上海高等教育自学考试-上海交通大学

上海市高等教育自学考试

工业电气自动化技术专业（专科）（A080602）

自动控制原理与系统 (02288)

自学考试大纲

上海交通大学自学考试办公室编 上海市高等教育自学考试委员会组编

2005年6月

一、课程的性质及其设置的目的和要求

（一）课程的性质、地位与任务 《自动控制原理与系统》是工业电气自动化技术专业的一门重要专业课。本课程兼有基础和专业双重性质，其控制理论部分为基础课性质，其控制系统部分为专业课性质。

本课程的任务是使考生获得有关自动控制系统的工作原理、分析系统性能的方法、系统校正和工程计算等方面的基本理论和专业知识，初步具备分析和解决自动控制系统实际问题的能力。

（二）基本要求

1. 掌握晶闸管直流调速系统和小功率随动系统的工作原理、自动调节过程的分析方法。

2. 掌握用传递函数和动态结构图建立自动控制系统的数学模型。

3. 理解时域分析法和频率特性分析法在分析系统性能（稳定性、稳态性能和动态性能）中的应用。

4. 理解用频率特性法对系统的校正计算和系统性能改善途径的分析。

5. 了解自动控制技术的发展方向。 先修课：高等数学（微分方程部分），电工原理，电子技术基础（摸拟部分），电力电子技术（晶闸管可控整流部分）等课程。

后续课：数控技术及应用，微机控制技术等课程。

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二、课程内容与考核目标

第一章 自动控制系统概述

（一）考核知识点

1．自动控制系统的组成及有关技术术语。 2．开环控制和闭环控制。 3．自动控制系统的分类。 4．自动控制系统的性能指标。

（二）自学要求

了解组成自动控制系统的各个环节和各种信号的名称，能画出简单自动控制系统的方块图。理解开环控制和闭环控制的特征、优缺点及适用场合，能举例说明。

了解自动控制系统常见分类方法。

理解自动控制系统各种性能指标的名称及含义。

（三）考核要求

1．自动控制系统的组成及有关技术术语，要求达到识记层次。 2．开环控制和闭环控制，要求达到领会层次。 3．自动控制系统的分类，要求达到识记层次。 4．自动控制系统的性能指标，要求达到领会层次。

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第二章 拉普拉斯变换及其应用

（一）考核知识点

1．拉普拉斯（简称拉氏）变换的定义。 2．典型函数的拉氏变换式。 3．拉氏变换的主要运算定理。 4．拉氏反变换。

5．应用拉氏变换和反变换求解微分方程。

（二）自学要求

理解拉氏变换的定义式，典型函数的拉氏变换式和常用的运算定理，掌握利用拉氏变换求解微公方程的方法。

（三）考核要求

1．拉氏变换的定义，要求达到领会层次。

2．典型函数拉氏变换式，要求达到识记层次。知道典型函数

?(t),?(t),tn,e?at,sin?t,cos?t的拉氏变换式。

3．拉氏变换的主要运算定理，要求达到识记层次。知道比例、叠加、微分、积分、初值和终值定理。

4．拉氏反变换，要求达到识记层次。

5．应用拉氏变换和反变换求解微分方程，要求达到简单应用层次。

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第三章 自动控制系统的数学模型

（一）考核知识点 1．系统的微分方程。

2．传递函数和动态结构图。

3．典型环节的传递函数、结构图和单位阶跃响应。 4．自动控制系统的结构图。 5．结构图的变换和化简。 6．系统闭环传递函数的求取。

（二）自学要求 学习本章内容时，考生要注意培养对实际系统进行分析并建立数学模型的能力。因此要求理解数学模型尤其是传递函数数和动态结构图所反映的系统内在特性，牢记典型环节的传递函数和结构图，并深刻理解其物理含义。掌握建立自动控制系统动态结构图的方法，熟练掌握结构图的变换和化简，并能求取系统的闭环传递函数。

（三）考核要求

1．系统的微分方程，要求达到识记层次。

2．传递函数和动态结构图，要求达到简单应用层次。 熟知传递函数的定义式及其零初始条件的意义，知道传递函数的一般表达式，熟知其性质，熟练掌握动态结构图。

3．八种典型环节的传递函数、结构图和单位阶跃响应，要求达到领会层次。

常见元器件的传递函数，要求达到简单应用层次。如：电阻、电感、电容组成的二端口网络，运放组成的各种环节，直流电动机等。

4．自动控制系统的结构图，要求达到领会层次。

能正确画出系统动态结构图，注明各作用量名称，懂得各环节间联系，知道结构图所表达的物理含义。

5．结构图的变换和化简，要求达到简单应用层次。

记住串联、并联和反馈联接的等效变换规则，掌握引出点和比较

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点移动规则，能化简交叉多回环的系统结构图。

6．系统闭环传递函数的求取，要求达到领会层次。 知道交叉多回环系统闭环传递函数公式，并能用来求取系统的闭环传递函数。能求取给定量和扰动量同时作用下，系统的总输出。

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第四章 分析自动控制系统性能常用的方法

（一）考核知识点

1．利用拉氏变换求解微分方程。 2．频率特性的基本概念。

3．频率特性与传递函数的关系。 4．频率特性的数学表达式。

5．频率特性的极坐标图（NYquist图）。 6．频率特性的对数坐标图（Bode图）。 7．典型环节的对数频率特性。 8．系统的开环对数频率特性。 9．系统的闭环频率特性。

（二）自学要求

掌握分析典型一、二阶系统响应特性的方法，牢记有关结论。理解并掌握频率特性法这一经典控制理论中应用得最多的工程实用方法。熟练掌握典型环节的对数频率特性（主要是对数幅频特性曲线的渐近线）。掌握直接画出串联环节对数幅特性的方法，并能通过作图或计算求得穿越频率?c，再通过公式求得相位角?(?c)。这是系统性能分析和校正的基础。

本章的难点是半对数坐标纸的识别与使用，要通过作业练习，熟练掌握使用的方法。

（三）考核要求

1．通过求解微分方程，分析典型一、二阶系统的响应特性，要求达到简单应用层次。

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