湖北省高等教育自學考試課程考試大綱

課程名稱：自動控制理論（二）課程代碼：02306

第一部分課程性質與目標

一、課程性質與特點

自動控制理論（二）是高等教育自學考試“電氣工程及其自動化”專業（專升本）的一門專業課程。

該課程側重丁從理論的角度，系統地闡述自動控制科學和技術領域的基本概念和基本規律，介紹對自動控

制系統建模、分析、設計過程中應用的各種原理、思想和方法。

二、課程目標與基本要求

通過本課程的學習，應理解和掌握自動控制系統分析的基區方法、理論及應用。課程內容主要包括以

下幾個方面：控制系統導論、控制系統的數學模型、線性系統的時域分析法、線性系統的根軌跡法、線性

系統的頻域分析法、線性系統的校正方法、線性離散系統的分圻。

三、與本專業其他課程的關系

在學習本課程之前，考生應具有高等數學、電路、信號與線性系統、電子技術等課程的相關知識和理

論基礎，本課程與后續課程有一定關聯。

第二部分考核內容與考核目標

第一章控制系統導論

一、學習目的與要求

通過學習，掌握自動控制系統的基本概念和分類，理解自動控制系統的基本要求。

二、考核知識點與考核目標

（一）自動控制的基本原理（重點）

1、自動控制技術及其應用（理解），2、自動控制理論（理解），3、反饋控制原理（理解），4、反饋控

制系統的基本組成（理解），5、自動控制的基本控制方式（理解）。

（二）自動控制系統示例（一般）

1、函數記錄儀（識記），2、電阻爐微型計算機溫度控制系統（識記），3、鍋爐液位控制系統（識記）。

（三）自動控制系統的分類（次重點）

1、線性連續控制系統（理解），2、線性定常離散控制系統（理解），3、非線性控制系統（理解）。

（四）自動控制系統的基本要求（重點）

1、基本要求的提法（理解），2、典型外作用（理解）。

第2章控制系統的數學模型

一、學習目的與要求

通過學習，熟悉傅里葉變換與拉普拉斯變換以及控制系統的時域、復數域數學模型，掌握控制系統的

結構圖與信號流圖。

二、考核知識點與考核目標

（-）傅里葉變換與拉普拉斯變換（重點）

1、傅里葉級數（識記），2、傅里葉積分與傅里葉變換（理解），3、拉普拉斯變換（理解），4、拉普

拉斯變換的積分下限（理解），5、拉普拉斯變換定理（理解），6、拉普拉斯變換反變換（理解）。

（二）控制系統的時域數學模型（重點）

1、線性元件的微分方程（理解），2、控制系統的建立（理解），3、線性系統的基本特性（理解），4、

線性定常微分方程的求解（理解），5、非線性微分方程的線性化（識記）

（三）控制系統的復數域數學模型（重點）

1、傳遞函數的定義和性質（理解），2、傳遞函數的零點和吸點（理解），3、傳遞函數的零點和極點對

輸出的影響（理解），4、典型元部件的傳遞函數（識記r

（四）控制系統的結構圖與信號流圖（重點）

1、系統結構圖的組成和繪制（理解），2、結構圖的等效變疾和簡化（理解），3、信號流圖的組成和性

質（識記），4、信號流圖的繪制（理解），5、梅森增益公（理解）式，6、閉環系統傳遞函數（理解）。

第3章線性系統的時域分析法

一、學習目的與要求

通過學習，熟悉系統的時域性能指標，掌握一階系統、二階系統的時域分析，掌握線性系統的穩定性

分析和穩態誤差計算。

二、考核知識點與考核目標

（一）系統的時域性能指標（重點）

1、典型輸入信號（識記），2、動態過程與穩態過程（理解），3、動態性能與穩態性能。

（二）一階系統的時域分析.（重點）

1、一階系統的數學模型（理解），2、一階系統的單位階躍響應（理解），3、一階系統的單位脈沖響

應（理解），4、一階系統的單位斜坡響應（識記）。

（三）二階系統的時域分析（重點）

1、二階系統的屬性模型（理解.），2、二階系統的單位階躍響應（理解），3、欠阻尼二階系統的動態

過程分析（理解），4、過阻尼二階系統的動態過程分析（理解），5、二階系統性能的改善（識記）。

（四）高階系統的時域分析（次重點）

1、高階系統的單位階躍響應（理解），2、高階系統閉環主導極點及其動態性能分析（識記）。

（五）線性系統的穩定性分析（重點）

1、穩定性的基本概念（理解），2、線性系統穩定的充分必要條件（理解），3、勞斯穩定到據（理解）,

4、勞斯穩定判據的特殊情況（識記），5、勞斯穩定判據的應用（應用）。

（六）線性系統的穩態誤差計算（一般）

1、誤差與穩態誤差（理解），2、系統類型（理解），3、階躍輸入作用下的穩態誤差與靜態位置誤差

系數（理解），4、斜坡輸入作用下的穩態誤差與靜態速度誤差系數（識記），5、加速度輸入作用下的穩態

誤差與靜態加速度誤差系數（識記），6、擾動作用卜的穩態誤差（識記），7、減少或消除穩態誤差的措施

（識記）。

第4章線性系統的根軌跡法

一、學習目的與要求

通過學習，建立根軌跡法的基本概念，掌握常規根軌跡的繪制法則，能夠對系統性能進行分析。

二、考核知識點與考核目標

（一）根軌跡法的基本概念（重點）

1、根軌跡概念（理解），2、根軌跡與系統性能（理解），3、閉環零、極點與開環零、極點之間的關

系（理解），4、根軌跡（理解）。

（二）常規根軌跡的繪制法則（重點）

1、常規根軌跡的繪制法則（理解），2、閉環極點的確定（應用）。

（三）廣義根軌跡（次重點）

1、參數根軌跡（識記），2、附加開環零點的作用（識記）。

（四）系統性能的分析（重點）

1、主導性能與偶極子（理解），2、系統性能的定性分析：應用）。

第5章線性系統的頻域分析法

一、學習目的與要求

通過學習，掌握頻率特性、典型環節與開環系統頻率特性，熟悉頻域穩定判據、頻域穩定裕度、閉

環系統的頻域性能指標。

二、考核知識點與考核目標

（-）頻率特性（重點）

1、頻率特性的基本概念（理解），2、頻率特性的幾何表示法（識記）。

（二）典型環節與開環系統頻率特性的頻率特性（重點）

1、典型環節（理解），2、典型環節（理解），3、開環幅頻特性曲線繪制（理解），4、開環對數頻率

特性曲線（理解），5、延遲環節和延遲系統（理解），5、傳遞函數的頻域實驗確定（識記）。

（三）頻域穩定判據（重點）

1、乃氏判據的數學基礎（理解），2、奈奎斯特穩定判據（理解），3、對數頻率穩定判據（識記），4、

條件穩定系統（識記）。

（四）頻域穩定裕度（次重點）

1、相位裕度（理解），2、幅值裕度（理解）。

（五）閉環系統的頻域性能指標（重點）

1、控制系統的頻帶寬度（理解），2、系統帶寬選擇（理解），3、閉環系統頻域指標和時域指標的轉

換（應用）。

第6章線性系統的校正方法

一、學習目的與要求

通過學習，熟悉系統的設計與校正問題，熟悉常用校正裝置及其特性，掌握串聯校正、前饋校正方法。

二、考核知識點與考核目標

（一）系統的設計與校正問題（重點）

1、性能指標（理解），2、系統帶寬的確定（理解），3、校正方式（理解），4、基本控制規律（識記）。

（二）常用校正裝置及其特性（重點）

1、無源校正網絡（理解），2、有源校正裝置（識記）。

（三）串聯校正（次重點）

1、頻率響應法校正設計（理解），2、串聯超前校正（理解），3、串聯滯后校正（理解），4、串聯滯后

-超前校正（識記）。

（四）前饋校正（次重點）

1、前置濾波組合校正（理解），2、最小節拍組合校正（識記）。

第7章線性離散系統的分析

一、學習目的與要求

通過學習，建立離散系統的基本概念，熟悉離散系統的穩定性與穩態誤差，掌握離散系統的動態性

能分析方法。

二、考核知識點與考核目標

（-）離散系統的基本概念（重點）

1、采樣控制系統（理解），2、數字控制系統（理解），3、離散控制系統的特點（理解.），4、離散系統

的研究方法（識記）。

（-）信號的采樣與保持（次重點）

1、采樣過程（理解），2、采樣過程的數學描述（理解），3、香農采樣定理（理解），4、采樣周期的選

?。ɡ斫猓?，5、信號保持（識記）。

（H）變換理論（重點）

1、z變換定義（理解），2、z變換方法（理解），3、z變換性質（理解），4、z反變換（理解）。

（四）離散系統的數學模型（重點）

1、離散系統的數學定義（理解），2、線性常系數差分方程及其解法（理解），3、脈沖傳遞函數（理解）,

4、開環系統脈沖傳遞函數（理解），5、閉環系統脈沖傳遞函數（理解）。

（五）離散系統的穩定性與穩態誤差（重點）

1、s域到z域的映射（識記），2、離散系統穩定的充分必要條件（理解），3、離散系統的穩定性判據

（理解），4、離散系統的穩態誤差（識記），5、離散系統的型別與靜態誤差系數（識記

（六）離散系統的動態性能分析（次重點）

1、離散系統的時間響應（識記），2、采樣器和保持器對系統性能的影響（識記）。

第三部分有關說明與實施要求

一、考核的能力層次表述

本大綱在考核目標中，按照“識記”、“理解”、“應用”三人能力層次規定其應達到的能力層次要求。

各能力層次為遞進等級關系，后者必須建立在前者的基礎上，其含義是：

識記：能知道有關的名詞、概念、知識的含義，并能正確認識和表述，是低層次的要求。

理解：在識記的基礎上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有關概念、原理、方法

的區別與聯系，是較高層次的要求。

應用：在理解的基礎上，能運用基本概念、基本原理、基本方法聯系學過的多個知識點分析和解決有

關的理論問題和實際問題，是最高層次的要求。

二、教材

1、指定教材：胡壽松.自動控制原理基礎教程（第四版）.北京：科學出版社，2017

2、參考教材：鄒伯敏主編.自動控制理論（第三版）.北京：機械工業出版社，2007.

三、自學方法指導

1、在開始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關這一章的考核知識點及對知識點的能力層次要

求和考核目標，以便在閱讀教材時做到心中有數，自的放矢。

2、閱讀教材時，要逐段細讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個知識點，對基本概念必須深刻理解，

對基本理論必須徹底弄清，對基本方法必須牢固掌握。

3、在自學過程中，既要思考問題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理,

這可從中加深對問題的認知、理解和記憶，以利于突出重點，并涵蓋整個內容，可以不斷提高自學能力。

4、完成書后作業和適當的輔導練習是理解、消化和鞏固所學知識，培養分析問題、解決問題及提高能

力的重要環節，在做練習之前，應認真閱讀教材，按考核目標所要求的不同層次，掌握教材內容，在練習

過程中對所學知識進行合理的回顧與發揮，注重理論聯系實際和具體問題具體分析，解題時應注意培養邏

輯性，針對問題闈繞相關知識點進行層次（步驟）分明的論述或推導，明確各層次（步驟）間的邏輯關系。

四、對社會助學的要求

1、應熟知考試大綱對課程提出的總要求和各章的知識點。

2、應掌握各知識點要求達到的能力層次，并深刻理解對各知識點的考核目標。

3、輔導時，應以考試大綱為依據，指定的教材為基礎，不要隨意增刪內容，以免與大綱脫節。

4、輔導時，應對學習方法進行指導，宜提倡〃認真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動爭取幫助，依靠自

己學通〃的方法。

5、輔導時，要注意突出重點，對考生提出的問題，不要有問即答，要積極啟發引導。

6、注意對應考者能力的培養，特別是自學能力的培養，要引導考生逐步學會獨立學習，在自學過程中

善于提出問題，分析問題，做出判斷，解決問題。

7、要使考生了解試題的難易與能力層次高低兩者不完全是一回事，在各個能力層次中會存在著不同難

度的試題。

8、助學學時：本課程共4學分，建議總課時72學時，其中助學課時分配如下：

章次內容學時

第1章控制系統導論6

第2章控制系統的數學模型16

第3章線性系統的時域分析法16

第4章線性系統的根軌跡法8

第5章線性系統的頻域分析法8

第6章線性系統的校正方法8

第7章線性離散系統的分析10

合計72

五、關于命題考試的若干規定

1、本大綱各章所提到的內容和考核目標都是考試內容。試題覆蓋到章，適當突出重點。

2、試卷中對不同能力層次的試題比例大致是:“識記”為20%、”理解”為70%、”應用”為10%。

3、試題難易程