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一、考试组成 433控制工程综合共分三部分:自动控制原理为60分,模拟电路与数字电路为60分,计算机控制系统为30分。
二、自动控制原理部分的考试大纲 (一)复习内容及基本要求 1.自动控制的一般概念 主要内容:自动控制的任务,基本控制方式:开环、闭环(反馈)控制。自动控制的性能要求:稳、快、准及最优化。 基本要求:重点是反馈控制原理与动态过程的概念,以及建立原理方块图的方法。 2.数学模型 主要内容:动态方程建立及线性化,传递函数及动态结构图,结构图的等效变换,梅逊公式及应用,典型环节。 基本要求:重点是传递函数和动态结构图的概念,以及增量线性化、结构图等效变换的法则。利用复阻抗直接建立电路结构图的方法。典型环节的概念。 3.时域分析法 主要内容:典型响应及性能指标。一、二阶系统的分析与计算。系统稳定性的分析与计算:劳斯、古尔维茨判据。稳态误差的计算及一般规律。 基本要求:重点是典型响应,性能指标诸概念及计算指标的方法,也要重视结构参数对系统响应影响的一般规律。典型响应以阶跃响应为主。劳斯、古尔维茨判据和结构稳定性的概念。终值定理的使用条件。 4.根轨迹法 主要内容:根轨迹的概念与根轨迹方程,根轨迹的绘制法则,广义根轨迹,零、极点分布与阶跃响应性能的关系,主导极点与偶极子,阶跃响应的根轨迹分析。 基本要求:重点是根轨迹法则的应用及主导极点、偶极子等的概念,利用根轨迹估算阶跃响应的性能指标,法则证明只需一般了解。 5.频率响应法 主要内容:线性系统的频率响应,典型环节的频率响应,系统开环的频率响应,Nyquist稳定判据和对数频率稳定判据,稳定裕度及计算,信号的频谱,闭环幅频与阶跃响应的关系,峰值及频宽,开环频率响应与阶跃响应的关系,三频段(低频段,中频段和高频段)的分析方法。 基本要求:频域性能指标、环节和系统频率响应曲线的绘制、以及系统稳定性判据(Nyquist判据和对数判据)均为重点内容。等M、等N圆图,尼柯尔斯图仅作一般了解。要明确单位最小相位和非最小相位的差别。估算公式只作一般了解。 6.线性系统的校正方法 主要内容:系统设计问题概述,串联校正特性及作用:超前、滞后及PID。校正设计的频率法。校正设计的根轨迹法。反馈校正的作用及计算要点。复合校正原理及其实现。 基本要求:校正装置的作用及频率法的应用。以串联校正为主,反馈校正为辅。以频率法为主,根轨迹法为辅。复合校正的应用。 7.线性连续系统的状态空间分析方法 主要内容:状态的概念和状态方程的列写,状态方程的解。状态方程的线性变换,传递函数阵。系统的可控性、可观性及其判据。动态方程的标准形,可控性、可观性分解。对偶原理,传递函数的实现。状态反馈及极点配置。状态观测器及其设计。稳定性理论。 基本要求:仅限于单输入单输出线性定常连续系统的一般理论。 8.采样系统理论 主要内容:采样信号及采样系统。采样过程的数学描述。采样信号的复现:香农定理、零阶保持器。Z变换及Z反变换:定理、方法及应用。差分方程及差分方程的解。脉冲传递函数及动态结构图变换。采样系统稳定性计算:双线性变换和劳斯判据,朱利(Jury)判据。采样系统稳态误差的计算及一般规律。采样系统零、极点分布与动态性能的定性分析。离散系统的状态方程及其解。 基本要求:Z变换的应用和脉冲传递函数的概念,用Z变换解差分方程。 9.非线性系统理论 主要内容:非线性系统动态过程的一般特征。典型非线性特性及其影响。谐波线性化及描述函数。用描述函数法研究系统稳定性和自激振荡。相轨迹的一般特点及绘制方法。线性系统的相轨迹,非线性系统的相轨迹绘制及分析。非线性系统的校正问题。 基本要求:非线性系统的不可叠加性及自振现象,描述函数法的使用限制条件,描述函数的建立只作一般了解,相轨迹法重点在线性系统相轨迹的全局结构,分段线性系统相轨迹和动态过程的概略分析。 (二)参考教材 《自动控制原理》 程鹏主编 高等教育出版社出版
三、模拟电路与数字电路部分的考试大纲 (一)模拟电子技术基础 1. 三极管共射放大电路、三种工作状态、饱和失真与截止失真、简化h参数等效电路、输入电阻、输出电阻、电压放大倍数、共集电极放大电路、共基极放大电路、多极放大电路,共射放大电路频率响应; 2. 结型场效应管共源极放大电路、微变等效电路、输入电阻、输出电阻、电压放大倍数、共漏极放大电路、共栅极放大电路、N沟道增强型MOS场效应管共源极放大电路; 3. 四种差动放大电路、差放的饱和与截止、共模抑制能力、互补式差放; 4. 负反馈对放大电路性能的改善、反馈系数计算、放大倍数估算、信号源内阻对反馈效果的影响、负反馈放大电路的稳定性; 5. 运算放大器及其负反馈应用:反相放大器、同相放大器、加法器、电压跟随器、微分器、积分器、对数、反对数、乘法器、除法器、运放的失调、精密放大器、精密整流器; 6. 运放的非负反馈应用:滞回比较器、方波发生器、三角波发生器、锯齿波发生器; 7. 正弦振荡器:RC串并联振荡电路、变压器反馈式振荡电路、三点式振荡电路、晶体振荡电路; 8. 功放:OTL、OCL、BTL、自举电路; 9. 串联式稳压电路、集成稳压器、稳压器的扩压扩流方式、PWM串联式开关稳压电源。 (二)数字电子技术基础 1.三种基本逻辑、复合逻辑、逻辑函数表示方法及其相互转换、基本公式、常用公式、基本规则、逻辑化简、最小项、卡诺图化简法、约束化简; 2.加法器、选择器、比较器、编码器、译码器、多输出函数化简; 3.无输入反变量化简、补码、集成组合器件应用、组合电路中的竞争与冒险; 4.TTL与非门、电压传输特性、输入噪声容限、输入负载特性及多余输入端处理、平均传输时间、OC门线与及外接负载计算、三态门、CMOS反相器、双向传输门; 5.同步RS触发器与空翻现象、主从JK触发器及其一次变化问题、边沿型D触发器、T及T’触发器、各类触发器间的转换; 6.锁存器、移位寄存器、累加器、同步二进制加/减法计数器、异步二进制加法/减法计数器、同步式异步式的性能比较; 7.三位环形计数器分析及其自启动设计、三位扭环形计数器分析及其自启动设计; 8.同步时序电路分析与设计、异步时序电路分析与设计; 9.有输入变量的同步时序电路分析与设计; 10.用集成计数器构成任意进制计数器(复位法、置数法); 11.用555时基电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器; 12.CMOS施密特触发器、COMS微分型单稳态触发器、COMS积分型单稳态触发器; 13.存储器及其地址扩展与位扩展; 14.倒T形D/A转换器、计数式A/D转换器、逐次渐近式A/D转换器、并联比较式A/D转换器;
(三)主要参考教材 1、《模拟电子技术基础》 华成英、童诗白主编 高等教育出版社 2、《数字电子技术基础》 闫石主编 高等教育出版社
四、计算机控制系统部分的考试大纲 (一)复习内容和基本要求 采样系统的基本理论内容已包含在自动控制理论的复习范围,计算机控制系统的考试内容将不包括采样系统的基本理论内容。 1、计算机控制系统连续域-离散化设计 主要内容:连续域-离散化设计的基本概念;主要离散化设计方法:一阶向后差分法、双线性变换(突斯汀变换)等方法的作法及基本特性;数字PID的位置算法、增量算法以及算法的改进。 基本要求:变换方法的基本特点和具体变换公式。 2、计算机控制系统直接域设计 主要内容:直接域设计的基本概念;离散域根轨迹的特点;系统动态指标与z域极点关系; 变换的方法和主要特性、 域设计。 基本要求:系统动态指标与z域极点关系;实现 变换及简单 域设计。 3、计算机控制系统状态空间设计 主要内容:离散系统的可控及可达性;采样系统的可观、可控性与采样周期的关系;状态反馈的主要特性;单输入系统极点配置的方法;全阶、降阶观测器设计;控制器与观测器的组合。 基本要求:单输入系统极点配置方法;全阶及降阶观测器设计;控制器与观测器的组合。 4、计算机控制系统硬件与软件 主要内容:计算机控制系统的基本硬件配置及主要部件的作用;计算机控制系统中计算机、A/D、D/A主要性能及参数的选取;计算机控制系统实时软件构成;控制算法编排方法及其特点;实时控制算法减少时延的编排及比例因子的配置。 基本要求:计算机控制系统中计算机、A/D、D/A主要性能及参数的选取;控制算法编排方法及其特点;实时控制算法减少时延的编排。 5、计算机控制系统工程实现中的某些问题 主要内容:计算机控制系统的测试信号的滤波及主要滤波方法;计算机控制系统中有限字长产生的量化误差对系统影响的主要概念;采样周期对系统性能的影响及选取方法;计算机控制系统中主要抗干扰措施。 基本要求:量化误差对系统影响的主要概念(不要求计算) ;信号的滤波及主要滤波方法;采样周期对系统性能的影响及选取方法。 (二)主要参考书 1、《计算机控制系统》 高金源主编 高等教育出版社,2004,第1-6章,第8-9章。 2、《计算机控制系统-理论、设计与实现》 高金源等编著 北京航空航天大学出版社,2001,第1-8章。 (三)考试中用到的z变换公式将随试卷给出,考试时需带无字典存储和编程功能的计算器。
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