2022年广东省高等教育自学考试自动控制理论课程考试大纲

1、附件10广东省高等教育自学考试自动控制理论课程（课程代码：11508）考试大纲 目 录 一、课程性质与设立目的的规定二、课程内容与考核目的第一章 自动控制系统的基本概念一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第二章 线性持续系统的数学模型一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第三章 控制系统的时域分析法一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第四章 控制系统的根轨迹分析法一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第五章 控制系统的频率特性分析法一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第六章 频率法校正一、学习目的与

2、规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第七章 非线性系统分析一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定第八章 线性离散控制系统的分析与综合一、学习目的与规定二、考试内容三、考核知识点四、考核规定三、有关大纲的阐明与考核算施规定附录：题型举例 一 课程性质与设立目的规定 自动控制原理课程是自动化专业的基本课程，该课程研究的重要是线性定常系统，研究的中心问题是控制系统的稳定性、迅速性和控制精度。该课程紧密环绕自动控制系统的基本理论与应用，简介控制系统的物理概念和分析设计措施，是一门理论性和实用性较强的课程。通过本课程的学习，规定学生掌握自动控制的基本概念；对自动控制系统的基本工作

3、原理、数学模型有明确的理解；纯熟掌握自动控制系统的分析措施，涉及时域法、频域法和根轨迹法；可以根据对系统提出的性能指标规定进行系统综合与校正，满足生产的需求。因此学习和应用自动控制原理的基本分析措施对于从事自动化工作的技术人员是必不可少的。本课程的重点（或难点）章为：第二章、第三章、第四章、第五章、第六章；次重点章为：第七章、第八章；一般章节为：第一章。 二 课程内容与考核目的 第一章 自动控制系统的基本概念一、学习目的与规定理解自动控制理论的学科基本、研究对象和应用领域。理解自动控制的一般概念，涉及负反馈控制原理、自动控制系统的基本控制方式、控制系统的构成、分类以及对控制系统的基本规定。 二

4、、考试内容自动控制理论的学科基本、研究对象和应用领域。自动控制的一般概念，涉及负反馈控制原理、自动控制系统的基本控制方式、控制系统的构成、分类以及对控制系统的基本规定。 三、考核知识点自动控制的一般概念，涉及负反馈控制原理、自动控制系统的基本控制方式、控制系统的构成、分类以及对控制系统的基本规定。 四、考核规定识记：自控控制理论的发展状况。领略：自动控制系统的两种控制方式。 自动控制的基本原理。自动控制系统的常用分类措施及分类。简朴应用：评价自动控制系统的性能指标。 第二章 线性系统的数学模型一、学习目的与规定通过本章的学习使学生掌握自动控制系统的三种数学模型（微分方程、传递函数、构造图）的建

5、立措施。纯熟掌握自动控制系统传递函数的求取措施。二、考试内容传递函数的定义和性质；传递函数与微分方程间的关系；系统动态构造图及其等效变换。RL，RC或RLC网络及简朴电机拖动系统、机械系统的微分方程列写措施。传递函数概念，传递函数定义及性质，由系统微分方程求传递函数措施，复阻抗法求给定R、L、C一阶或二阶网络的传递函数。控制系统的几种常用传递函数。 三、考核知识点1、掌握RL，RC或RLC网络及简朴电机拖动系统、机械系统的微分方程列写措施。2、掌握理解传递函数定义及性质、系统微分方程求传递函数措施。 3、理解闭环控制系统典型构造框图，系统开环传递函数。4、非线性环节的线性化措施。 四、考核规定

6、识记：构造图的构成，控制系统的几类典型的环节几种典型环节的传递函数系统的几种常用传递函数领略：RL，RC或RLC网络及简朴电机拖动系统、机械系统的微分方程列写措施。构造图及等效变换原则，系统开环传递函数简朴应用：由系统微分方程求传递函数。会求给定R、L、C一阶或二阶网络的传递函数。综合应用：能应用动态构造图及其等效变换纯熟求取输入或干扰作用下系统的闭环传递函数。 第三章 控制系统的时域分析法一、学习目的与规定通过本章的学习使学生理解系统对典型输入信号的响应，会求一阶、二阶系统单位阶跃响应并据此分析系统的动态性能，掌握系统稳定性概念及稳定判据，会求0型、型、型系统的稳态误差。 二、考试内容典型输

7、入信号的概念；一阶系统的时域响应；二阶系统传递函数，二阶系统的阶跃响应；应用二阶系统的知识计算系统参数和性能指标。高阶系统的时域响应分析措施主导极点的作用；稳定性概念；系统稳定的充要条件，劳斯稳定判；稳态误差的定义；线性系统稳态误差的计算；静态误差系数与系统类型的关系； 三、考核知识点（1）一阶系统的时域响应：单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应。（2）二阶系统传递函数的原则形式；了系统阻尼比，系统无阻尼自然频率；二阶系统的响应：涉及欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种状况；二阶系统的阶跃响应（欠阻尼状况下）的性能指标：上升时间、峰值时间、超调量、调节时间、稳态误差（涉及单位阶跃作用和单位斜坡作用

8、）（3）高阶统的时域响应分析措施，主导极点的作用。（4）稳定的概念；掌握系统稳定的充要条件。劳斯稳定判据；综合应用劳斯稳定判据求解系统参数。（5）稳态误差的定义；稳态误差的计算；静态误差系数与系统类型的关系。 四、考核规定识记：常用的输入信号及时域性能指标。一阶系统的微分方程、动态构造图及闭环传函。二阶系统传函的原则形式。稳定性的基本概念，稳态误差的定义。领略：一阶系统的单位阶跃响应h(t)及性能指标。二阶系统单位阶跃响应及系统参数对动态响应的影响。终值定理、误差传函、静态误差系数。 简朴应用：会用拉氏反变换法求二阶系统的单位阶跃响应，会求二阶系统性能指标。综合应用：稳定性与闭环系统特性根的关

9、系，劳斯稳定判据。会用劳斯稳定判据判断系统的稳定性，综合应用劳斯稳定判据求解系统参数，稳态误差的求解。 第四章 控制系统的根轨迹分析法一、学习目的与规定通过本章的学习，使学生掌握根轨迹绘制的一般法则，纯熟绘制较简朴系统的根轨迹，能运用根轨迹定性分析系统的性能。 二、考试内容根轨迹的基本概念，绘制基本条件和基本规则；应用根轨迹对控制系统性能进行分析与计算。 三、考核知识点（1）根轨迹绘制的基本法则，会用这些法则绘制简朴的系统的根轨迹。（2）分析参数变化对系统稳定性能的影响。 四、考核规定识记：根轨迹的基本概念。掌握根轨迹的模值条件和相角条件。领略：绘制根轨迹的基本规则：对称性，分支数，起点和终点

10、，实轴上的根轨迹，渐近线（倾角和与实轴的交点），分离点和会合点，出射角和入射角，与虚轴的交点，根之和根之积。简朴应用：应用上述基本规则绘制控制系统的根轨迹。综合应用：用根轨迹法拟定系统的有关参数等。 第五章 控制系统的频率特性分析法一、学习目的与规定通过本章的学习，使学生理解系统频率特性的基本概念，学会绘制系统开环频率特性（涉及复平面内的频率特性和对数幅相频率特性），掌握运用系统开环频率特性分析系统性能及动态过程的措施。 二、考试内容线性控制系统频率特性的基本概念和重要表达措施，典型环节的频率特性，讨论奈氏稳定判据的原理和应用，控制系统的相对稳定性概念，以及相位裕度、幅值裕度的分析和计算措施；

11、用频域法分析系统的稳定性和其他特性；运用频域指标估算系统时域指标的基本措施等 三、考核知识点（1）频率特性的基本概念。（2）对数坐标图的构成（幅频图和相频图）。（3）典型环节的频率特性。（4）用开环频率特性分析系统的性能。（5）频域法分析闭环系统的稳定性。 四、考核规定识记：频率特性的概念及其与传递函数的关系。典型环节的频率特性。开环频率特性与系统性能的关系。领略：对的绘制开环系统的幅相频率特性（乃奎斯特图）和对数幅频、相频特性（伯德图）。简朴应用：幅角原理和乃奎斯特稳定性判据及对数频率稳定性判据。综合应用：纯熟掌握乃奎斯特稳定判据和对数频率稳定判据，应用上述稳定判据判断系统的稳定性。 第六章

12、 频率法校正一、学习目的与规定通过本章的学习使学生理解系统校正的基本措施，理解多种校正措施的基本原理。 二、考试内容在简介系统校正基本概念的基本上，给出控制系统中的几种校正措施：串联校正、反馈校正；常用校正网络的频率特性及其作用；重点讨论频率响应法串联校正的设计原理和设计措施，并简介反馈校正原理和特点。 三、考核知识点（1）控制系统校正的意义及常用的校正措施。（2）超前校正装置的电路，传递函数及频率特性；基于频率响应法的超前校正措施及其一般环节。（3）滞后校正装置的电路，传递函数及频率特性；基于频率响应法的滞后校正措施及其一般环节。（4）滞后-超前校正的目的、校正装置的电路、传递函数及频率特性

13、；基于频率响应法的滞后-超前校正措施及其一般环节。（5）反馈校正的原理和特点。（6）PID控制器 四、考核规定识记：校正的概念，常用的校正方式有两种（串联校正和反馈校正）。领略：串联超前校正、串联滞后校正、串联滞后超前校正、盼望串联校正的原理。简朴应用：对数幅频特性的形状对系统性能指标的影响。综合应用：PID控制器的应用。 第七章 非线性系统分析一、学习目的与规定 通过本章的学习使学生理解非线性控制系统的基本分析措施。理解非线性控制系统的重要特性，非线性系统与线性系统的区别与联系，掌握性系统的描述函数法的基本概念以及应用。 二、考试内容 典型的非线性特性，描述函数法，用描述函数法分析非线性系统

14、，相平面法，非线性系统的相平面分析。 三、考核知识点（1）典型的非线性特性。（2）非线性系统的特点。 （3）描述函数的基本概念。（4）用描述函数分析非线性控制系统。 四、考核规定识记：典型的非线性特性：饱和特性、间隙特性、死区特性、继电器特性。非线性系统的特点。 描述函数的基本概念。常用典型非线性特性的描述函数。领略：用描述函数分析非线性控制系统。 第八章 线性离散控制系统的分析与综合一、学习目的与规定通过本章的学习使学生理解离散系统的基本概念，采样系统与持续系统的区别与联系；理解控制系统的数学模型，脉冲传递函数的定义和求法；理解系统稳定性、稳态误差及动态性能的分析措施。 二、考试内容离散控制

15、系统的特点； 信号的采样过程；采样定理；零阶保持器；Z变换的定义；Z变换的基本性质；Z反变换的措施；离散系统脉冲传递函数的定义； 差分的定义和差分方程；离散控制系统的稳定性分析。 三、考核知识点（1）离散控制系统的特点。 （2）信号的采样过程；采样定理；零阶保持器。 （3）Z变换的定义； Z反变换的概念；掌握常用的Z反变换措施。（4）离散系统脉冲传递函数的定义。 四、考核规定识记：常用函数的Z变换；掌握Z变换的基本性质。信号的采样过程；掌握采样定理；掌握零阶保持器。领略：常用的Z 变换措施：级数求和法、部分分式法。常用的Z反变换措施：长除法、部分分式法、反演公式。 离散系统脉冲传递函数的定义。

16、 三、 有关大纲的阐明与考核算施规定（一）自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试筹划的规定，结合自学考试的特点而拟定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指引和规定。课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范畴和原则。因此，它是编写自学考试教材和辅导书的根据，是社会助学组织进行自学辅导的根据，是自学者学习教材、掌握课程内容知识范畴和限度的根据，也是进行自学考试命题的根据。本大纲第一部分有关课程性质与设立目的规定，是制定第二部分有关考试内容与考核目的的基本出发点，而考试内容与考核目的则是本大纲的主体部分。（二）课程自学考试大纲与教材的关系

17、课程自学考试大纲是进行学习和考核的根据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范畴，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。大纲与教材所体现的课程内容基本一致；大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里均有。而教材里有的内容，大纲里不一定体现。（注：教材是推荐选用的，其中有的内容与大纲规定不一致的地方，以大纲规定为准。） （三）有关自学教材指定教材：自动控制原理（第3版），孙炳达等主编，机械工业出版社， 7月第3版。 （四）有关自学规定和自学措施的指引自学规定本大纲的课程基本规定是根据专业考试筹划和专业培养目的而拟定的。课程基本规定明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的限度。基本规定中

18、的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握限度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的重要内容。为有效地指引个人自学和社会助学，本大纲已指明了课程的重点和难点，在各章的基本规定中也指明了各章内容的重点和难点。自学措施的指引自学考试重要是通过个人自学、教师辅导、社会助学和国家考试来考核应考者掌握专业知识和能力的措施。应考者应根据自己的特点，找出适合自己的学习措施，此外，应考者在自学潮流需注意如下几种问题。1）根据本大纲，学习好本课程本大纲是本课程考试命题、教师辅导、自学成才和社会助学的根据，应考者应根据本大纲规定的规定和范畴，认真地系统地学习好指定的教材。2）对的解决好全面和重点的

19、关系一方面要在全面系统学习的基本上掌握重点内容、切忌猜题、押题。只有通过全面系统的学习，才干发现重点、理解重点和掌握重点。否则，若孤立地去猜重点、背重点，不理解重点的来龙去脉，就不也许获得好的学习效果，应考者不也许获得好成绩。另一方面要上好辅导课，课后要认真复习，只有这样才干把基本概念、基本知识记忆好理解透。3）对的解决好识记与理解的关系，要在理解基本上加深记忆欲学习好本课程，必须对其基本内容（涉及基本概念、公式、措施、原理及应用等）应能深刻记忆，但应避免死背硬套措施，欲记得牢、记得深刻，必须在进一步理解其内容的基本上，才干达到目的，才干将所学内容应用于实践中。4）对的解决好理论与实际、学习与

20、应用的关系。本课程的内容十分丰富，波及面及知识面广泛，该课程一方面简介自动控制系统的基本工作原理、数学模型；然后给出了自动控制系统的分析措施，涉及时域法、频域法和根轨迹法；进一步对系统提出的性能指标规定进行系统综合与校正，内容由浅入深，从理论到应用，逐渐将所学到的理论和技能应用到实践中去，进一步加深对所学理论的理解，理论联系实际是学习好本课程的唯一学习措施。（五）对社会助学的规定在助学活动中应注意对的引导、把握好助学方向，对的解决学习知识和提高能力的关系。建议学时如下： 第一章 自动控制系统的基本概念 2第二章 线性持续数学模型 10第三章 控制系统的时域分析法 10第四章 控制系统的根轨迹分

21、析法 6第五章 控制系统的频率特性分析法 12第六章 频率法校正 10第七章 非线性系统分析 10第八章 线性离散控制系统的分析与综合 8 （六）对考核内容和考核目的的阐明（1）本课程规定考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。课程中各章的内容均由若干知识点构成，在自学考试中成为考核知识点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。由于各知识点在课程中的地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按四个认知（或叫能力）层次拟定其考核规定。（2）四个能力层次从低到高依次是：识记；领略；简朴应用；综合应用。识记：能对的结识和表述科学事实、原理、术语和规律，懂得该课程的基本知识，并能进行对的的选择和判断。领略：能将所学知识加以解释、归纳，能领悟某一概念或原理与其她概念或原理之间的联系，理解其引申意义，并能做出对的的表述和解释。简朴应用：能用所学的概念、原理、措施对的分析和解决较简朴问题，具有分析和解决一般问题的能力。综合应用：能灵活运用所学过的