhì)、系統(tǒng)微分方程求傳遞函數(shù)方法，熟練運用復(fù)阻抗法求給定R、L、C一階或二階網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。3、理解閉環(huán)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，能應(yīng)用動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及梅森公式求傳遞函數(shù)。4、掌握控制系統(tǒng)的幾種常用傳遞函數(shù)。（四）考核要求1、制系統(tǒng)的微分方程（一般）（1）或RLC網(wǎng)絡(luò)及簡單電機拖動系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的微分方程列寫方法。2、函數(shù)（重點）識記：傳遞函數(shù)概念。領(lǐng)會：傳遞函數(shù)定義及性質(zhì)。C絡(luò)的傳遞函數(shù)。結(jié)構(gòu)圖與梅森公式（一般）識記：結(jié)構(gòu)圖的組成，幾種典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。領(lǐng)會：結(jié)構(gòu)圖及等效變換原則，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)。(3)簡單應(yīng)用：能應(yīng)用動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及其等效變換熟練求取輸入或干擾作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，用梅遜公式法求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)系統(tǒng)的幾種常用傳遞函數(shù)(次重點)（1）領(lǐng)會：控制系統(tǒng)的幾類典型的環(huán)節(jié)。第三章控制系統(tǒng)的時域分析法（一）學習目的與要求0（二）課程內(nèi)容二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)及系統(tǒng)參數(shù)（主要是ξ值）對動態(tài)響應(yīng)的影響，運用拉氏反變換法求二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，求解二階系統(tǒng)性能指標（tp,σp,ts）。穩(wěn)定性的基本概念及勞斯穩(wěn)定判據(jù)及應(yīng)用。穩(wěn)態(tài)誤差的定義，終值定理、誤差傳函、靜態(tài)誤差系數(shù)，應(yīng)用終值定理求O型Ⅰ、Ⅱ型系統(tǒng)的階躍輸入、斜波輸入和加速度輸入信號下的穩(wěn)態(tài)誤差。（三）考核知識點1h(t)（ts=3T誤差帶ts=4T2%誤差帶根據(jù)對系統(tǒng)的要求。2、重點掌握二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)及系統(tǒng)參數(shù)（主要是ξ值）對動態(tài)響應(yīng)的影響，會用拉氏反變換法求二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，會求二階系統(tǒng)性能指標（tp,σp,ts）。3、理解穩(wěn)定性與閉環(huán)系統(tǒng)特征根的關(guān)系，理解勞斯穩(wěn)定判據(jù)，熟練掌握勞斯穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法。4、能運用終值定理求O態(tài)誤差。（四）考核要求1、輸入信號和時域性能指標（一般）（1）識記：常用的輸入信號及時域性能指標2、系統(tǒng)分析（次重點）領(lǐng)會：一階系統(tǒng)的微分方程、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及閉環(huán)傳函。簡單應(yīng)用：求一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)h(t)及性能指標（ts=3T5%誤差帶誤差帶eSS=0）,(。系統(tǒng)分析（重點）識記：二階系統(tǒng)傳函的標準形式。領(lǐng)會：二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)及系統(tǒng)參數(shù)（主要是ξ值）對動態(tài)響應(yīng)的影響。簡單應(yīng)用：會用拉氏反變換法求二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，會求二階系統(tǒng)性能指標tp,σp,ts）。系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析（重點）識記：穩(wěn)定性的基本概念。領(lǐng)會：穩(wěn)定性與閉環(huán)系統(tǒng)特征根的關(guān)系，勞斯穩(wěn)定判據(jù)。簡單應(yīng)用：會用勞斯穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析（次重點）識記：穩(wěn)態(tài)誤差的定義。領(lǐng)會：終值定理、誤差傳函、靜態(tài)誤差系數(shù)。綜合應(yīng)用：會用終值定理求O信號下的穩(wěn)態(tài)誤差。第四章控制系統(tǒng)的根軌跡分析法（一）學習目的與要求用根軌跡定性分析系統(tǒng)的性能。（二）課程內(nèi)容第一節(jié)導出根軌跡方程。第二節(jié)由根軌跡應(yīng)滿足的方程，導出根軌跡繪制的基本法則和方法。第三節(jié)分析參數(shù)變化對控制系統(tǒng)性能的影響。第四節(jié)穩(wěn)定性能變差。（三）考核知識點1、掌握根軌跡繪制的基本法則，會用這些法則繪制簡單的系統(tǒng)的根軌跡。2、能分析參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性能的影響。（四）考核要求1、根軌跡的概念與根軌跡方程（一般）識記：根軌跡的一般概念。領(lǐng)會：根軌跡滿足的兩個條件。2、繪制根軌跡的基本規(guī)則和方法（重點）領(lǐng)會：根軌跡的繪制的基本法則綜合應(yīng)用：能熟練繪制系統(tǒng)的概略根軌跡3、用根軌跡分析控制系統(tǒng)（次重點）（1）簡單應(yīng)用：根軌跡法分析系統(tǒng)的性能4、根軌跡的改造（一般）（1）識記：增加開環(huán)零、極點能改變閉環(huán)的根軌跡?？刂葡到y(tǒng)的頻率特性分析法（一）學習目的與要求（包括復(fù)平面內(nèi)的頻率特性和對數(shù)幅相頻率特性態(tài)過程的方法。（二）第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)開環(huán)頻率特性的重要性能指標及其與系統(tǒng)三大性能之間的關(guān)系。（三）考核知識點1、頻率特性的基本概念。2、典型環(huán)節(jié)的頻率特性繪制。3、開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性。4、乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)。5、頻率法分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。（四）考核要求1、頻率特性的基本概念（次重點）（1）識記：頻率特性的概念及其與傳遞函數(shù)的關(guān)系。2、典型環(huán)節(jié)的頻率特性（重點）（1）簡單應(yīng)用：正確繪制幾種典型環(huán)節(jié)的頻率特性（包括復(fù)平面上開環(huán)幅相頻率特性和對數(shù)幅頻、相頻特性）。3、系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性（次重點）（1）簡單應(yīng)用：正確繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅相頻率特性（乃奎斯特圖）和對數(shù)幅頻、相頻特性（伯德圖）。4、頻域法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（重點）領(lǐng)會：幅角原理和乃奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)及對數(shù)頻率穩(wěn)定性判據(jù)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性。5、用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能（次重點）（1）領(lǐng)會：開環(huán)頻率特性與系統(tǒng)性能的關(guān)系第六章控制系統(tǒng)的校正（一）學習目的與要求通過本章的學習使學生了解系統(tǒng)校正的基本方法，理解各種校正方法的基本原理。（二）課程內(nèi)容系統(tǒng)性能指標的分類，對數(shù)幅頻特性的形狀與系統(tǒng)性能指標的關(guān)系，校正方式第二節(jié)相位超前校正裝置的結(jié)構(gòu)、頻率特性及作用，校正的方法。第三節(jié)串聯(lián)滯后校正裝置的結(jié)構(gòu)、頻率特性及作用，校正的方法。相位滯后-超前校正裝置的結(jié)構(gòu)、頻率特性及作用，校正的方法。第五節(jié)常用的幾類期望對數(shù)頻率特性，期望串聯(lián)校正方法第六節(jié)PID控制器的結(jié)構(gòu)，常用的幾種組合方式，PID控制器的頻率特性及作用。第七節(jié)局部反饋對系統(tǒng)性能的影響，局部校正的方法（三）考核知識點1、校正的基本概念。2、常用校正裝置。3、串聯(lián)校正。4、反饋校正。（四）考核要求1、控制系統(tǒng)校正的基本概念（一般）識記：校正的概念，常用的校正方式有兩種（串聯(lián)校正和反饋校正）。領(lǐng)會：對數(shù)幅頻特性的形狀對系統(tǒng)性能指標的影響2、串聯(lián)校正（一般）（1）領(lǐng)會：串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正、串聯(lián)滯后—超前校正、期望串聯(lián)校正的原理。3、PID控制器（一般）（1）領(lǐng)會：PID控制器的作用。4、反饋校正（一般）（1）領(lǐng)會：局部反饋校正的一般特性。三、關(guān)于大綱的說明與考核實施要求（一）自學考試大綱的目的和作用人自學、社會助學和課程考試命題進行指導和規(guī)定。課程自學大綱明確了課程學習的內(nèi)容以及深廣度（二）課程自學考試大綱與教材的關(guān)系教材的內(nèi)容是大綱所規(guī)定的課程知識和內(nèi)容的擴展與發(fā)揮也要有。反過來教材里的內(nèi)容，大綱里就不一定體現(xiàn)。（三）自學教材指定使用教材：《自動控制原理》陳鐵牛主編機械工業(yè)出版社2006年7月第1版.參考教材：《自動控制原理》孫炳達主編機械工業(yè)出版社2007年2月版《自控控制原理》張晉格主編哈爾濱工業(yè)大學出版社2004年5月版《控制工程基礎(chǔ)》孔祥東主編機械工業(yè)出版社2008年1月版（四）自學要求和自學方法的指導本大綱的課程基本要求是依據(jù)專業(yè)考試計劃和專業(yè)培養(yǎng)目標而確定的體部分。因此，課程內(nèi)容掌握程度、課程考核知識點是高等教育自學考試的主要內(nèi)容。建議學生在自學時應(yīng)做到以下幾點：1、在開始學習指定教材每一章之前，應(yīng)先閱讀大綱中有關(guān)這一章考核知識點及對知識點的能力層次要求即考核目標，使閱讀教材有的放矢。2、閱讀教材時，要仔細閱讀逐句推敲，深刻理解基本概念、基本理論，牢固掌握基本方法與技能。3、自學過程中堅持做好讀書筆記，做到有歸納、有總結(jié)、有理解、有提高。自學過程中除3、自學過程中堅持做好讀書筆記，做到有歸納、有總結(jié)、有理解、有提高。自學過程中除（五）對社會助學的要求1、熟知考試大綱對課程提出的目標總要求和各章掌握的知識點；熟知各知識點要求達到的能力層次，并深刻體會與理解各知識點的考核目標。2、輔導時應(yīng)以考試大綱為準，指定教材為基礎(chǔ)，避免隨意超綱，且應(yīng)突出重點。3、助學學時：本課程共5學分，建議總助學80學時。課時分配如下：章次內(nèi)容學時第一章自動控制系統(tǒng)的基本概念4第二章自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述方法10第三章控制系統(tǒng)的時域分析法14第四章控制系統(tǒng)的根軌跡分析法10第五章控制系統(tǒng)的頻域分析法14第六章控制系統(tǒng)的校正6總復(fù)習6總計64（六）考核內(nèi)容和考核目標的說明（六）考核內(nèi)容和考核目標的說明識記“”“”等四個能力層次規(guī)定考生應(yīng)達到的能力層次要求其含義是：正確的理解和判斷。理解其引申意義。并能