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、課程性質與設置目的
二、課程內容與考核目標
第1章 自動控制系統的基本概念
1．1 自動控制及自動控制理論的發展簡述
1．2 自動控制的基本原理與方式
1．3 自動控制系統的分類
1．4 對自動控制系統的基本要求
第2章 自動控制系統的數學描述方法
2．1 控制系統的微分方程
2．2 傳遞函數
2．3 動態結構圖與梅森公式
2．4 控制系統的幾種常用傳遞函數
第3章 控制系統的時域分析法
3．1典型輸入信號和時域性能指標
3．2 一階系統的時域分析
3．3 二階系統的時域分析
3．4 控制系統的穩定性分析
3．5 控制系統的穩態誤差分析
第4章 控制系統的根軌跡分析法
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則和方法
4．3 用根軌跡分析控制系統
4．4 根軌跡的改造
第5章 控制系統的頻域分析法
5．1 頻率特性的基本概念
5．2 典型環節的頻率特性
5．3 系統的開環頻率特性
5．4 頻域法分析閉環系統的穩定性
5．5 用開環頻率特性分析系統的性能
第6章 控制系統的校正
6．1 系統校正概述
6．2 串聯超前校正
6．3 串聯滯后校正
6．4 串聯滯后一超前校正
6．5 串聯校正的期望特性法
6．6 PID校正裝置及PID串聯校正
6．7 反饋校正
三、關于大綱的說明與考核實施要求
附錄：題型舉例
一、課程性質與設置目的
（一）課程性質和特點
自動控制原理是高等教育自學考試工業電氣自動化專業的一門專業基礎課，本課程是一門理論性較強的工程學科。本課程以經典控制理論為主，重點論述用時域法、根軌跡法和頻域法分析線性系統的性能，并介紹系統的初步設計及校正的一般性原則。通過本課程的學習可以使學生對自動控制理論有較系統的認識，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問題的能力，并為進一步學習打下基礎。
（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的基本概念，掌握控制系統數學模型建立的一般方法，掌握線性系統的分析方法（時域法、根軌跡法和頻域法），為今后的專業課程的學習及工作做準備。
基本要求如下：
1、正確理解反饋控制系統的基本概念。
2、掌握控制系統的數學模型建立的方法。
3、掌握線性系統的時域法、根軌跡法和頻域分析法。
4、理解自控系統校正的一般概念。
（三）本課程與相關課程的聯系、分工或區別
本課程在工業電氣自動化專業教學計劃中被列為專業基礎課,本課程以工程數學、電工原理、電機拖動、變流技術、計算機原理等為前序課程,也是自動控制系統等課程必需的理論基礎，因此本課程的學習對全面掌握各門專業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，一般章節為六章。
二、課程內容與考核目標
第一章 自動控制系統的基本概念
（一）學習目的與要求
通過本章的學習使學生了解自動控制的發展、自動控制系統的分類，理解自動控制系統的組成、基本控制方式（開環控制和閉環控制）和評價自動控制系統的性能指標。通過閉環控制系統的舉例，理解反饋控制的原理。
（二）課程內容
第一節
自動控制及自動控制理論的發展簡述。
第二節
自動控制的兩種基本方式（開環控制和閉環控制）。閉環控制的特點,閉環控制系統的基本原理。
第三節
依據不同的標準，對自動控制系統進行分類，了解常用的分類方法及對控制系統的分類。
第四節
評價控制系統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（開環控制和閉環控制）、自動控制系統的組成、常用術語及自動控制系統的常見分類方法及分類。
2、理解閉環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展簡述(一般)
（1）識記：自控控制理論的發展狀況。
2、自動控制的基本原理與方式（一般）
（1）識記：自動控制系統的兩種控制方式。
（2）領會：自動控制的基本原理。
3、自動控制系統的分類（一般）
（1）識記：自動控制系統的常見分類方法及分類。
4、控制系統的基本要求（一般）
（1）識記：評價自動控制系統的性能指標。
第二章 自動控制系統的數學描述方法
（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的三種數學模型（微分方程、傳遞函數、結構圖）的建立方法。熟練掌握自動控制系統傳遞函數的求取方法。
（二）課程內容
RL，RC或RLC網絡及簡單電機拖動系統、機械系統的微分方程列寫方法。
傳遞函數概念，傳遞函數定義及性質，由系統微分方程求傳遞函數方法，復阻抗法求給定R、L、C一階或二階網絡的傳遞函數。
控制系統的幾種常用傳遞函數。
（三）考核知識點
1、掌握RL，RC或RLC網絡及簡單電機拖動系統、機械系統的微分方程列寫方法。
2、重點掌握理解傳遞函數定義及性質、系統微分方程求傳遞函數方法，熟練運用復阻抗法求給定R、L、C一階或二階網絡的傳遞函數。
3、理解閉環控制系統典型結構框圖，系統開環傳遞函數，能應用動態結構圖及梅森公式求傳遞函數。
4、掌握控制系統的幾種常用傳遞函數。
（四）考核要求
1、制系統的微分方程（一般）
（1）領會：RL，RC或RLC網絡及簡單電機拖動系統、機械系統的微分方程列寫方法。
2、函數（重點）
（1）識記：傳遞函數概念。
（2）領會：傳遞函數定義及性質。
（3）簡單應用：由系統微分方程求傳遞函數。會用復阻抗法求給定R、L、C一階或二階網絡的傳遞函數。
結構圖與梅森公式（一般）
（1）識記：結構圖的組成，幾種典型環節的傳遞函數。
（2）領會：結構圖及等效變換原則，系統開環傳遞函數。
(3) 簡單應用：能應用動態結構圖及其等效變換熟練求取輸入或干擾作用下系統的閉環傳遞函數，用梅遜公式法求系統的傳遞函數
系統的幾種常用傳遞函數(次重點)
（1）領會：控制系統的幾類典型的環節。
第三章 控制系統的時域分析法
（一）學習目的與要求
通過本章的學習使學生理解系統對典型輸入信號的響應，會求一階、二階系統單位階躍響應并據此分析系統的動態性能，掌握系統穩定性概念及穩定判據，會求0型、Ⅰ型、Ⅱ型系統的穩態誤差。
（二）課程內容
二階系統單位階躍響應及系統參數（主要是ξ值）對動態響應的影響，運用拉氏反變換法求二階系統的單位階躍響應，求解二階系統性能指標（tp, σp,ts）。
穩定性的基本概念及勞斯穩定判據及應用。
穩態誤差的定義，終值定理、誤差傳函、靜態誤差系數，應用終值定理求O型 Ⅰ、Ⅱ型系統的階躍輸入、斜波輸入和加速度輸入信號下的穩態誤差。
（三）考核知識點
1、理解一階系統的微分方程、動態結構圖及閉環傳函。能熟練求解一階系統的單位階躍響應h(t)及性能指標（ts=3T 對應5%誤差帶ts=4T對應2%誤差帶 eSS=0）,根據對系統的要求確定系統的某些參數(如反饋系數)。
2、重點掌握二階系統單位階躍響應及系統參數（主要是ξ值）對動態響應的影響，會用拉氏反變換法求二階系統的單位階躍響應，會求二階系統性能指標（tp, σp,ts）。
3、理解穩定性與閉環系統特征根的關系，理解勞斯穩定判據，熟練掌握勞斯穩定判據判斷系統的穩定性的方法。
4、能運用終值定理求O型 Ⅰ、Ⅱ型系統的階躍輸入、斜波輸入和加速度輸入信號下的穩態誤差。
（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、系統分析（次重點）
（1）領會：一階系統的微分方程、動態結構圖及閉環傳函。
（2）簡單應用：求一階系統的單位階躍響應h(t)及性能指標（ts=3T 對應5%誤差帶ts=4T對應2%誤差帶 eSS=0）, 根據對系統的要求確定系統的某些參數(如反饋系數)。
系統分析（重點）
（1）識記：二階系統傳函的標準形式。
（2）領會：二階系統單位階躍響應及系統參數（主要是ξ值）對動態響應的影響。
（3）簡單應用：會用拉氏反變換法求二階系統的單位階躍響應，會求二階系統性能指標（tp,σp,ts）。
系統的穩定性分析（重點）
（1）識記：穩定性的基本概念。
（2）領會：穩定性與閉環系統特征根的關系，勞斯穩定判據。
（3）簡單應用：會用勞斯穩定判據判斷系統的穩定性。
5、系統的穩態誤差分析（次重點）
（1）識記：穩態誤差的定義。
（2）領會：終值定理、誤差傳函、靜態誤差系數。
（3）綜合應用：會用終值定理求O型 Ⅰ、Ⅱ型系統的階躍輸入、斜波輸入和加速度輸入信號下的穩態誤差。
