【浙江】02288自动控制原理与系统自学考试大纲

[02288]

自动控制原理与系统自学考试大纲

浙江省高等教育自学考试办公室

二OO五年六月

自学用书：《自动控制原理与系统》，孔凡才主编，机械工业出版社，第3版

课程性质与设置目的要求

《自动控制原理与系统》课程是浙江省高等教育自学考试工业自动化专业的必修课程。《自动控制原理与系统》是研究自动控制一般规律的技术科学，是自动控制技术的理论基础，该门课程的开设对培养辩证思维能力，进一步学习专业知识和提高工程实践应用能力具有重要作用，是一门应用价值非常大的专业基础课。

《自动控制原理与系统》课程教材内容分两大部分。第一部分为自动控制原理，主要内容有：自动控制系统概述，拉普拉斯变换及其应用，自动控制的数学模型，分析自动控制系统性能常用的方法，自动控制系统的性能分析，自动控制系统的校正。第二部分为自动控制系统，主要内容为：直流调速系统，交流调速系统、位置随动系统和自动控制系统的分析、组成与故障的排除。

设置本课程的目的是使自学应考者能掌握自动控制系统分析的一般方法和分析思路，掌握系统性能指标的含义和改善的有效途径，并通过对典型自动控制系统实例的分析，理解和掌握自动控制系统工作原理，工作特点和自动调节的过程，以及动静态特性和校正方法等。

学习本课程的要求是自考者应掌握自动控制理论的基本理论和基本概念，会运用MATLAB软件进行适当分析，熟悉各性能指标的含义、计算和改善的途径，了解和认识自动控制系统的一般分析方法。

 

考核目标和要求

 

说明：

各考核知识点要求均以章、节为考核知识单元。

考核总的要求是，计算题约占40%左右，参考指定的题型；其它为各种题型的概念题可参考各考核点的要求和各章的习题。

第一章    自动控制系统概述

1.学习目的与要求

通过本章学习，能熟悉和掌握自动控制的基本概念，掌握开环和闭环控制方式的特点和运用，掌握自动控制系统的组成框图，了解研究自动控制系统的方法，掌握控制系统的性能指标，了解控制系统的分类。

2.考核知识点

掌握自动控制的含义。

掌握开环控制系统与闭环控制系统的概念，判别方法和运用场合。

掌握自动控制系统的组成，掌握系统框图的画法。

掌握自动控制系统的性能指标e_ss,б,t_s,N 的定义

 

第二章    拉普拉斯变换及其应用

1.学习目的要求

本章的学习主要是为以后学习经典控制理论打好数学基础，要求能熟悉常用拉氏变换，能了解微分方程的一般计算方法。

2.考核知识点

掌握拉氏变换概念和典型函数的拉氏变换。

掌握拉氏变换基本法则。

掌握拉氏变换的反变换。

了解应用拉氏变换求解微分方程的一般步骤。

 

第三章    自动控制系统的数学模型

1.学习目的与要求

掌握自动控制理论的基本概念和方法，学会把具体系统抽象为数学模型加以分析和研究。通过本章学习，熟悉经典控制理论中数学模型的微分方程、传递函数和系统框图，从而找出系统间的关系和内在特性。学会对具体系统作出自动控制系统的框图。

2.考核知识点

掌握传递函数概念及性质。

熟练掌握典型环节的传递函数的求取。

熟悉建立系统框图的一般步骤。

掌握反馈联接时闭环传递函数求取公式。

掌握系统框图的等效变换规则。

 

第四章    分析自动控制系统性能常用的方法

1.学习目的与要求

学会经典控制理论中常用时域分析法和频率特性法用于系统分析的方法，能应用MATLAB软件进行分析和计算。

2.考核知识点

掌握一阶、二阶单位阶跃响应的规律，熟悉其特点。

掌握典型环节的对数频率特性。

熟练掌握控制系统开环对数幅频特性的伯德图画法。

掌握最小相位系统的概念和应用。

熟悉MATLAB软件进行数值运算，绘制图线及处理传递函数的变换。

 

第五章    自动控制系统的性能分析

1.学习目的与要求

学会从时域和频域两方面分析系统的稳定性，稳态性能和动态性能，要求能学会分析影响各性能的要素和改善系统性能各项措施。

2.考核知识点

掌握系统稳定性概念，掌握系统稳定的充要条件。

掌握系统稳定判据。

掌握典Ⅰ系统、典Ⅱ系统含义与特点。

掌握改善系统稳定性途径。

了解计算稳态误差的方法。

掌握系统稳态性能分析思路和方法。

掌握系统动态性能与开环频率特性间的对应关系，会对稳定裕量作出计算。

掌握系统动态性能的计算和分析方法。

 

第六章    自动控制系统的校正

1.学习目的要求

掌握系统校正的概念、分类与特点，了解串联校正、反馈校正对系统性能的影响。

2.考核知识点

掌握无源与有源校正装置的特点。

了解系统校正分类。

熟悉串联校正中P、PD、PI、PID对系统性能的不同影响。

熟悉反馈校正特点和作用。

了解顺馈补偿的全补偿条件。

 

第二篇    自动控制系统

第七章    直流调速系统

1.学习目的要求

通过对两种直流调速系统的实例来掌握分析自动控制系统的一般方法。掌握调速系统的工作原理，会分析自动控制系统的组成、系统框图、系统的         自动调节过程和系统的性能。

2.考核知识点

掌握自动控制系统的特征。

熟悉常用的保护环节。

掌握判别系统静差的依据。

掌握调速系统的挖土机特性。

了解速度和电流双闭环调速系统原理，掌握电流和速度调节器ASR、ACR作用。

了解PWM控制思路。

了解对专用集成电路控制的自动控制系统的分析步骤。

 

第八章    交流调速系统

1.学习目的要求

通过对IGBT-SPMW-VVVF交流调速系统的分析，掌握交流调速系统的组成、结构特点、调速方案、控制思路和工作原理，并了解通用变频器的应用。

2.考核知识点

了解IGBT-SPMW电压源型交流变压定频电路工作原理。

掌握交流调速的基本方案。

熟悉系统变频调速的基本控制方式。

掌握通用变频器类型和应用。

 

第九章    位置随动系统

1.学习目的要求

通过随动系统实例了解自动控制的特点及自动调节过程，进一步掌握稳态和动能性能的分析方法和校正方法

2.考核知识点

掌握随动系统的特点。

了解随动系统的反馈回路。

掌握伺服电动机与一般电机差别。

熟悉直流伺服电机机械特性与调节特性。

掌握交流伺服电机的主要特点。

 

第十章    自动控制系统的分析、调试与故障的排除

1.学习目的要求

通过对双闭环直流调速系统分析，了解自动控制系统进行分析的一般步骤，了解对系统进行调试的方法和过程。

2.考核知识点

1）掌握制订调试大纲的方法和原则。

2）了解自动控制系统各单元的工作原理。

3）了解实际系统进行维护、使用和故障排除的基本方法。

 

三、题型举例

 

（一）填空题

1．判断线性定常系统是否稳定的充要条件是系统微分方程的特征方程所有的根的实部是否都是   负数   ，或特征方程所有的根是否均在复平面的    左 侧 。

（二）单项选择题

1．RLC串联电路构成的典型环节为 C 。

A、惯性环节   B、积分环节    C、振荡环节   D、比例微分环节

（三）名词解释

开环控制系统

答：若系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响，这样的系统称为开环控制系统。

（四）简答题

简述PWM的控制电路。

答：PWM的控制思路是通过控制信号与载波信号进行比较后，产生一个反映控制信号幅值的脉宽可调的方脉冲列。

（五）分析计算题

化简下图中的系统框图，并求出闭环传递函数：

答：略

 

参考题型：习题:3.9，3.12，3.13，4.13，5.24，5.29，6.11。

例:3.2，3.3，4.4，4.6，5.1。