廣東省高等教育自學(xué)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
1．1 自動控制及自動控制理論的發(fā)展簡述
1．2 自動控制的基本原理與方式
1．3 自動控制系統(tǒng)的分類
1．4 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(xué)描述方法
2．1 控制系統(tǒng)的微分方程
2．2 傳遞函數(shù)
2．3 動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與梅森公式
2．4 控制系統(tǒng)的幾種常用傳遞函數(shù)
第3章 控制系統(tǒng)的時域分析法
3．1典型輸入信號和時域性能指標
3．2 一階系統(tǒng)的時域分析
3．3 二階系統(tǒng)的時域分析
3．4 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析
3．5 控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分析
第4章 控制系統(tǒng)的根軌跡分析法
4．1 根軌跡的概念與根軌跡方程
4．2 繪制根軌跡的基本規(guī)則和方法
4．3 用根軌跡分析控制系統(tǒng)
4．4 根軌跡的改造
第5章 控制系統(tǒng)的頻域分析法
5．1 頻率特性的基本概念
5．2 典型環(huán)節(jié)的頻率特性
5．3 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性
5．4 頻域法分析閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
5．5 用開環(huán)頻率特性分析系統(tǒng)的性能
第6章 控制系統(tǒng)的校正
6．1 系統(tǒng)校正概述
6．2 串聯(lián)超前校正
6．3 串聯(lián)滯后校正
6．4 串聯(lián)滯后一超前校正
6．5 串聯(lián)校正的期望特性法
6．6 PID校正裝置及PID串聯(lián)校正
6．7 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(xué)考試工業(yè)電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本課程是一門理論性較強的工程學(xué)科。本課程以經(jīng)典控制理論為主，重點論述用時域法、根軌跡法和頻域法分析線性系統(tǒng)的性能，并介紹系統(tǒng)的初步設(shè)計及校正的一般性原則。通過本課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生對自動控制理論有較系統(tǒng)的認識，達到理解并熟練掌握自動控制的基本理論和基本方法，具有初步解決工程相關(guān)問題的能力，并為進一步學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
（二）本課程的基本要求
通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生正確理解反饋控制系統(tǒng)的基本概念，掌握控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的一般方法，掌握線性系統(tǒng)的分析方法（時域法、根軌跡法和頻域法），為今后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及工作做準備。
基本要求如下：
1、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(xué)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
本課程在工業(yè)電氣自動化專業(yè)教學(xué)計劃中被列為專業(yè)基礎(chǔ)課,本課程以工程數(shù)學(xué)、電工原理、電機拖動、變流技術(shù)、計算機原理等為前序課程,也是自動控制系統(tǒng)等課程必需的理論基礎(chǔ)，因此本課程的學(xué)習(xí)對全面掌握各門專業(yè)課程起著重要的作用。本課程的重點是第三、第四、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(xué)習(xí)目的與要求
通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解自動控制的發(fā)展、自動控制系統(tǒng)的分類，理解自動控制系統(tǒng)的組成、基本控制方式（開環(huán)控制和閉環(huán)控制）和評價自動控制系統(tǒng)的性能指標。通過閉環(huán)控制系統(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）。閉環(huán)控制的特點,閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本原理。

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)
（1）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）
（1）識記：自動控制系統(tǒng)的兩種控制方式。
（2）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(xué)描述方法

（一）學(xué)習(xí)目的與要求
通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握自動控制系統(tǒng)的三種數(shù)學(xué)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)。

控制系統(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）領(lǐng)會：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、函數(shù)（重點）
（1）識記：傳遞函數(shù)概念。
（2）領(lǐng)會：傳遞函數(shù)定義及性質(zhì)。
（3）簡單應(yīng)用：由系統(tǒng)微分方程求傳遞函數(shù)。會用復(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)。

結(jié)構(gòu)圖與梅森公式（一般）

（1）識記：結(jié)構(gòu)圖的組成，幾種典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。
（2）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)

（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(xué)習(xí)目的與要求
通過本章的學(xué)習(xí)使學(xué)生理解系統(tǒng)對典型輸入信號的響應(yīng)，會求一階、二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)并據(jù)此分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及穩(wěn)定判據(jù)，會求0型、Ⅰ型、Ⅱ型系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。
（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
1、理解一階系統(tǒng)的微分方程、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖及閉環(huán)傳函。能熟練求解一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)h(t)及性能指標（ts=3T 對應(yīng)5%誤差帶ts=4T對應(yīng)2%誤差帶 eSS=0）,根據(jù)對系統(tǒng)的要求確定系統(tǒng)的某些參數(shù)(如反饋系數(shù))。
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。
（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）
（1）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。
（2）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=3T 對應(yīng)5%誤差帶ts=4T對應(yīng)2%誤差帶 eSS=0）, 根據(jù)對系統(tǒng)的要求確定系統(tǒng)的某些參數(shù)(如反饋系數(shù))。