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2021年湖北自考自动控制理论(二)课程考试大纲

来源: 整编:湖北自考网 发表时间:2021-01-15 17:21:13 【湖北自考网:湖北自学考试门户网】

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湖北省高等教育自学考试课程考试大纲
课程名称:自动控制理论(二)        课程代码:02306
                                       
第一部分  课程性质与目标
一、课程性质与特点

自动控制理论(二)是高等教育自学考试“电气工程及其自动化”专业(专升本)的一门专业课程。该课程侧重于从理论的角度,系统地阐述自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律,介绍对自动控制系统建模、分析、设计过程中应用的各种原理、思想和方法。

2021年湖北自考自动控制理论(二)课程考试大纲

二、课程目标与基本要求
通过本课程的学习,应理解和掌握自动控制系统分析的基本方法、理论及应用。课程内容主要包括以下几个方面:控制系统导论、控制系统的数学模型 、线性系统的时域分析法 、线性系统的根轨迹法 、线性系统的频域分析法 、线性系统的校正方法 、线性离散系统的分析。
三、与本专业其他课程的关系
在学习本课程之前,考生应具有高等数学、电路、信号与线性系统、电子技术等课程的相关知识和理论基础,本课程与后续课程有一定关联。
第二部分  考核内容与考核目标
第一章  控制系统导论
一、学习目的与要求
通过学习,掌握自动控制系统的基本概念和分类 ,理解自动控制系统的基本要求。
二、考核知识点与考核目标
(一)自动控制的基本原理(重点)
1、自动控制技术及其应用(理解),2、自动控制理论(理解),3、反馈控制原理(理解),4、反馈控制系统的基本组成(理解),5、自动控制的基本控制方式(理解)。
(二)自动控制系统示例 (一般)
1、函数记录仪(识记),2、电阻炉微型计算机温度控制系统(识记),3、锅炉液位控制系统(识记)。
(三)自动控制系统的分类 (次重点)
1、线性连续控制系统(理解),2、线性定常离散控制系统(理解),3、非线性控制系统(理解)。
(四)自动控制系统的基本要求 (重点)
1、基本要求的提法(理解),2、典型外作用(理解)。

第2章 控制系统的数学模型
一、学习目的与要求
通过学习,熟悉傅里叶变换与拉普拉斯变换以及控制系统的时域、复数域数学模型,掌握控制系统的结构图与信号流图 。
二、考核知识点与考核目标
(一)傅里叶变换与拉普拉斯变换(重点)
1、 傅里叶级数(识记),2、傅里叶积分与傅里叶变换(理解),3、拉普拉斯变换(理解),4、拉普拉斯变换的积分下限(理解),5、拉普拉斯变换定理(理解),6、拉普拉斯变换反变换(理解)。
(二)控制系统的时域数学模型(重点)
1、线性元件的微分方程(理解),2、控制系统的建立(理解),3、线性系统的基本特性(理解),4、线性定常微分方程的求解(理解),5、非线性微分方程的线性化 (识记)
(三)控制系统的复数域数学模型 (重点)
1、传递函数的定义和性质(理解),2、传递函数的零点和极点(理解),3、传递函数的零点和极点对输出的影响(理解),4、典型元部件的传递函数(识记)。
(四)控制系统的结构图与信号流图 (重点)
1、系统结构图的组成和绘制(理解),2、结构图的等效变换和简化(理解),3、信号流图的组成和性质(识记),4、信号流图的绘制(理解),5、梅森增益公(理解)式,6、闭环系统传递函数(理解)。

第3章 线性系统的时域分析法
一、学习目的与要求
通过学习,熟悉系统的时域性能指标 ,掌握一阶系统、二阶系统的时域分析,掌握线性系统的稳定性分析和稳态误差计算 。
二、考核知识点与考核目标
(一)系统的时域性能指标 (重点)
1、典型输入信号(识记),2、动态过程与稳态过程(理解),3、动态性能与稳态性能。
(二)一阶系统的时域分析 .(重点)
1、一阶系统的数学模型(理解),2、一阶系统的单位阶跃响应(理解),3、一阶系统的单位脉冲响应(理解),4、一阶系统的单位斜坡响应(识记)。
(三)二阶系统的时域分析(重点)
1、二阶系统的属性模型(理解),2、二阶系统的单位阶跃响应(理解),3、欠阻尼二阶系统的动态过程分析(理解),4、过阻尼二阶系统的动态过程分析(理解),5、二阶系统性能的改善(识记)。
(四)高阶系统的时域分析 (次重点)
1、高阶系统的单位阶跃响应(理解),2、 高阶系统闭环主导极点及其动态性能分析(识记)。
(五)线性系统的稳定性分析 (重点)
1、稳定性的基本概念(理解),2、线性系统稳定的充分必要条件(理解),3、劳斯稳定判据(理解),4、劳斯稳定判据的特殊情况(识记),5、劳斯稳定判据的应用(应用)。
(六)线性系统的稳态误差计算(一般)
1、 误差与稳态误差(理解),2、系统类型(理解),3、阶跃输入作用下的稳态误差与静态位置误差系数(理解),4、斜坡输入作用下的稳态误差与静态速度误差系数(识记),5、加速度输入作用下的稳态误差与静态加速度误差系数(识记),6、扰动作用下的稳态误差(识记),7、减少或消除稳态误差的措施(识记)。

第4章  线性系统的根轨迹法
一、学习目的与要求
通过学习,建立根轨迹法的基本概念,掌握常规根轨迹的绘制法则,能够对系统性能进行分析。
二、考核知识点与考核目标
(一)根轨迹法的基本概念 (重点)
1、根轨迹概念(理解),2、根轨迹与系统性能(理解),3、闭环零、极点与开环零、极点之间的关系(理解),4、根轨迹(理解)。
(二)常规根轨迹的绘制法则(重点)
1、常规根轨迹的绘制法则(理解),2、 闭环极点的确定(应用)。
(三)广义根轨迹 (次重点)
1、参数根轨迹 (识记),2、附加开环零点的作用(识记)。
(四)系统性能的分析 (重点)
1、主导性能与偶极子(理解),2、系统性能的定性分析(应用)。

第5章 线性系统的频域分析法
一、学习目的与要求
通过学习,掌握频率特性、典型环节与开环系统频率特性,熟悉频域稳定判据、频域稳定裕度 、闭环系统的频域性能指标。
二、考核知识点与考核目标
(一)频率特性 (重点)
1、频率特性的基本概念(理解),2、频率特性的几何表示法(识记)。
(二)典型环节与开环系统频率特性的频率特性(重点)
 1、典型环节(理解),2、典型环节(理解),3、开环幅频特性曲线绘制(理解),4、开环对数频率特性曲线(理解),5、延迟环节和延迟系统(理解),5、传递函数的频域实验确定(识记)。
(三)频域稳定判据 (重点)
1、乃氏判据的数学基础(理解),2、奈奎斯特稳定判据(理解),3、对数频率稳定判据(识记),4、条件稳定系统(识记)。
(四)频域稳定裕度 (次重点)
1、相位裕度(理解),2、幅值裕度(理解)。
(五)闭环系统的频域性能指标 (重点)
1、控制系统的频带宽度(理解),2、系统带宽选择(理解),3、闭环系统频域指标和时域指标的转换(应用)。

第6章 线性系统的校正方法
一、学习目的与要求
通过学习,熟悉系统的设计与校正问题,熟悉常用校正装置及其特性,掌握串联校正、前馈校正方法。
二、考核知识点与考核目标
(一)系统的设计与校正问题 (重点)
1、性能指标(理解),2、系统带宽的确定(理解),3、校正方式(理解),4、基本控制规律(识记)。
(二)常用校正装置及其特性(重点)
1、无源校正网络(理解),2、有源校正装置(识记)。
(三)串联校正 (次重点)
1、频率响应法校正设计(理解),2、串联超前校正(理解),3、串联滞后校正(理解),4、串联滞后-超前校正(识记)。
(四)前馈校正(次重点)
1、前置滤波组合校正(理解),2、最小节拍组合校正(识记)。

第7章 线性离散系统的分析
一、学习目的与要求
通过学习,建立离散系统的基本概念,熟悉离散系统的稳定性与稳态误差 ,掌握离散系统的动态性能分析方法。
二、考核知识点与考核目标
(一)离散系统的基本概念 (重点)
1、采样控制系统(理解),2、数字控制系统(理解),3、离散控制系统的特点(理解),4、离散系统的研究方法(识记)。
(二)信号的采样与保持 (次重点)
1、采样过程(理解),2、采样过程的数学描述(理解),3、香农采样定理(理解),4、采样周期的选取(理解),5、信号保持(识记)。
(三)变换理论 (重点)
1、z变换定义(理解),2、z变换方法(理解),3、z变换性质(理解),4、z反变换(理解)。
(四)离散系统的数学模型(重点)
1、离散系统的数学定义(理解),2、线性常系数差分方程及其解法(理解),3、脉冲传递函数(理解),4、开环系统脉冲传递函数(理解),5、闭环系统脉冲传递函数(理解)。
(五)离散系统的稳定性与稳态误差(重点)
1、s域到z域的映射(识记),2、离散系统稳定的充分必要条件(理解),3、离散系统的稳定性判据(理解),4、离散系统的稳态误差(识记),5、离散系统的型别与静态误差系数(识记)。
(六)离散系统的动态性能分析(次重点)
1、离散系统的时间响应(识记),2、采样器和保持器对系统性能的影响(识记)。
第三部分  有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中,按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,其含义是:
识记:能知道有关的名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表述,是低层次的要求。
理解:在识记的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是较高层次的要求。
应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是最高层次的要求。
二、教材
1、指定教材:胡寿松.自动控制原理基础教程(第四版).北京:科学出版社,2017
2、参考教材:邹伯敏主编. 自动控制理论(第三版). 北京: 机械工业出版社,2007.
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。
2、阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每一个知识点,对基本概念必须深刻理解,对基本理论必须彻底弄清,对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中,既要思考问题,也要做好阅读笔记,把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理,这可从中加深对问题的认知、理解和记忆,以利于突出重点,并涵盖整个内容,可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节,在做练习之前,应认真阅读教材,按考核目标所要求的不同层次,掌握教材内容,在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析,解题时应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论述或推导,明确各层次(步骤)间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的能力层次,并深刻理解对各知识点的考核目标。
3、辅导时,应以考试大纲为依据,指定的教材为基础,不要随意增删内容,以免与大纲脱节。
4、辅导时,应对学习方法进行指导,宜提倡"认真阅读教材,刻苦钻研教材,主动争取帮助,依靠自己学通"的方法。
5、辅导时,要注意突出重点,对考生提出的问题,不要有问即答,要积极启发引导。
6、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导考生逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题,分析问题,做出判断,解决问题。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。
8、助学学时:本课程共4学分,建议总课时72学时,其中助学课时分配如下:
章 次     内 容    学 时
第1章    控制系统导论    6
第2章    控制系统的数学模型    16
第3章    线性系统的时域分析法    16
第4章    线性系统的根轨迹法    8
第5章    线性系统的频域分析法    8
第6章    线性系统的校正方法    8
第7章    线性离散系统的分析    10
合     计    72

五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:"识记"为 20 %、"理解"为 70  %、"应用"为 10 %。
3、试题难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。
4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
5、试题类型一般分为:单项选择题、填空题、简答题、计算题、综合运用题  。
6、考试采用闭卷笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格。

六、题型示例
1、单项选择题
控制系统的稳态误差反映了系统的(      )
A  绝对稳定性    B  相对稳定性    C  稳态精度      D  快速性
2、填空题
若某负反馈控制系统的开环传递函数为,则该系统的闭环特征方程为 (      )。
3、简答题
什么是二阶系统?
4、计算题
 下图所示电路,为输入,为输出,试建立该网络的传递函数模型。

5、综合应用题
典型二阶系统的闭环极点为,如图所示。如果:(1)a不变,减小 b;(2)b不变,增加a;试从超调量、调整时间、震荡频率、峰值时间、相对稳定性5个方面分析对系统性能的影响。

 

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